全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2014, 40(10): 18721876 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家公益性行业(农业)科研专项(201303008), 国家自然科学基金项目(31071482)和湖北省教育厅项目(Q20121212)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 李晓方, E-mail: lixiaofang35@126.com, Tel:18665688895
第一作者联系方式: E-mail: lizhixin09@163.com, Tel: 13797377280
Received(收稿日期): 2014-01-09; Accepted(接受日期): 2014-06-16; Published online(网络出版日期): 2014-07-23.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20140723.1035.006.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2014.01872
水稻第 5节间长度与出穗促进率的相关性
李志新 1 王美欢 4 徐超飞 3 李华军 2 李晓方 1,2,*
1长江大学作物遗传育种研究所, 湖北荆州 434025; 2 广州南国农业有限公司, 广东广州 510000; 3 广东南国金冠农业科技有限公司,
广东深圳 518048; 4 中国科学院华南植物研究所, 广东广州 510650
摘 要: 出穗促进率和株高变化是反映水稻品种光温生态响应的重要指标。能否在育种阶段采用相对容易识别的性状
来判断水稻品种的生态响应能力, 对广适性品种的选育具有重要意义。本文从 12个水稻亲本聚合杂交后代选出的 36个
高代稳定自交系及其亲本共 48 份材料, 在湖北荆州作中稻以及在广州作早稻和晚稻, 研究不同生态条件下株高及各组
成成分变化与出穗促进率的变化规律。结果表明, 第 5节间长度是株高成分中最容易受环境影响的部分, 其在不同季节
的变化与出穗促进率呈极显著正相关, 在早稻和中稻、中稻和晚稻、早稻和晚稻 3种情况下, 第 5节间长度变化和出穗
促进率之间的相关系数分别为 0.37、0.52和 0.49, 均达极显著水平, 偏相关系数分别为 0.42、0.43和 0.36, 也都达极显
著水平。说明第 5节间长度容易受光温条件的影响, 是生态响应变化的重要指标, 越是敏感的材料响应越大, 适应性越
差。因此, 不同环境条件下第 5节间长度可用作判断水稻品种对光温条件的响应指标。
关键词: 水稻; 出穗促进率; 第 5节间长度变化; 相关性; 广适性
Correlation between the Fifth Internode Length and Heading Acceleration
Percentage in Rice
LI Zhi-Xin1, WANG Mei-Huan4, XU Chao-Fei3, LI Hua-Jun2, and LI Xiao-Fang1,2,*
1 The institute of Crop Genetic and Breeding of Yangtze University, Jingzhou 434025, China; 2 Guangzhou Nanguo Agriculture Ltd., Guangzhou
510000, China; 3 Guangdong Nanguo Golden-Crown Agriculture Co. Ltd., Shenzhen 518048, China; 4 South China Botanical Institute, Chinese
Academy of Sciences, Guangzhou 510650, China
Abstract: Heading acceleration percentage and plant height are important indices of rice light and temperature sensitivities, and
directly decide the wide adaptability of rice varieties. How to use the legible traits to estimate the wide adaptability of rice varie-
ties is a problem worthily studying during breeding stage. In this paper, we studied the relationship between the length of rice
plant height and heading acceleration percentage using 48 materials including 12 parents and 36 stable inbred lines selected from
12 parents’ polymerization hybridization progeny, which were planted in Hubei Jingzhou as middle-season rice and in Guangzhou
as early rice and late rice. The results indicated that the fifth internode length was the most easily influenced by environments. The
length of the fifth internode had extremely significant positive correlation with heading acceleration percentage. In the three cases
of early rice and middle-season rice, middle-season rice and late rice, early rice and late rice, the correlation coefficients between
length of the fifth internode and heading acceleration percentage were 0.37, 0.52, and 0.49, respectively, and the partial correlation
coefficients were 0.42, 0.43, and 0.36, respectively. The correlations all reached the extremely significant level. It showed that the
fifth internode length is easily affected by temperature and light conditions, and could be used to preliminarily judge the light and
temperature sensitivities of rice varieties.
Keywords: Rice; Heading acceleration percentage; Length change of the fifth internode; Correlation; Wide adaptability
水稻品种的光温特性是品种搭配、引种栽培、杂交亲
本选择和品种生态适应性的重要依据。目前对水稻品种光
温特性的研究主要集中于光温条件对水稻品种抽穗期和
株高的影响。栽培试验表明温度与日照时数不仅能显著影
响水稻的抽穗期[1-2], 同样也影响水稻的株高[3-4]。Wu等[5]在
分子水平上也证实了控制水稻抽穗期的微效基因 DTH2
在长日条件下促进抽穗。研究还表明水稻抽穗期和株高之
间有着密切的联系, 可能有共同的遗传基础, 并且已经克
第 10期 李志新等: 水稻第 5节间长度与出穗促进率的相关性 1873


隆了一批既控制水稻抽穗期, 又控制水稻株高的 QTL [6-9]。
但前人的研究很少涉及到水稻品种的抽穗期和株高与光
温生态响应的相关性。
出穗促进率是反映水稻品种光温敏感性的重要指标,
其值越大水稻的光温敏感性越强 , 其值越小光温敏感性
越弱。水稻的光温敏感性直接决定水稻品种的适用范围和
利用价值。如何在育种过程中了解材料的光温敏感性并进
行筛选和淘汰显得非常重要 , 尤其是面对大量的育种材
料。如果能寻找到与光温敏感性有必然联系并且容易识别
的性状将对水稻广适性品种选育带来极大的便利。在实际
育种工作中主要还是依靠育种家的经验来选择对光温生
态响应钝感的材料。张文绪[10]研究认为感光性和感温性
愈强, 生育期愈不稳定。光温敏感性强的品种因其生育期
变化大而不适合大面积推广 , 而广适性强的品种光温敏
感性弱, 属于弱感光类型[11]。弱感光或者生态响应钝感性
是决定品种稳产的关键因素, 在育种工作中, 选育钝感材
料, 一定程度上与产量具有同等的重要性, 甚至在产量水
平已经很高的情况下 , 稳产和广适性的品种具有更加重
要的意义。到目前为止, 鲜见研究水稻单个农艺性状与光
温生态响应关系的报道。
水稻在始穗与成熟两时期的株高差与短日促进率显
著相关 [12], 但该研究没有考虑到影响株高的因素包括各
节间和穗长的变化。虽然周明全等[13]研究发现水稻株高
与其构成因素(穗长、第 1节间长和第 5节间长)有一定的
联系, 这种联系受品种自身的遗传背景和环境条件的影响,
但其研究没有涉及到株高与光温生态响应之间的关系。
本研究利用一个多亲本聚合杂交(MAGIC)群体 , 从
中筛选出不同光温生态响应并且综合性状良好的高世代
株系 36份[14], 结合 12个亲本材料, 分别在 2个区域和 3
个季节(湖北中稻、广州早稻和晚稻)种植, 研究水稻的株
高与光温生态响应的关系 , 为水稻广适应品种的选育提
供依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
48个单基因型品种或品系, 其中包括 12个亲本品种,
即中二软占、粤华占、粤泰占、二八占、七桂早 25、丰
矮占 1号、粤香占、特籼占 25 (由中国广东省育成)、Lemont
(从美国引进)、多抗 578、多抗 580和多抗 583 (从国际水
稻研究所引进), 及以 12个亲本按李晓方等[15]方法聚合杂
交, 经过 9代自交, 从中选出的 36个稳定且综合性状良好
的高世代株系。
1.2 材料的种植
分别在广东省农业科学院水稻研究所大丰基地
(23°4N, 113°22E)和湖北长江大学农学院试验基地
(30°35N, 112°18E)同时种植。同一单株上的种子分别在
广东广州和湖北荆州种植。每小区种一份材料, 3行, 每行
10株, 3次重复, 随机区组排列。采用常规栽培管理措施。
在广州早季的生长期为 3 月 3 日至 7 月 16 日, 晚季的生
育期为 7月 20日至 11月 13日; 荆州中稻的生育期一般为
5月 4日至 9月 18日。据广州和荆州两地气象部门提供的
资料 , 广州早季稻的日平均温度为 22.7℃ , 日照长度为
332 h, 晚季稻的日平均温度为 28.5℃, 日照长度为 460 h;
长江流域中季稻的日平均温度为 26.3℃, 日照长度为 573 h。
1.3 性状调查与数据测定
以小区为单位, 按常规方法进行生育期调查。
选取每个小区中间行的 10 株, 对其主穗挂牌调查。
记录成熟时主穗每一节到地面的高度 , 然后以上一个节
的高度与下一个节的高度相减, 得到每个节间的长度, 其
中穗茎节以下为第 1节间, 其余以此类推。一份材料的同
一节间的在不同地点和不同季节的长度差值为节间差。
参照水稻光温生态研究协作组 [11]的计算, 出穗促进
率(%) = [(短日低温地区的始穗天数–长日高温地区的始
穗天数)/短日低温地区的始穗天数] × 100
1.4 数据分析处理
采用 DPS 统计分析软件进行不同地区和季节株高及
株高组成成分的方差分析及株高各组成成分与出穗促进
率之间的相关分析。
2 结果与分析
2.1 水稻株高与出穗促进率的关系
在广东和湖北分别对 48 份材料的株高观察和分析发
现, 在不同的季节和地区材料间的株高差异都比较明显。
方差分析表明 48 份材料间在广州作早稻和晚稻以及在荆
州作中稻的株高差异的 F值分别是 14.65、10.36和 85.01,
都达到了极显著水平 , 说明材料间的基因型响应存在明
显的差异。分析广州早稻和晚稻以及湖北中稻 3个季节间
的出穗促进率, 发现早稻和中稻的出穗促进率(简称早-中
出穗促进率)的变化范围在 2.82%~14.80%之间; 早稻和晚
稻的出穗促进率 (简称早 -晚出穗促进率 )的变化范围在
22.50%~33.27%之间; 中稻和晚稻的出穗促进率(简称中-
晚出穗促进率)的变化范围在 13.19%~28.85%之间。相关
分析表明早稻和中稻的株高差和早-中出穗促进率之间的
相关系数为 0.42, 达极显著水平; 早稻和晚稻的株高差和
早-晚出穗促进率之间的相关系数为 0.34, 达显著水平 ;
中稻和晚稻的株高差和中-晚出穗促进率之间的相关系数
为 0.32, 达显著水平。说明材料间株高差与出穗促进率之
间存在着显著相关。
2.2 株高组成部分与出穗促进率的关系
水稻株高是由穗长和茎秆的不同节间部分长度组成,
节间部分包括第 1、第 2、第 3等节间。对 48份材料在广
州和荆州不同季节种植的株高组成成分的方差分析表明,
同一批材料第 2、第 3、第 4、第 5 节间长度在不同季节
都有极显著差异, 而第 1节间长度和穗长在不同季节没有
显著差异; 株高各组成成分在材料间都有极显著的差异
(表 1)。在株高各组成成分中, 第 1 节间和穗长对不同生
1874 作 物 学 报 第 40卷


态条件反应不敏感 , 而其他组成成分对不同生态条件反
应敏感。相关分析系(表 2)表明, 在水稻株高的组成部分中,
第 5 节间差与早-中、中-晚、早-晚出穗促进率的相关系数
分别为 0.37、0.52和 0.49, 都达到了极显著水平; 第 4节间
差与早-中和早-晚出穗促进率达到了显著水平, 与中-晚出
穗促进率没有达到显著水平; 第 2节间差与早-晚出穗促进
率达到了显著水平, 与早-中和中-晚出穗促进率没有达到
显著水平; 第 1节间差与中-晚出穗促进率达到了显著水平,
与早-中和早-晚出穗促进率没有达到显著水平; 其余节间
差和穗长差与出穗促进率都没有达到显著水平。说明第 5
节间差与水稻的出穗促进率有极显著的正相关性。
偏相关系数可帮助排除假象相关 , 找到真实联系最
为密切的变量。从表 3可以看出, 在水稻株高的组成部分
中, 第 5节间差与早-中、中-晚、早-晚出穗促进率的偏相
关系数分别为 0.42、0.43和 0.36, 都达极显著水平; 穗长
差与早-中出穗促进率的偏相关系数为 0.41, 达极显著水
平, 但与中-晚和早-晚出穗促进率的偏相关都没有达到显
著水平; 其余节间差和穗长差与出穗促进率的偏相关都
没有达到显著水平。进一步说明第 5节间差与水稻的出穗
促进率之间存在紧密的联系 , 材料在不同季节或不同地
方种植, 如果第 5 节间长度变化越大, 出穗促进率越大,
而出穗促进率是水稻对光温条件敏感度的反映 , 可以判
断第 5节间是受光温影响最明显的株高组成部分, 它与水
稻的光温敏感性有紧密的关系, 因此, 可以初步通过不同
季节或不同区域水稻的第 5 节间长度的变化大小来判断
水稻的在不同光温条件下的适应性。

表 1 株高各组成成分的方差分析(F值)
Table 1 Variance analysis of the components of plant height (F-value)
变异来源
Source of variation
第 5节间长
5th internode
length
第 4节间长
4th internode
length
第 3节间长
3rd internode
length
第 2节间长
2nd internode
length
第 1节间长
1st internode
length
穗长
Ear length
季节间 Season 70.0400** 18.5640** 19.9750** 6.5180** 2.0570 1.1130
材料间Material 4.6340** 5.5500** 5.3340** 6.8920** 5.9490** 7.6460**
*表示在 0.05水平差异显著; ** 表示在 0.01水平差异显著。
* Significant at 0.05 probability level; ** Significant at 0.01 probability level.

表 2 出穗促进率与穗长和各节间差的相关系数
Table 2 Correlation coefficient of heading acceleration percentage with ear length and the length difference of internodes
相关系数
Coefficient of correlation
第 5节间差
5th internode
difference
第 4节间差
4th internode
difference
第 3节间差
3rd internode
difference
第 2节间差
2nd internode
difference
第 1节间差
1st internode
difference
穗长差
Ear length
difference
早-中出穗促进率 HAPEMS 0.37** 0.33* 0.01 –0.16 0.05 0.09
中-晚出穗促进率 HAPMLS 0.52** –0.14 –0.09 0.27 0.36* 0.11
早-晚出穗促进率 HAPELS 0.49** –0.31* –0.09 0.29* 0.21 –0.26
*表示在 0.05水平差异显著; ** 表示在 0.01水平差异显著。
* Significant at 0.05 probability level; ** Significant at 0.01 probability level. HAPEMS: heading acceleration percentage of early to middle
season; HAPMLS: heading acceleration percentage of middle to late season; HAPELS: heading acceleration percentage of early to late season.

表 3 出穗促进率与穗长和各节间差的偏相关系数
Table 3 Partial correlation coefficient of heading acceleration percentage with ear length and the length difference of internodes
偏相关系数
Coefficient of partial correlation
第 5节间差
5th internode
difference
第 4节间差
4th internode
difference
第 3节间差
3rd internode
difference
第 2节间差
2nd internode
difference
第 1节间差
1st internode
difference
穗长差
Ear length
difference
早-中出穗促进率 HAPEMS 0.42** 0.27 –0.17 –0.16 0.03 0.41**
中-晚出穗促进率 HAPMLS 0.43** –0.06 –0.13 –0.02 0.15 0.17
早-晚出穗促进率 HAPELS 0.36** –0.22 0.02 0.17 –0.13 0.08
*表示在 0.05水平差异显著; ** 表示在 0.01水平差异显著。
* Significant at 0.05 probability level; ** Significant at 0.01 probability level. HAPEMS: heading acceleration percentage of early to
middle season; HAPMLS: heading acceleration percentage of middle to late season; HAPELS: heading acceleration percentage of early to late
season.

3 讨论
本文以综合性状良好的 36个高代稳定自交系和 12个
亲本材料为研究对象, 晩分别在广东广州早季、 季节和湖
北荆州中季种植, 通过简单相关和偏相关分析发现第 5节
间长度在不同季节和不同地区的变化与出穗促进率有密
切的相关性 , 可以通过该指标初步判断水稻品种光温敏
感性的强弱。在全国范围内推广应用面积大的品种一般是
第 10期 李志新等: 水稻第 5节间长度与出穗促进率的相关性 1875


光温敏感性比较弱的品种。传统的对水稻品种的光温生态
适应性的研究方法是在品种选育成后在不同地区进行多
年多点试验。此方法虽然可靠, 但存在很大的滞后性, 一
旦品种的广适性不强 , 其应用范围必然受到限制 , 不能
充分地发挥品种的利用价值 , 要想补救比较困难 , 需要
重新选育。
水稻的出穗日期由品种自身的光温特性和当地光温
生态条件共同决定。不同的水稻品种对光温的敏感程度可
以通过水稻第 5节间长度的变化反映出来, 水稻品种在不
同季节或不同地区种植, 如果第 5 节间长度变化比较小,
说明这个品种的光温敏感性比较弱, 生态适应性比较好;
反之, 说明该品种的生态适应性比较差。这一结论是通过
湖北荆州和广东广州两地的研究得出的 , 具有一定的代
表性。第 5节间是最靠近地面的一个伸长节, 也是最早开
始伸长的一个节。一般地, 水稻节间开始伸长表明从营养
生长开始向生殖生长过渡, 所以第 5节间的变化可能正是
营养生长向生殖生长过渡的转折点 , 两者之间的关系不
是偶然的。第 5节间长度变化与光温生态敏感性的内在联
系 , 特别是在基因表达水平上的动态变化关系是一个值
得研究的科学问题。生产上广泛应用的籼型水稻品种伸长
节间数一般是 4~6个, 多数是 5个。本研究中, 第 5节间
都是水稻基部节间 , 说明水稻基部节间长度的变化与光
温生态敏感性关系密切。如果节间数少于或多于 5个的水
稻材料 , 其基部节间长度变化与光温生态敏感性是否仍
然有显著的相关性有待进一步研究。由于本研究所选用的
水稻材料都是常规品种或品系 , 研究结论是否适合杂交
水稻还有待检验。
水稻品种的适应性决定其推广范围和利用价值。在水
稻育过程中 , 选择广适性的水稻品种是育种家所追求的
重要目标。本研究有助于育种家在育种的早期阶段对材料
的光温特性进行了解 , 根据材料在不同季节和不同生态
区第 5节间长度的变化, 划分各育种材料的光温敏感性级
别, 然后再根据材料的其他综合性状进行选育, 有可能选
育出广适性的水稻品种。本研究所用的材料都是通过育种
选择的材料, 具有良好的综合性状。特别是利用这些高代
株系已经组配出了多基因型水稻品种 [14], 并通过了海南
省的审定。尚未发现第 5 节间变化对水稻产量和品质有不
良的影响, 所以在育种中针对该性状的选择除了可以提早
判断材料的光温敏感性外, 不会对品种的选育产生负面效
应。因此, 该研究结果对水稻育种具有良好的参考价值。

致谢: 中国农业科学院作物科学研究所徐建龙研究员对
论文的修改提出了宝贵意见, 在此表示感谢。
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《麦类作物学报》是由西北农林科技大学、中国作物学会、国家小麦工程技术研究中心联合主办(教育部
主管)的专业性学术期刊, 也是全国唯一的一份麦类作物专刊。主要刊载麦类作物(小麦、大麦、燕麦、黑麦
等)遗传育种、生理生化、栽培管理、食品加工、产品贸易等方面有创见性的学术论文、领先水平的科研成
果、学术报告、有新意的文献综述以及学术动态等。读者对象为国内外农业科技人员、农业院校师生及高
级农业技术推广和管理人员。
《麦类作物学报》为“农业科学中文核心期刊”、“中国科技核心期刊”、“中国科技精品期刊”, 现已被英
国《国际农业与生物技术文摘》数据库(CABI)、美国《化学文摘》数据库(CA)、美国《剑桥科学文摘》数
据库(CSA)、俄罗斯《文摘杂志》(AJ)数据库、日本《科学技术》数据库(JST)、波兰《哥白尼索引》数据库
(IC)、《中国科学引文数据库》(核心库)等国内外多家权威性检索系统收录。影响因子排名已连续 3年居全国
农业期刊前 10位。
《麦类作物学报》为月刊, 每月中旬出版, 定价 30.00 元/册, 全年 360 元, 国内刊号: CN61-1359/S, 国际
刊号: 1009-1041。全国各地邮局均可订阅, 邮发代号: 52-66。漏订者可直接汇款至编辑部补订。国外总发行:
北京 中国国际图书贸易总公司, 代号: 1479B。
热忱欢迎国内外专家随时指导和赐稿, 亦欢迎各有关课题组、单位和个人出版专辑、刊登广告。
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