外引小麥種質(zhì)材料的初步鑒定與評價

張俊靈，孫美榮，張東旭，閆金龍，申書珍

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院谷子研究所，山西長治046011）

作物種質(zhì)資源是育種的基礎(chǔ)，它的引進(jìn)、鑒定評價和篩選利用是育種工作者重要的基礎(chǔ)性工作。小麥種質(zhì)資源的引進(jìn)、鑒定與利用歷來是我國小麥品種選育不斷獲得巨大進(jìn)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀(jì)80年代以前，歐洲小麥種質(zhì)資源在我國小麥育種和生產(chǎn)上曾經(jīng)起了重要作用。從1932年我國首批引進(jìn)的國外小麥品種中選出的南大 2419（Mentana）、矮立多（Ardito）、中農(nóng) 28（Villa Glori），到 1956年引進(jìn)的阿夫（Funo）和阿勃（Abondanza），以及到20世紀(jì)80年代引進(jìn)的洛夫林 10（Lovrin 10）和洛夫林 13（Lovrin 13）[1-2]等不僅是新中國成立后推廣面積較大的品種，而且是我國小麥育種的骨干親本。近20a來，國內(nèi)一些育種單位對國外種質(zhì)材料進(jìn)行了一些研究[3-4]，但成功利用國外品種的事例還很少，能列舉出來的僅有山東農(nóng)業(yè)大學(xué)利用德國品種Neuzhucht（牛朱特）在20世紀(jì)90年代育成的矮孟牛。因此，引進(jìn)利用國外種質(zhì)資源應(yīng)引起高度重視。

2003年國際農(nóng)業(yè)研究磋商小組（CGIAR）啟動了“挑戰(zhàn)計劃”[5]（GCP），2010年我國引入了146份國外小麥種質(zhì)材料，旨在通過研究其遺傳資源的多樣性，鑒定篩選具有特異性狀的優(yōu)異新種質(zhì)，為我國小麥育種發(fā)掘可利用的優(yōu)異基因。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料為國際挑戰(zhàn)計劃項目（GCP）提供的146份小麥種質(zhì)，大部分為春性和弱冬性材料。

1.2 試驗方法

試驗于2010—2011年在山西省農(nóng)科院谷子研究所進(jìn)行，全生育期不灌溉，土壤肥力中等，田間管理按當(dāng)?shù)睾档卦囼炋镞M(jìn)行。試驗材料按GCP項目組統(tǒng)一編號（9601～9746），于2010年10月27日用精量播種機(jī)以基本苗375萬/hm2播種。每份種質(zhì)材料種1行，行長5 m，除去1 m取樣帶外，收獲行長4 m，行距30 cm，不設(shè)重復(fù)。為保證試驗正常進(jìn)行，越冬期用塑料薄膜進(jìn)行全覆蓋。調(diào)查項目及標(biāo)準(zhǔn)按全國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)記載[6]，田間記載抽穗期、成熟期、株高。成熟后，每品種拔回5株，測量穗粒數(shù)、單株穗數(shù)、千粒質(zhì)量、籽粒飽滿度等性狀。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的變異分析

本試驗從播種到收獲共降雨127.5 mm，降雨量只有常年降雨量的1/2，是較為干旱的一年。由表1可知，供試品種穗粒數(shù)的變化范圍為13.5～42.3粒，均值為27.6粒，標(biāo)準(zhǔn)差為5.8粒，變異系數(shù)為21.1%；穗粒數(shù)在30粒以上的品種42個，低于20粒的品種9個。千粒質(zhì)量變化范圍為29.5～54.5 g，均值為41.9 g，標(biāo)準(zhǔn)差為5.0 g，變異系數(shù)為11.8%；千粒質(zhì)量大于45 g的品種38個，其中，大于50 g的品種11個。單株穗數(shù)的變化范圍為1.2～2.8個，均值為2.1個，標(biāo)準(zhǔn)差為0.4個，變異系數(shù)為17.9%。株高變幅為39～84 cm，均值為62.4 cm，標(biāo)準(zhǔn)差為8.3 cm，變異系數(shù)為13.3%；株高在50 cm以下的材料有11份，80 cm以上的品種1個。產(chǎn)量變異程度最大，最大值為 6 111.0 kg/hm2，最小值為 1 198.5 kg/hm2，均值為 4 012.5 kg/hm2，標(biāo)準(zhǔn)差為 979.5 kg/hm2，變異系數(shù)為24.4%；46份材料的公頃產(chǎn)量在4 500 kg以上，其中，14份材料在5 250 kg以上；23份材料在3 000 kg以下。

表1 不同性狀變異分析

結(jié)果得出，穗粒數(shù)、單株穗數(shù)和產(chǎn)量的變異較大，表明供試材料有著豐富的遺傳多樣性。株高的變異系數(shù)較小，且均值較?。?2.4 cm）；株高在50 cm以下的材料有11份，表明供試材料株高總體適中，且有可利用的矮稈種質(zhì)資源。千粒質(zhì)量的變異系數(shù)最小，且均值較高（41.9 g），大于50 g的品種11個，表明供試品種的千粒質(zhì)量總體較高，且有可利用的大粒品種。

2.2 主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的相關(guān)分析

由表2可知，產(chǎn)量與穗粒數(shù)、籽粒飽滿度、株高的相關(guān)性達(dá)極顯著水平（相關(guān)系數(shù)分別為0.299 3，0.432 1，0.382 1），與千粒質(zhì)量的相關(guān)性達(dá)顯著水平（相關(guān)系數(shù)為0.201 1）；株高與穗粒數(shù)的相關(guān)性達(dá)極顯著水平（相關(guān)系數(shù)為0.413 1），與單株穗數(shù)的相關(guān)性達(dá)顯著水平（相關(guān)系數(shù)為0.193 1）；單株穗數(shù)與千粒質(zhì)量的相關(guān)性達(dá)極顯著水平（相關(guān)系數(shù)為0.287 5），與穗粒數(shù)的相關(guān)性達(dá)顯著水平（相關(guān)系數(shù)為0.205 2）；而穗粒數(shù)與千粒質(zhì)量和籽粒飽滿度呈負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)分別為-0.014 2和-0.031 2），但未達(dá)顯著水平。

從表2可以看出，產(chǎn)量的主要決定因素為穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、株高及籽粒飽滿度；株高的增加有助于增加穗粒數(shù)和單株穗數(shù)，但隨著穗粒數(shù)的增加，千粒質(zhì)量和籽粒飽滿度不同程度地降低。

表2 主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的相關(guān)性

2.3 生育期對產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響分析

從表3可以看出，抽穗早的品種千粒質(zhì)量最高、穗粒數(shù)最少、產(chǎn)量水平最低；抽穗適中與抽穗較晚的品種相比，千粒質(zhì)量較高、穗粒數(shù)持平、產(chǎn)量較小，但差別不大；從變幅上看，抽穗早的品種千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)和產(chǎn)量均表現(xiàn)變幅最小，抽穗適中的品種表現(xiàn)穗粒數(shù)和產(chǎn)量變幅最大，抽穗晚的品種表現(xiàn)千粒質(zhì)量變幅最大。

表3 抽穗期對千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)及產(chǎn)量的影響

從表4可以看出，早熟品種的穗粒數(shù)最少、產(chǎn)量水平最低，中熟品種的千粒質(zhì)量最高、產(chǎn)量水平最高，晚熟品種的千粒質(zhì)量最低、穗粒數(shù)最高。從變幅上看，早熟品種的千粒質(zhì)量和產(chǎn)量均表現(xiàn)變幅最小，中熟品種的千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)和產(chǎn)量均表現(xiàn)變幅最大，晚熟品種穗粒數(shù)表現(xiàn)變幅最小。

千粒質(zhì)量受生育期的影響較小，總體上表現(xiàn)為抽穗越早千粒質(zhì)量越大，成熟期適中的千粒質(zhì)量最大；穗粒數(shù)受生育期的影響較大，總體上表現(xiàn)為抽穗和成熟越早穗粒數(shù)越小，成熟越晚穗粒數(shù)越大；產(chǎn)量受生育期的影響最大，總體上表現(xiàn)為抽穗越早產(chǎn)量水平越低，成熟期適中產(chǎn)量水平最高。

表4 成熟期對千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)及產(chǎn)量的影響

2.4 種質(zhì)材料的鑒定篩選

經(jīng)過對供試材料的產(chǎn)量、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、株高和籽粒飽滿度進(jìn)行直接鑒定和篩選，從中篩選出一批特異種質(zhì)材料，其中，大穗豐產(chǎn)品種為8個，大粒豐產(chǎn)品種為8個，矮稈豐產(chǎn)品種為 5個（表5）。

表5 特異種質(zhì)的主要性狀

在對供試材料產(chǎn)量、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、株高、籽粒飽滿度鑒定結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對其生育期、抗逆性等性狀進(jìn)行綜合鑒定評價，從中篩選出產(chǎn)量較高、綜合農(nóng)藝性狀好的優(yōu)異種質(zhì)材料25個（表6）。

表6 優(yōu)異種質(zhì)的主要性狀

續(xù)表6

3 討論

供試品種在產(chǎn)量、穗粒數(shù)、單株穗數(shù)、株高、千粒質(zhì)量等方面都表現(xiàn)出豐富的遺傳多樣性，這為篩選育種材料和種質(zhì)創(chuàng)新提供了可能。

本研究相關(guān)性分析表明，產(chǎn)量的主要決定因素為穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、株高及籽粒飽滿度；株高的增加有助于增加穗粒數(shù)和單株穗數(shù)，而穗粒數(shù)的增加使千粒質(zhì)量和籽粒飽滿度不同程度地降低。因此，在篩選種質(zhì)材料時應(yīng)以穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、株高、籽粒飽滿度為直接鑒選指標(biāo)，并輔以有效穗數(shù)、抗逆性等指標(biāo)對種質(zhì)材料進(jìn)行綜合鑒定和評價。

生育期影響分析表明，抽穗期和成熟期對供試品種的穗粒數(shù)、產(chǎn)量和千粒質(zhì)量均有不同程度影響。選擇抽穗較早、成熟期適中的品種易獲得千粒質(zhì)量較高的品種；選擇抽穗期適中、熟期中等和偏晚熟的品種較易獲得穗粒數(shù)較高的品種；選擇抽穗期適中或稍偏晚而熟期適中的品種較易獲得產(chǎn)量水平較高的品種。

通過對材料的綜合鑒定與評價，可使育種家對GCP種質(zhì)材料的利用有一定依據(jù)。本試驗篩選出穗粒數(shù)大于32粒、公頃產(chǎn)量大于4 875.0 kg的大穗豐產(chǎn)品種8個，千粒質(zhì)量大于46 g、公頃產(chǎn)量大于4 800.0 kg的大粒豐產(chǎn)品種8個，株高小于55 cm、公頃產(chǎn)量大于4 500 kg的矮稈豐產(chǎn)品種5個，綜合農(nóng)藝性狀好、豐產(chǎn)性好的優(yōu)良品種25個。這些材料的利用將會對小麥育種起到一定的促進(jìn)作用。

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