基于DUS测试的江西省水稻新品种遗传多样性分析

摘要  江西省是我国的水稻育种和种植大省，随着水稻育种水平的快速提高，地方品种不断被新选育品种替代，造成大量优良基因丧失，遗传多样性显著降低，遗传基础日益狭窄。使用水稻DUS测试指南性状对江西省256份水稻新品种的遗传多样性进行分析，旨在了解江西省水稻新品种遗传多样性情况，为江西省水稻种质鉴定、育种利用和新品种测试提供一些参考。10个数量性状变异系数在8.59%～21.83%；52个测试性状的香农-维纳遗传多样性指数在0.03～2.10，平均1.05。聚类分析显示，材料相似系数在0.77～0.95。江西省近年选育的品种多样性较窄，对糯稻、有色稻和香稻等特殊稻品种开发力度也不够，各育种单位应加大品种资源收集和利用力度。

关键词  水稻；DUS测试；遗传多样性；数量性状

中图分类号  S511  文献标识码  A

文章编号  0517-6611（2024）18-0032-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.18.008

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Genetic Diversity Analysis of New Rice Varieties from Jiangxi Province Based on DUS Testing

GAO Chong-feng1，LIU Xiao-long1，2，LUO Tao1，2 et al

（1.Jiangxi Institute of Red Soil and Germplasm Resources，Nanchang，Jiangxi 330046;2.Yujiang Sub-Center for New Plant Varieties Tests，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Yingtan，Jiangxi 335200）

Abstract  Jiangxi Province is a major province of rice breeding and planting in China.With the rapid improvement of rice breeding level，local varieties were constantly replaced by new varieties，resulted in the loss of a large number of excellent genes and the significant reduction of genetic diversity，and the genetic basis was increasingly narrow.The genetic diversity of 256 new rice varieties in Jiangxi Province was analyzed using the DUS test guide characteristics，aiming to understand the genetic diversity of new rice varieties in Jiangxi Province and provided some references for rice germplasm identification，breeding utilization and new variety testing in Jiangxi Province.The coefficient of variation of the 10 quantitative characteristics ranged from 8.59% to 21.83%，the Shannon-Wiener genetic diversity index of the 52 tested characteristics ranged from 0.03 to 2.10，with an average of 1.05，and the cluster analysis showed that the material similarity coefficient ranged from 0.77 to 0.95. In recent years，the diversity of varieties selected and bred in Jiangxi Province was relatively narrow，and the development of special rice varieties was also insufficient，such as glutinous rice，colored rice and fragrant rice.

Key words  Rice;DUS test;Genetic diversity;Quantitative characteristics

作者简介  高崇峰（1995—），男，江西鹰潭人，助理农艺师，硕士，从事DUS测试工作。*通信作者，高级农艺师，从事DUS测试工作。

收稿日期  2023-11-02

江西省是我国的水稻育种和种植大省，每年都有大量新品种选育［1-2］。随着育种水平逐步提高，品种更新换代速度不断加快，地方品种逐渐被替代［3］。如果品种间的农艺表型和遗传结构过分相近，大面积种植的农作物品种，存在较大的潜在生产风险［4］。因此，及时了解地区品种间的遗传相似性对指导今后品种改良具有十分重要的意义。DUS测试报告是植物新品种保护、品种审定和品种登记的重要审查内容［5］，意味着市场上推广的水稻新品种都要进行DUS测试。江西省DUS测试水稻品种的多样性分析结果在一定程度上能反映江西省的新品种遗传和育种水平。

DUS测试是以性状描述为基础［6］，UPOV技术文件中规定性状是指可遗传表达的能明确识别、区别和描述植物的特征或特性［7］。DUS测试指南中所选性状大多为实际育种和生产关注度较高的表型性状，且这些性状在不同品种中存在普遍多态性［8］。因此，可以利用DUS测试性状多态性分析地方水稻新品种遗传多样性。

鉴于此，笔者分析近年来江西省内水稻种子企事业单位或个人进行DUS测试的256份水稻品种的52个必测性状的变异情况和遗传多样性指数，并对256份水稻品种进行聚类分析，以期研究江西地区水稻品种多样性情况，为江西省水稻育种提供一些参考。

1  材料与方法

1.1  材料与种植方法

供试材料为2020—2022年江西省内水稻种子企事业单位或个人委托农业农村部植物新品种测试（余江）分中心进行DUS测试的水稻品种共256个。所有材料于2022年6月23日在江西省鹰潭市余江区播种，采取育秧单本移栽方式种植，每份材料种植1个小区，每个小区种植218株，株行间距20 cm，采取当地适宜田间管理，期间未遭受明显病、虫、鸟害。

1.2  数据采集指标与方法

根据国家标准《植物品种特异性（可区别性）、一致性和稳定性测试指南 水稻》（GB/T 19557.7—2022）［9］要求，调查附录A中表A.1列出的52个水稻基本性状，群体目测和群体测量性状采集1个数据，个体测量性状采集20个数据。

1.3  数据处理方法

数据采集后录入到Excle 2019文件中，剔除大于或小于3倍标准差的异常值数据，分别计算各性状最大值、最小值、极差、平均值、中值、标准差和变异系数。采用Excle 2019软件分别统计各代码的频率分布情况。

采用香农-维纳遗传多样性指数（Shannon-Wiener index）［10］计算群体遗传多样性大小。香农-维纳遗传多样性指数的计算公式为：

H′=-Pi×lnPi（i=1，2，3，…，n）

式中，Pi为某一性状第i个代码材料数量占总样本数的百分比。

采用NTSYSpc 2.1e 软件［11］中UPGMA方法进行聚类分析绘制聚类树形图。

2  结果与分析

2.1  江西省水稻新品种遗传变异情况分析

测量性状遗传变异结果显示（表1），叶舌长度范围在0.70～2.90 cm、抽穗期范围在58.00～100.00 d、单株穗数范围在7.35～21.60个、茎秆直径范围在3.75～7.39 mm、茎秆长度范围在48.44～99.05 cm、剑叶长度范围在19.71～49.58 cm、剑叶宽度范围在1.39～2.77 cm、穗长度范围在15.03～29.67 cm、每穗粒数范围在101.84～408.32粒、结实率范围在34.48%～97.24%、千粒重范围在16.88～33.52 g、谷粒长度范围在8.58～14.09 mm、谷粒宽度范围在2.42～4.92 mm、谷粒形状范围在2.00～5.33、糙米长度范围在6.25～12.76 mm、糙米宽度范围在1.98～4.23 mm。16个测量性状变异系数分布在9%～22%，其中每穗粒数的变异系数最大（22%），叶舌长度和单株穗数也在20%以上，谷粒形状为19%，穗长度和抽穗期变异系数最小（9%）。

目测性状遗传变异结果显示，32个目测性状总共记录到187种表型代码中的95种（表2）。叶片茸毛密度、穗芒、剑叶叶片卷曲类型和芒分布各代码分布相对均匀外，其他性状都主要集中在1到2个代码，基部叶叶鞘颜色为代码1（绿色，0.77）、生长习性为代码1（直立，0.75）、叶片绿色程度为代码7（深，0.55）、叶片花青甙显色为代码1（无，0.81）、倒二叶姿态为代码3（半直立，0.94）、叶耳花青甙显色为代码1（无，0.85）、叶舌形状为代码3（二裂，1.00）、剑叶姿态（初期）为代码1（直立，0.65）、芒颜色（初期）为代码1（白色，0.78）、外颖颖尖花青甙显色强度（初期）为代码1（无或极弱，0.78）、柱头颜色为代码1（白色，0.79）、基部茎节包露为代码1（包，0.85）、节花青甙显色为代码1（无，0.84）、最长芒长度为代码1（极短，0.78），外颖茸毛密度为代码7（密，0.98）、剑叶姿态（后期）为代码2（直立到半直立，0.53）、穗：芒颜色（后期）为代码1（中等黄色，1.00）、穗姿态为代码3（轻度下弯，0.84），二次枝梗类型为代码3（多，1.00）、分枝姿态为代码3（半直立，0.85）、外颖颖尖花青甙显色强度（后期）为代码1（无或极弱，0.79）、护颖长度为代码5（中，0.72）、外颖颜色为代码1（浅黄色，0.99）、外颖修饰色为代码1（无，1.00）、糙米形状为代码4（纺锤形，0.72）、糙米颜色为代码2（浅棕色，0.97）、糙米香味为代码1（无或极弱，1.00）。

2.2  江西省水稻新品种多样性分析

2.2.1  数量性状多样性分析。

对数量性状香农-维纳遗传多样性指数进行分析，结果见表3。由表3可知，江西省水稻全部新品种10个数量性状遗传多样性指数分布在0.76～1.30，平均值为1.10；剑叶长度、剑叶宽度、每穗粒数、千粒重、谷粒长度和谷粒宽度较高，在1.00以上；单株穗数、茎秆直径、茎秆长度和穗长度较低，在1.00以下；穗长度遗传多样性指数最低（0.76），千粒重遗传多样性指数最高（1.30）。总体来看，江西省水稻新品种10个数量性状香农-维纳遗传多样性指数不高，说明遗传多样性不高。

对不同类型品种香农-维纳遗传多样性指数进行对比，结果显示常规稻遗传多样性指数分布在0.89～1.52，平均值为1.23；两系杂交稻遗传多样性指数分布在0.63～1.29，平均值为0.98；三系杂交稻遗传多样性指数分布在0.61～1.22，平均值为0.93。由此可见，江西省水稻全部新品种常规稻数量性状多样性要高于杂交稻品种；杂交稻中两系杂交稻相对三系杂交稻数量性状多样性稍高一些，但相差不大。