硬粒小麥在云南高原麥區(qū)對(duì)普通小麥改良效果評(píng)價(jià)

丁明亮，金 輕，黃 格，趙 紅，李宏生，崔永禎，李紹祥，顧 堅(jiān)，楊木軍，劉 琨*

(1. 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，云南 昆明 650205；2. 國(guó)家小麥改良中心云南分中心，云南 昆明 650205；3. 昭通市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，云南 昭通 657000)

【研究意義】云南省小麥栽培歷史悠久，種植面積和總產(chǎn)量都僅次于水稻和玉米，是第三大糧食作物，在增加單位面積內(nèi)糧食年產(chǎn)量，穩(wěn)定和加快糧食生產(chǎn)的發(fā)展方面，起到了十分重要的作用[1]。目前，云南省小麥平均單產(chǎn)仍然處于較低水平，還有較大的挖局潛力和增產(chǎn)空間[1]。云南省小麥品質(zhì)育種發(fā)展較快，選育并審定了符合國(guó)家弱筋小麥標(biāo)準(zhǔn)的云麥47與云麥51等和符合國(guó)家強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)的云麥57與云選11-12等小麥品種，但是由于種種原因,目前云南主要栽培品種的加工品質(zhì)普遍偏差[2]。因此，進(jìn)一步開展小麥高產(chǎn)、抗病、優(yōu)質(zhì)育種對(duì)云南省小麥生產(chǎn)具有重要意義。

小麥種質(zhì)資源是小麥品種改良及相關(guān)研究的物質(zhì)基礎(chǔ)，云南小麥種質(zhì)資源的種及變種資源十分豐富，包括普通小麥、密穗小麥、圓錐小麥、硬粒小麥4個(gè)種及云南小麥亞種，總計(jì)100余個(gè)變種[3]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】在過去50多年中，這些種質(zhì)資源對(duì)我省小麥品種改良及相關(guān)研究中發(fā)揮了重要作用[3]。硬粒小麥作為普通小麥的近緣種，含有豐富的小麥產(chǎn)量、抗性和品質(zhì)等相關(guān)性狀的有益基因[4]。這些有益基因可以在硬粒小麥與普通小麥雜交時(shí)通過同源的A、B染色體組的染色體配對(duì)、易位和重組向普通小麥的轉(zhuǎn)移，最終可達(dá)到改良普通小麥的目的[5]。通過這種方式將硬粒小麥的有益基因引入普通小麥進(jìn)而選育普通小麥品種國(guó)內(nèi)外已有相關(guān)報(bào)道，如：意大利選育的普通小麥品種Marquilio、印度選育的普通小麥品種NP890、湖北省荊州地區(qū)農(nóng)科所選育的荊州66等均具有引入了硬粒小麥有益基因[6-7]。然而近些年在云南省小麥育種改良中針對(duì)引入硬粒小麥資源改良普通小麥的研究較少，【本研究切入點(diǎn)】文章通過硬粒小麥與普通小麥遠(yuǎn)緣雜交選育的小麥新品系和通過普通小麥×普通小麥種內(nèi)雜交選育的小麥新品系為試驗(yàn)材料進(jìn)行產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀差異比較分析，【擬解決的關(guān)鍵問題】明確硬粒小麥資源在云南高原麥區(qū)對(duì)普通小麥的改良效果，為硬粒小麥資源在云南高原麥區(qū)的育種應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為利用硬粒小麥2003K-13與普通小麥2008Y3-4471遠(yuǎn)緣雜交，并結(jié)合雙單倍體育種技術(shù)選育的12個(gè)小麥新品系，以及本項(xiàng)目組通過云南高原麥區(qū)普通小麥與普通小麥雜交選育的19個(gè)種內(nèi)雜交新品系(表1～2)。

1.2 試驗(yàn)方法

2014年10月將試驗(yàn)材料播種于云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院嵩明基地(海拔：1872 m，103°6′25″E，25°40′43″N)，2015年4月收獲，小區(qū)布局及設(shè)計(jì)參照丁明亮等[8]進(jìn)行。整個(gè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)成熟期計(jì)調(diào)查點(diǎn)內(nèi)的有效穗，同時(shí)在每個(gè)調(diào)查點(diǎn)內(nèi)隨機(jī)取10穗，數(shù)其穗粒數(shù)。收獲晾干后隨機(jī)取樣稱量各個(gè)小區(qū)試驗(yàn)材料產(chǎn)量和千粒重。各小區(qū)試驗(yàn)材料品質(zhì)性狀標(biāo)準(zhǔn)吸水率、蛋白含量、容重、濕面筋含量、穩(wěn)定時(shí)間、形成時(shí)間、硬度值、沉降值和出粉率采用瑞典perten公司DA7200型近紅外測(cè)定儀以及該公司提供的小麥曲線進(jìn)行NIR光譜分析，數(shù)據(jù)以百分?jǐn)?shù)表示[9]。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS17.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。

表1 通過硬粒小麥×普通小麥遠(yuǎn)緣雜交選育的小麥新品系

表2 普通小麥×普通小麥種內(nèi)雜交獲得的小麥新品系

2 結(jié)果與分析

2.1 遠(yuǎn)緣雜交與種內(nèi)雜交獲得小麥品系產(chǎn)量性狀差異比較

為了解通過硬粒小麥與普通小麥遠(yuǎn)緣雜交和普通小麥與普通小麥種內(nèi)雜交2種途徑選育的小麥新品系產(chǎn)量性狀間的差異水平，將2種途徑獲得的試驗(yàn)材料的4個(gè)產(chǎn)量性狀平均值和變異系數(shù)等列入表3。從表3可知：硬粒小麥×普通小麥遠(yuǎn)緣雜交獲得的小麥穩(wěn)定品系比普通小麥×普通小麥種內(nèi)雜交獲得的小麥新品系小區(qū)產(chǎn)量高，且差異極顯著(t=3.311**)；有效穗也高且差異顯著(t=2.157*)；千粒重和穗粒數(shù)低，但差異均不顯著(t=-0.806和t=-0.349)。小區(qū)產(chǎn)量變異系數(shù)大，但是其構(gòu)成三要素千粒重、有效穗和穗粒數(shù)的變異系數(shù)均低于種內(nèi)雜交獲得的小麥新品系。結(jié)果表明：將硬粒小麥引入云南普通小麥中對(duì)其產(chǎn)量性狀的改良可以通過改進(jìn)普通小麥有效穗這一產(chǎn)量構(gòu)成因子進(jìn)而提高產(chǎn)量。

2.2 遠(yuǎn)緣雜交與種內(nèi)雜交獲得小麥品系品質(zhì)性狀差異比較

為了解通過硬粒小麥與普通小麥遠(yuǎn)緣雜交和普通小麥與普通小麥種內(nèi)雜交2種途徑選育的小麥新品系品質(zhì)性狀間的差異水平，將2種途徑獲得的試驗(yàn)材料的9個(gè)品質(zhì)性狀平均值和變異系數(shù)等列入表4。從表4可知：硬粒小麥×普通小麥遠(yuǎn)緣雜交獲得的小麥新品系比普通小麥×普通小麥種內(nèi)雜交獲得的小麥穩(wěn)定品系的標(biāo)準(zhǔn)吸水率、容重、穩(wěn)定時(shí)間和硬度值4個(gè)品質(zhì)性狀高，蛋白含量、濕面筋含量、形成時(shí)間、沉降值和出粉率5個(gè)品質(zhì)性狀低，但是這9個(gè)性狀的差異均不顯著；出粉率變異系數(shù)大，但是其余8個(gè)品質(zhì)性狀的變異系數(shù)均低。結(jié)果表明：將硬粒小麥資源引入云南普通小麥中對(duì)其品質(zhì)性狀的改良中效果不顯著。

表3 遠(yuǎn)緣雜交與種內(nèi)雜交獲得小麥新品系的產(chǎn)量性狀差異比較

注：*指在0.05水平上差異顯著；**指在0.01水平上差異極顯著。

Note:* was significant difference at the 0.05 level; ** was extremely significant difference at the 0.01 level.

表4 遠(yuǎn)緣雜交與種內(nèi)雜交獲得小麥新品系的品質(zhì)性狀差異比較

3 討 論

硬粒小麥作為普通小麥的近緣種，含有豐富的小麥產(chǎn)量、抗性和品質(zhì)等相關(guān)性狀的有益基因[4]。這些有益基因可以在硬粒小麥與普通小麥雜交時(shí)通過同源的A、B染色體組的染色體配對(duì)、易位和重組向普通小麥的轉(zhuǎn)移，最終可達(dá)到改良普通小麥的目的[5]。李慧敏等[10]認(rèn)為利用普通小麥與硬粒小麥遠(yuǎn)緣雜交，是實(shí)現(xiàn)種質(zhì)創(chuàng)新和培育高千粒重新種質(zhì)的一條有效途徑。然而，本研究表明在云南高原麥區(qū)由于硬粒小麥資源的引入，對(duì)普通小麥產(chǎn)量構(gòu)成因子有效穗改良效果顯著，而對(duì)普通小麥產(chǎn)量構(gòu)成因子千粒重和穗粒數(shù)改良效果不顯著；同時(shí)對(duì)普通小麥產(chǎn)量改良效果顯著，而對(duì)普通小麥品質(zhì)性狀改良效果不顯著。由于在云南高原麥區(qū)，栽培普通小麥以弱春性和春性品種居多，具有多花多實(shí)和大穗大粒的突出特點(diǎn)[3]。說明在云南高原麥區(qū)引入硬粒小麥資源對(duì)典型的多花多實(shí)和大穗大粒特點(diǎn)的普通小麥進(jìn)行有效穗的改良以達(dá)到提高產(chǎn)量的目標(biāo)具有重要意義。

4 結(jié) 論

在云南高原麥區(qū)，硬粒小麥資源在普通小麥改良中可以通過改進(jìn)普通小麥有效穗進(jìn)而提高產(chǎn)量，然而對(duì)普通小麥品質(zhì)性狀的改良效果卻不顯著。