周8425B與小偃81的RIL品質(zhì)、物候型及農(nóng)藝性狀分析

簡俊濤 王清華 楊 輝 楊 玲 張 震 魏紅升張立軍 謝彥周 李玉鵬 王成社

（1 河南省南陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，南陽 473000；2 西北農(nóng)林科技大學(xué)南陽小麥試驗(yàn)示范站，南陽 473000；3 西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，楊凌 712100；4 鎮(zhèn)平縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，南陽 473000）

小麥骨干親本對新品種選育具有重要作用。周8425B 是周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院采用小黑麥與普通小麥雜交、回交、輻射等技術(shù)創(chuàng)制的矮稈、多抗、大穗小麥新種質(zhì)，配合力好，在大穗、大粒、矮稈及多抗等方面表現(xiàn)較強(qiáng)的遺傳力[1]。1988 年以來利用周8425B 選育的小麥新品種達(dá)100 多個(gè)，社會(huì)效益顯著，周8425B 成為黃淮麥區(qū)的骨干親本，育成代表性小麥品種如矮抗58、周麥16、周麥18 等。經(jīng)檢測，周8425B 屬于1B/1R 異位系，含有抗條銹病基因YrZH84及抗葉銹病基因LrZH84[2-3]。然而1B/1R易位系攜帶的基因能夠在表達(dá)中合成黑麥堿，導(dǎo)致面筋的強(qiáng)度減弱、面團(tuán)的黏性增大，最終使面包和面條品質(zhì)變劣。小偃81 是李振聲院士選育的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋、多抗小麥新品種，經(jīng)多年種植，發(fā)現(xiàn)其受氣候的影響較小，具有非常穩(wěn)定的生殖物候性，小偃81 在南陽麥區(qū)種植品質(zhì)優(yōu)良，為優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種。目前小麥骨干親本周8425B 及其衍生品種在濕面筋含量、衍生品種遺傳解析、抗條銹、抗葉銹基因定位等方面有相關(guān)研究報(bào)道[4-7]，然而與物候穩(wěn)定型強(qiáng)筋小麥品種的后代品質(zhì)、物候型及農(nóng)藝性狀如何等方面沒有相關(guān)的研究。本研究利用周8425B、小偃81 及其為親本構(gòu)建的102 份家系為材料，采用分期播種法（兩播期相差35d），綜合評判品質(zhì)類型，在品質(zhì)、物候型及農(nóng)藝性狀方面進(jìn)行分析，以期為骨干親本周8425B 及物候穩(wěn)定型強(qiáng)筋小麥品種小偃81 的進(jìn)一步利用提供理論依據(jù)，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)骨干親本的品質(zhì)改良及物候穩(wěn)定型品種的選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料及試驗(yàn)地情況選取小麥骨干親本周8425B、物候型穩(wěn)定的強(qiáng)筋小麥品種小偃81 及其構(gòu)建的102 個(gè)家系（F12）為材料（材料來源：西北農(nóng)林科技大學(xué)孫道杰教授課題組），于2018-2019 年種植于南陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院潦河試驗(yàn)基地。周8425B為矮稈、大穗、中筋、中早熟、株型中散、莖節(jié)比例合理、旗葉及倒二葉較長、較寬。小偃81 為物候穩(wěn)定型強(qiáng)筋、中早熟、株型緊湊、穗小、莖節(jié)比例合理、旗葉與倒二葉長中長、較窄。試驗(yàn)地土壤為黃褐土，前茬作物種植玉米掩青，土壤肥力水平全氮1.27g/kg、堿解氮47.33mg/kg、速效磷24.22mg/kg、速效鉀117.66mg/kg、有機(jī)質(zhì)17.68g/kg。2018 年10 月20 日開始早播，2 次重復(fù)，每個(gè)家系3 行，行長2m，行距0.21m，株距0.03m，35d 后晚播，種植方式同早播。

1.2 農(nóng)藝性狀調(diào)查及品質(zhì)測試調(diào)查的農(nóng)藝性狀包括株高、抽穗期、株型、穗長、穗下莖長、穗下節(jié)長、旗葉長、旗葉寬、倒二葉長、倒二葉寬，主要參照農(nóng)作物品種（小麥）區(qū)域試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程（NY/T1301-2007）。品質(zhì)分析主要針對蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、穩(wěn)定時(shí)間、吸水率、最大拉伸阻力和拉伸面積。收獲后的種子清理干凈，采用法國肖邦公司CD-1 仿工業(yè)試驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)制粉（出粉率70%，-5℃儲(chǔ)存）；使用瑞典Perten公司的近紅外谷物分析儀DA7200 對蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和吸水率進(jìn)行測定；使用德國Brabender公司的拉伸儀（Extensograph）對最大拉伸阻力和拉伸面積進(jìn)行測定，參照AACC54-10 方法；穩(wěn)定時(shí)間采用德國Brabender 公司的810104 型電子粉質(zhì)儀（Farinograph）進(jìn)行測定，參照AACC54-21 方法。

1.3 數(shù)據(jù)分析使用Excel 2007、SPSS 22.0 數(shù)據(jù)處理軟件對品質(zhì)性狀進(jìn)行變異分析及聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 102 個(gè)家系早播品質(zhì)性狀變異分析如表1所示，早播（南陽麥區(qū)正常播種）時(shí)，102 個(gè)家系中品質(zhì)達(dá)到強(qiáng)筋指標(biāo)的有20 個(gè)，中強(qiáng)筋家系有42個(gè)，40 個(gè)為中筋家系。早播強(qiáng)筋家系蛋白質(zhì)平均含量16.69%，濕面筋含量平均值36.12%，吸水率62.28%，穩(wěn)定時(shí)間13.56min，最大拉伸阻力均值692.00E.U.，拉伸面積118.50cm2。早播優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋家系品質(zhì)指標(biāo)變幅較大，穩(wěn)定時(shí)間變異系數(shù)最大，為12.07%，蛋白質(zhì)含量變異系數(shù)為7.51%，濕面筋含量變異系數(shù)為5.22%。早播中強(qiáng)筋家系穩(wěn)定時(shí)間變異系數(shù)最大，為15.49%，其次是蛋白質(zhì)含量，變異系數(shù)為7.35%，濕面筋含量變異系數(shù)為5.17%。早播中筋穩(wěn)定時(shí)間變異系數(shù)最大，為24.49%，其次是蛋白質(zhì)含量變異系數(shù)較大。

2.2 102 個(gè)家系晚播品質(zhì)性狀變異分析如表2 所示，家系晚播后，強(qiáng)筋家系個(gè)數(shù)減少，中強(qiáng)筋家系個(gè)數(shù)增加，中筋家系個(gè)數(shù)減少，然而晚播后強(qiáng)筋與中強(qiáng)筋家系之和增多，可見晚播有利于品質(zhì)的改善。晚播后，強(qiáng)筋家系平均蛋白質(zhì)含量和穩(wěn)定時(shí)間均增多，分別為16.72%和14.52min，晚播強(qiáng)筋家系中仍以穩(wěn)定時(shí)間有較大的變異系數(shù)，為12.80%，其次是蛋白質(zhì)含量為6.95%。晚播中強(qiáng)筋家系中平均蛋白質(zhì)含量16.02%，平均濕面筋含量34.37%，平均穩(wěn)定時(shí)間11.98min，其變異系數(shù)也表現(xiàn)為穩(wěn)定時(shí)間最大（14.85%），其次為蛋白質(zhì)含量（7.20%）和濕面筋含量（5.03%）。

2.3 品質(zhì)類型評判及區(qū)域優(yōu)化種植結(jié)合早晚播品質(zhì)，參照表3 對102 個(gè)家系品質(zhì)類型進(jìn)行評判及區(qū)域優(yōu)化種植。102 個(gè)家系中達(dá)到強(qiáng)筋（中強(qiáng)筋）的家系有56 個(gè)，其中強(qiáng)筋類型有31 個(gè)家系，然而有5個(gè)強(qiáng)筋家系不適合在南陽麥區(qū)強(qiáng)筋種植，中強(qiáng)筋類型有25 個(gè)家系，即51 個(gè)家系為強(qiáng)筋（中強(qiáng)筋）類型并能在南陽麥區(qū)按強(qiáng)筋（中強(qiáng)筋）種植。46 個(gè)家系屬中筋類型，適宜在南陽麥區(qū)中筋種植。

2.4 抽穗期差值與不同品質(zhì)類型相關(guān)分析同一家系早、晚播抽穗期差值越大物候穩(wěn)定性越差，差值越小物候穩(wěn)定性越好。如表4 所示，抽穗期差值與中筋品系個(gè)數(shù)顯著正相關(guān)，可見當(dāng)物候型極不穩(wěn)定時(shí)對品質(zhì)形成是不利的，抽穗期差值與強(qiáng)筋品系及中強(qiáng)筋品系個(gè)數(shù)沒有表現(xiàn)出顯著相關(guān)性，是因?yàn)槠焚|(zhì)形成受光、溫、水、肥、土壤等多方影響。強(qiáng)筋家系個(gè)數(shù)與中強(qiáng)筋及中筋家系個(gè)數(shù)顯著正相關(guān)且相關(guān)系數(shù)較高，因?yàn)橛H本小偃81 是物候性穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋品種，親本周8425B 是蛋白質(zhì)含量高的優(yōu)質(zhì)中筋親本，推測在親本組配時(shí)親本選用物候性穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋與高蛋白質(zhì)含量中筋品種（家系）配制時(shí)后代同時(shí)出現(xiàn)優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋與中筋品系的概率均較高。

表1 102個(gè)家系早播不同品質(zhì)類型主要品質(zhì)指標(biāo)變異分析

表2 102個(gè)家系晚播不同品質(zhì)類型主要品質(zhì)指標(biāo)變異分析

表3 品質(zhì)類型綜合評判及區(qū)域優(yōu)化種植

表4 抽穗期差值均值與不同品質(zhì)類型個(gè)數(shù)相關(guān)分析

2.5 適合南陽麥區(qū)強(qiáng)筋（中強(qiáng)筋）的家系農(nóng)藝性狀聚類分析在兼顧中、早熟特性，對33 個(gè)強(qiáng)筋（中強(qiáng)筋）家系及親本在南陽麥區(qū)早播時(shí)農(nóng)藝性狀進(jìn)行聚類分析。農(nóng)藝性狀主要有抽穗期、抽穗期差值、株型、株高、穗長、穗下莖長、穗下節(jié)長、旗葉長、旗葉寬、倒二葉長、倒二葉寬。

如圖1 所示，在平方歐氏距離為5 時(shí)聚為4 個(gè)群，第Ⅰ群包括：S64、S66、S17、S46、S78、S34、S44、S1、S101、S51、S18、S48、S50、S45、S87；第Ⅱ群包括：S40、S47、S27、S35、S90、S98、小偃81；第Ⅲ群包括：S32、S83、S58、S37、S109、S13、S5、S93、S19、S81；第Ⅳ群包括：周8425B、S33、S62。當(dāng)平方歐式距離為15 時(shí)，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ群聚為一群，第Ⅳ群單獨(dú)為一群。第Ⅰ群株型偏緊，株高、穗長中等，穗下莖、穗下節(jié)相比親本均變長，旗葉長、寬得到改良；第Ⅱ群除小偃81、S35、S98 外，其他抽穗期差值較大，株高、穗長中等，旗葉長較短。在兼顧品質(zhì)的同時(shí)，S35 與S98 農(nóng)藝性狀得到改良。第Ⅲ群抽穗期中早，株型中散偏緊，株高偏高，穗型中等長，穗下莖長與穗下節(jié)均較長，旗葉長、寬介于兩親本之間。從第Ⅳ群可見，相對于周8425B，S33與S62 在其品質(zhì)上得到改良后，在農(nóng)藝性狀方面表現(xiàn)出抽穗期提前，抽穗期差值變大（物候穩(wěn)定性降低），在株高方面保持中、矮特性突出。

3 討論與結(jié)論

自1949 年以來，我國小麥進(jìn)行了9 次大的更新?lián)Q代，從低產(chǎn)到高產(chǎn)，高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)結(jié)合，近年優(yōu)質(zhì)小麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也取得了較大的進(jìn)展[8]。矮稈、多抗、高產(chǎn)骨干親本周8425B 的廣泛應(yīng)用，對黃淮麥區(qū)小麥產(chǎn)量的提高功不可沒。其后代小麥中筋品種矮抗58、周麥16、周麥18、周麥22 代表當(dāng)前小麥產(chǎn)量水平，然而由于1B/1R 異位系攜帶多抗基因（例如抗條銹病Yr9）的同時(shí)帶有控制黑麥堿的基因，導(dǎo)致面筋強(qiáng)度減弱、耐揉性差、面團(tuán)發(fā)粘等對其烘烤品質(zhì)不利[9-10]。有研究對周8425B 衍生的強(qiáng)筋小麥品種存麥1 號、周麥33 和周麥36 進(jìn)行Yr9 檢測，發(fā)現(xiàn)存麥1 號與周麥33 不含有Yr9，周麥36 含有Yr9[11-13]，在南陽地區(qū)進(jìn)行條銹抗性鑒定，周麥36 免疫到高抗，而存麥1 號與周麥33 表現(xiàn)出高感。在兼顧抗性及品質(zhì)不利基因時(shí)引入其他優(yōu)異高分子谷蛋白亞基或者改良1B/1R 異位系上劣質(zhì)基因達(dá)到品質(zhì)改良的目的。

伴隨著工業(yè)化進(jìn)程，氣候也在變化，由CIMMYT出版的《2009 年小麥現(xiàn)狀與未來》[14]，闡述了氣候變化對未來小麥的影響，高溫天氣、二氧化碳增加、降雨分布不均等氣候變化已經(jīng)影響到小麥的生產(chǎn)。溫度的增加對我國高緯度地區(qū)如黑龍江等的春小麥生產(chǎn)有利，但也導(dǎo)致國內(nèi)半冬性小麥產(chǎn)區(qū)冬性減弱。氣候的變化導(dǎo)致病蟲害的加劇及災(zāi)害性生產(chǎn)年份頻頻發(fā)生，對小麥品種來說，一定的物候穩(wěn)定性對保障產(chǎn)量的穩(wěn)定和兼顧品質(zhì)的穩(wěn)定是有利的。小偃81在楊凌、南陽等地種植多年，在適應(yīng)性的基礎(chǔ)上有較穩(wěn)定的抽穗期與成熟期（物候穩(wěn)定性），此外品質(zhì)達(dá)到強(qiáng)筋（中強(qiáng)筋）水平[15-17]，其親源有優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋骨干親本小偃6 號血緣，可能含有較好的高分子谷蛋白亞基。

周8425B 與小偃81 的102 份家系強(qiáng)筋（中強(qiáng)筋）有56 個(gè)，總體來說家系蛋白質(zhì)含量及濕面筋含量較高，穩(wěn)定時(shí)間較長。采用早、晚播對家系品質(zhì)進(jìn)行綜合評判，對家系品質(zhì)類型等在南陽地區(qū)的種植布局進(jìn)行量化，兼顧中早熟強(qiáng)筋的家系33 個(gè)。對抽穗期差值與品質(zhì)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，中筋家系個(gè)數(shù)與抽穗期差值顯著正相關(guān)，當(dāng)物候型極不穩(wěn)定時(shí)不利于品質(zhì)的形成。品質(zhì)的形成受光、溫、水、肥、土壤等多方影響，也解釋了家系中抽穗期差值與強(qiáng)筋品系及中強(qiáng)筋品系個(gè)數(shù)沒有表現(xiàn)出顯著相關(guān)性的原因。在對中早熟強(qiáng)筋（中強(qiáng)筋）家系主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行聚類分析，發(fā)現(xiàn)在品質(zhì)改良后，第Ⅱ群的家系S35、S98 物候型較穩(wěn)定，此外部分農(nóng)藝性狀得到改良。第Ⅳ群中相對周8425B，家系S33 與S62在其品質(zhì)上得到改良后，株高兼顧中、矮特性，抽穗期早，然而抽穗期差值變大，物候穩(wěn)定性降低?？梢娎弥薪罟歉捎H本與物候穩(wěn)定型優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋親本組配，能夠改良后代品質(zhì)并且家系能夠兼顧物候穩(wěn)定性，但物候穩(wěn)定性與農(nóng)藝性狀之間也存在矛盾，所以物候穩(wěn)定性強(qiáng)筋（中強(qiáng)筋）品種選育任重而道遠(yuǎn)。