播期對小麥生態(tài)型間雜種優(yōu)勢的影響.

孔德真 聶迎彬 徐紅軍 穆培源 崔鳳娟 田笑明 桑偉

（新疆農(nóng)墾科學院作物研究所 谷物品質(zhì)與遺傳改良兵團重點實驗室，石河子 832000）

小麥是全球重要的糧食作物，每天約有20%的食物來源于小麥［1］。小麥為異源六倍體作物，相對于二倍體的玉米、水稻等作物，強優(yōu)勢組合的選擇難度較大，大幅度增產(chǎn)20%以上的強優(yōu)勢組合嚴重缺乏［2］。目前，突破強優(yōu)勢雜交種創(chuàng)制的關(guān)鍵是拓展資源的遺傳基礎(chǔ)（生態(tài)遠緣、地理遠緣、遺傳遠緣），冬性小麥與春性小麥雜交（或春小麥與冬小麥雜交），是小麥不同生態(tài)型間雜交，它擴大了優(yōu)良親本的選擇范圍，打破了現(xiàn)有小麥強優(yōu)勢組合選配的界限［3］，是提高強優(yōu)勢雜交組合選配效率的重要途徑。

雖然六倍體小麥的雜種優(yōu)勢是非常明顯的，但是現(xiàn)在還沒有找到產(chǎn)量和性狀滿意的雜交組合，通過擴大篩選不同生態(tài)類型間的雜交組合是非常有必要的［4］。馬翎健等［5］曾對不同冬、春性類型小麥進行組配發(fā)現(xiàn)，冬麥×春麥雜交組合，F(xiàn)1代產(chǎn)量優(yōu)勢明顯優(yōu)于其他類型組合。同時，冬、春性小麥的雜交后代分離幅度大，變異類型豐富，超親遺傳出現(xiàn)的機會多。通過冬×春小麥雜交，不僅可以選育適應(yīng)性廣的品種類型，而且可以選育更加早熟的品種，如安徽農(nóng)科院運用弗蘭尼（春）×早洋麥（冬）雜交培育出早熟品種安徽11，南大2419（春）×勝利麥（冬）正反交選育出安徽5號、安徽9號早熟品種［6］。

在雜交小麥推廣過程中，為了適應(yīng)氣候的變化，充分利用氣候資源，確保雜交小麥的豐產(chǎn)豐收和高產(chǎn)高效，播期已經(jīng)成為雜交種推廣過程的關(guān)鍵問題［7］。播期可以影響小麥的生育進程和小麥群體產(chǎn)量［8-9］。對于三系法進行雜交小麥育種，通過調(diào)節(jié)播期，可以使冬×春小麥（春×冬小麥）雜交組合的雙親花期基本相遇，但篩選提高強優(yōu)勢組合的研究較少。本研究以新疆麥區(qū)大面積推廣的6個冬、春麥品種為試驗材料，組配了8個正、反交雜交種，在新疆石河子墾區(qū)，通過正常秋播、臨冬播種和春播來鑒定不同類型雜交種的抗寒性、生育期及其雜種優(yōu)勢，旨在為小麥生態(tài)型間強優(yōu)勢雜交組合選配提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗地基本情況 試驗于2014-2015年度在新疆農(nóng)墾科學院試驗站（86o06’E，44o26’N，海拔525 m）進行，該地區(qū)屬溫帶大陸性干旱氣候，年均降水量180-270 mm，年均氣溫8.3℃，年日照總時數(shù) 2 300-2 700 h（表1）。

表1 2014-2015年小麥生長期月平均溫度和降雨量

表1為2014-2015年小麥生長季節(jié)氣象數(shù)據(jù)，平均氣溫為8.34℃，平均降水量為15.23 mm，正常年（2010-2015年小麥生育期平均氣溫為9.3℃，平均降水量為16.59 mm）。采用國內(nèi)較常用的降水年型劃分標準［10］劃分降水年型，試驗區(qū)域近10年（2005-2015年）小麥生育期間年均降水量為125.2 mm，2014-2015年降水量接近年均降水量（新疆石河子墾區(qū)11月至次年3月降水主要以雪的形式存在），屬于平水年。

1.1.2 供試材料和試驗設(shè)計 雜交組合分為春×冬、冬×春和春×春雜交3種方式，共有8個雜交組合及其親本（表2）。試驗為兩因素裂區(qū)設(shè)計，播期為主區(qū)，供試材料為副區(qū)（隨機排列）。播期設(shè)3個水平：T1（秋播）2014年10月2日播種；T2（臨冬播）2014年11月3日播種；T3（春播）2015年3月21日播種；田間5行區(qū)種植，每行25粒種子，行長1.8 m，行距0.25 m，2次重復(fù)。田間水肥管理同大田。

1.2 方法

1.2.1 抗寒性鑒定及生育期調(diào)查 抗寒性鑒定分級標準見李亞科等［11］方法。田間記載小麥出苗期、抽穗期、開花期和成熟期。

1.2.2 小麥產(chǎn)量測定和室內(nèi)考種 小麥成熟收獲期，每個材料隨機選擇拔取10株，室內(nèi)考察株高、單株穗數(shù)、主穗粒數(shù)、單株粒重、莖稈產(chǎn)量等性狀，剩余材料按小區(qū)收割脫粒風干后測定總生物量和經(jīng)濟產(chǎn)量，計算收獲指數(shù)。

表2 供試雜交種及親本材料

雜種優(yōu)勢計算［12］：

中親優(yōu)勢（%）=（F1-MP）/MP×100；

超親優(yōu)勢（%）=（F1-HP）/HP×100；

F1：雜種F1的性狀值，MP：為雙親平均值；HP：為高值親本平均值。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 以Excel 2010繪制圖表，采用Excel 2010和DPS數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果

2.1 冬×春（或春×冬）組合雜交種及親本抗寒性鑒定

由表3可知，正常秋播，冬性親本的抗寒性高于春性親本，春性親本間抗寒性差異很大，新春38號明顯好于新春17號。當冬性與春性親本正交和反交，F(xiàn)1代抗寒性沒有明顯差異，但傾向于冬性親本；當2個春性品種雜交，F(xiàn)1代的抗寒性也傾向于抗寒性強的親本；說明無論春性品種作為父本還是母本，F(xiàn)1代表現(xiàn)為抗寒性增強。T1播期出苗期為10月12日，T2播期出苗期為次年3月15日，種子在冬季以萌芽形態(tài)在土壤里，正反交組合都能安全越冬，T3播期出苗期為4月8日，冬性親本均不能抽穗。

表3 雜交種和親本抗寒性鑒定

2.2 播期對雜交F1組合及其親本農(nóng)藝性狀的影響

從表4方差分析結(jié)果看出，各考察性狀在不同播期、不同組合及播期×組合互作的差異均達到極顯著水平。分析播期（主區(qū)）可見，小區(qū)產(chǎn)量、莖稈產(chǎn)量和株高在3個播期之間差異達到顯著水平，表現(xiàn)為T1＞T2＞T3，單株粒重、主穗粒數(shù)和收獲指數(shù)在T1、T2播期之間差異不顯著，但與T3播期比較達到顯著水平。由于組合（副區(qū)）之間小區(qū)產(chǎn)量差異極顯著，有必要重點分析播期對不同雜交組合及親本小區(qū)產(chǎn)量的影響（表5）。

表4 二裂區(qū)試驗方差分析

表5 播期對雜交F1組合及其親本產(chǎn)量的影響

由表5可知，播期對雜交小麥及其親本產(chǎn)量的影響十分顯著。隨播期推遲，平均減產(chǎn)40.59%、55.72%和41.39%；8個雜交組合T2（臨冬播）和T3（春播）小區(qū)產(chǎn)量較T1（秋播）顯著降低，其中10號組合小區(qū)產(chǎn)量降幅為85.54%和76.06%；正反交組合中春×冬雜交組合（1號和5號）小區(qū)產(chǎn)量下降幅度大于冬×春雜交組合（2號和6號），春×春組合（12號和13號）產(chǎn)量下降幅度較平穩(wěn)；雜交種產(chǎn)量下降幅度大于其春性親本，春性親本較冬性親本產(chǎn)量下降幅度小；6號組合3個播期的平均產(chǎn)量（705.95 g）顯著高于其他雜交組合。

T1播期8個雜交組合產(chǎn)量都高于其親本產(chǎn)量，冬、春正反交組合間產(chǎn)量差異不顯著。若以雜交組合平均值為基準，其中1號和2號、5號和6號正反交組合的小區(qū)產(chǎn)量明顯高于組合平均值；T2播期5號和6號、9號和10號兩對組合產(chǎn)量雖有下降但仍高于其親本產(chǎn)量，并且春性親本臨冬播種產(chǎn)量多高于冬性親本，如親本3號（春）＞4號（冬）和11號（冬），7號與8號親本產(chǎn)量無顯著差異；T3播期雜交種產(chǎn)量多數(shù)組合（除5號和6號外）低于其春性親本產(chǎn)量，說明這些組合不適合春播。上述結(jié)果揭示在保證安全越冬前提下，小麥生態(tài)型間雜交種在正常秋播（T1）時才能發(fā)揮其高產(chǎn)潛力。

2.3 播期對雜交F1組合雜種優(yōu)勢的分析

對8個雜交組合小區(qū)產(chǎn)量作雜種優(yōu)勢分析，以篩選出強優(yōu)勢組合，結(jié)果見表6。由表6可見，隨播期推遲，雜種優(yōu)勢急劇降低，T3播期除5號和6號組合外其他雜交組合已無優(yōu)勢可言。T1播期從正、反交組合雜種優(yōu)勢表現(xiàn)來看，春×春組合MP和HP雜種優(yōu)勢基本無差異，而冬×春和春×冬組合MP優(yōu)勢大于春×春組合。若以雜種優(yōu)勢≥20%為強優(yōu)勢組合指標，T1播期強優(yōu)勢組合是新春38號×新冬41號（1號）、新冬41號×新春38號（2號）、巴春02-509×新冬33號（5號）、新冬33號×巴春02-509（6號），T2播期強優(yōu)勢組合是2號、5號、6號、9號組合。這些強優(yōu)勢組合的高值親本也是新疆春麥或冬麥推廣品種，因此，HP優(yōu)勢也可以視同為CH（超標）優(yōu)勢。有必要深入分析這幾個強優(yōu)勢組合產(chǎn)量與產(chǎn)量性狀間的相關(guān)性。

2.4 強優(yōu)勢組合產(chǎn)量與產(chǎn)量性狀的相關(guān)分析

由表7可知，在不同播期內(nèi)，小區(qū)產(chǎn)量與其他性狀的相關(guān)性表現(xiàn)出差異。T1播期5個性狀與小區(qū)產(chǎn)量間均表現(xiàn)出正相關(guān)性，其中，莖稈產(chǎn)量對小區(qū)產(chǎn)量的相關(guān)性最高，說明產(chǎn)量性狀和生物產(chǎn)量共同正向作用提高了強優(yōu)勢組合產(chǎn)量。T2播期株高、莖稈產(chǎn)量與小區(qū)產(chǎn)量間為弱的負相關(guān)，單株穗數(shù)、主穗粒數(shù)、單株粒重與小區(qū)產(chǎn)量間為正相關(guān)性，說明T2播期主要是產(chǎn)量性狀影響強優(yōu)勢組合的產(chǎn)量，T3播期株高和單株粒重與小區(qū)產(chǎn)量為負相關(guān)，主穗粒數(shù)和單株穗數(shù)與小區(qū)產(chǎn)量達到了顯著正相關(guān)性，說明在春播條件下，增加主穗粒數(shù)和單株穗數(shù)有利于提高強優(yōu)勢組合的產(chǎn)量。相關(guān)分析揭示了播期間小區(qū)產(chǎn)量表現(xiàn)為T1＞T2＞T3（表4和表5）的原因。

表6 播期對雜交組合雜種優(yōu)勢分析

表7 強優(yōu)勢雜交組合單株粒重與產(chǎn)量性狀之間的相關(guān)分析

3 討論

通過冬、春小麥雜交選育出雜種優(yōu)勢強適應(yīng)性廣泛的品種是一條很有效的途徑［13］。新疆冬季寒冷，冬×春和春×冬雜交種能否安全越冬，是首先要考慮的因素。蔣紀蕓等［14］研究表明，隨著播期的推遲，籽粒的收獲產(chǎn)量表現(xiàn)出下降的趨勢；王東等［15］研究表明，早播或晚播都對收獲產(chǎn)量和籽粒品質(zhì)造成較大的影響。

本研究通過不同播期對8個不同生態(tài)類型的雜交組合進行產(chǎn)量和產(chǎn)量相關(guān)性狀比較，篩選出2對正、反交的強優(yōu)勢組合（1和2號、5和6號組合）。通過對雜交組合的產(chǎn)量和相關(guān)性狀進行比較分析發(fā)現(xiàn)，隨著播期的推遲，不同雜交組合間小區(qū)產(chǎn)量和產(chǎn)量性狀均出現(xiàn)了先下降后升高的的趨勢，并且在不同播期、不同組合間差異均達到了顯著水平，這與謝家琪等［16］研究的結(jié)果一致；張向前等［17］研究發(fā)現(xiàn)，偏早播會使群體的干物質(zhì)下降，過度晚播對干物質(zhì)的積累影響最大，因此適期的播種會使群體的干物質(zhì)積累達到最大，最終會不斷轉(zhuǎn)化成收獲產(chǎn)量。粒重是產(chǎn)量構(gòu)成因素中的重要組成，而平均灌漿速率和灌漿期持續(xù)時間共同決定著小麥籽粒最大粒重［18］，在不同品種相同播期，后期的灌漿速率決定了產(chǎn)量水平。隨著播期的推遲，不同組合和親本主穗粒數(shù)、株高、單株粒重、莖稈產(chǎn)量都表現(xiàn)出下降的趨勢。與張明明等［19］和楊桂霞等［20］等研究結(jié)果一致，可能使不同小麥品種的分蘗數(shù)降低，從而導(dǎo)致有效收獲穗數(shù)的減少，最終導(dǎo)致產(chǎn)量的降低。對強優(yōu)勢組合產(chǎn)量與產(chǎn)量因素的相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量性狀和生物產(chǎn)量共同正向作用提高了強優(yōu)勢組合產(chǎn)量，這與冀天會等［21］和劉尚前等［22］研究結(jié)果相一致。

雜交小麥組合親本選擇過程中，不育系（A）的選擇一般選用冬性優(yōu)良材料，適宜正常秋播來提高制種產(chǎn)量；恢復(fù)系（R）選擇春性優(yōu)良材料臨冬播種不僅可以安全越冬還可提高產(chǎn)量，這樣可使冬、春生態(tài)類型間的材料花期相遇進行雜交，產(chǎn)生的雜交種應(yīng)該選擇正常秋播，使雜交種表現(xiàn)出更強的雜種優(yōu)勢。

4 結(jié)論

隨著播期的推遲，雜交種和親本的產(chǎn)量均表現(xiàn)出下降的趨勢，但雜交種產(chǎn)量的下降幅度大于其親本，正反交之間的產(chǎn)量差異不顯著，雜交種通過播期產(chǎn)量比較，正常秋播能表現(xiàn)出高產(chǎn)的潛力；篩選出4個雜種優(yōu)勢明顯的雜交組合：新春38號×新冬41號、新冬41號×新春38號、巴春02-509×新冬33號、新冬33號×巴春02-509，其可通過調(diào)節(jié)播期解決冬性較弱的雜交種越冬問題和后續(xù)冬春親本間的花期不遇及株高差配置問題，提高雜交種的制種產(chǎn)量。