一批新育成小麥品種(系)主要農(nóng)藝性狀分析及其分子標記鑒定

許小宛，姚儉昕，高雅潔，馮 毅，張玲麗，孫道杰

(西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100)

小麥作為我國的主要口糧作物之一，其產(chǎn)量高低直接關(guān)系到我國的糧食安全。黃淮麥區(qū)是我國冬小麥生產(chǎn)的重要區(qū)域，在我國的小麥生產(chǎn)中占有極其重要的地位[1]。近年來，黃淮麥區(qū)育成并推廣了大批優(yōu)良品種，為我國的小麥育種提供了大量優(yōu)異種質(zhì)資源，也為我國的糧食生產(chǎn)做出了重大貢獻。對黃淮麥區(qū)新育成小麥品種(系)進行分析評價，能夠客觀、全面地了解本地區(qū)的育種現(xiàn)狀及存在問題，為新品種的推廣及后續(xù)品種的選育提供理論參考。

前人關(guān)于小麥品種(系)的評價多集中在農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀和抗性上[2-5]，將分子標記鑒定與農(nóng)藝性狀相結(jié)合進行品種(系)的綜合評價的研究甚少。要燕杰等[2]通過對96份小麥材料的農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀進行多元評價分析，篩選出了綜合農(nóng)藝性狀和綜合品質(zhì)性狀優(yōu)良的品種。薛 香等[4]通過對小麥的品質(zhì)性狀進行主成分分析，將13個品質(zhì)性狀濃縮成5個主成分，為小麥的品質(zhì)改良提供了重要參考。孫彩鈴等[5]通過對山東省區(qū)試小麥品種(系)的品質(zhì)性狀進行主成分分析和聚類分析，篩選出了6個綜合品質(zhì)較好的小麥品種(系)，同時證明了主成分分析可以有效用于小麥品種(系)的綜合評價。在分子標記輔助選擇上，前人開發(fā)了大量分子標記可以有效用于小麥多個性狀的選擇。Ellis等[6]設(shè)計出了兩組特異性引物，能夠準確鑒別矮桿基因Rht1和Rht2的a、b兩種等位變異。Korzun[7]和Worland[8]等的研究表明，SSR標記Xgwm261的擴增結(jié)果(192 bp)與系譜分析相結(jié)合，可以準確鑒定矮稈基因Rht8。Sun等[9]基于小麥PPO基因序列所設(shè)計的STS標記PPO18，能夠有效檢測多酚氧化酶基因PPO-A1。Zhang等[10]開發(fā)出Ppd-P11及Ppd-P12兩個光周期標記，可區(qū)分光周期敏感型a和不敏感型b兩種等位變異。Vp1B3是Yang等[11]基于Vp1B基因開發(fā)的一個STS標記，能夠有效鑒定小麥品種穗發(fā)芽抗性，共有a(652 bp)、b(845 bp)、c(569 bp)三種等位變異，其中a類型與感穗發(fā)芽有關(guān)，b與c類型與抗穗發(fā)芽有關(guān)。此外，Kulwal等[12]在3AL上檢測到一個與穗發(fā)芽抗性有關(guān)的位點Qphs.ccsu-3A.1，該位點與標記Xgwm155緊密連鎖，具有A、B、C、D四種等位變異。在小麥的赤霉病鑒定方面，朱展望等[13]開發(fā)出一對Fhb1診斷性標記PFT-CAPS和His-InDel，其中PFT-Ⅰ/HIS-Ⅰ為抗赤霉病單倍型。

小麥農(nóng)藝性狀是由多個指標構(gòu)成的復(fù)雜性狀，通過主成分分析既可以達到降維的效果，又能保證所獲取信息的完整性，大大簡化了數(shù)據(jù)分析程序。聚類分析是一種依據(jù)遺傳距離對材料進行分類的研究方法，在小麥農(nóng)藝性狀及品質(zhì)性狀的研究上應(yīng)用廣泛，已有大量研究證明了聚類分析在對材料分類處理時具有很高的可行性[14-15]。聚類分析可以作為主成分分析的補充，在主成分分析的基礎(chǔ)上進行聚類分析有助于提高研究工作的準確性。在品種的選育過程中，僅通過肉眼觀察，很難對品質(zhì)性狀和抗性等一些重要性狀做到準確的把握，分子標記輔助選擇技術(shù)(MAS)能夠?qū)τN材料進行基因型選擇，有效克服在表型觀測上的諸多不便，在作物育種中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用[16]。本研究擬從農(nóng)藝性狀選擇和分子標記輔助選擇兩方面入手，對黃淮麥區(qū)2016-2017年度參加國家區(qū)試的81份小麥品種(系)及本課題組育成的10份小麥品種(系)做以全面評價，以期為新品種的推廣及后續(xù)品種的選育提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料(表1)為81份2016-2017年度國家黃淮南片區(qū)試品種(系)和10份由本課題組育成的小麥品種(系)。

所有材料均于2016年10月份種植于陜西楊凌區(qū)試試驗站和西北農(nóng)林科技大學(xué)南陽小麥試驗站，實驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，各小區(qū)中每個品種種植3行，行長2 m，行距25 cm，株距3 cm。常規(guī)田間管理。

1.2 方 法

1.2.1 農(nóng)藝性狀調(diào)查

性狀調(diào)查按照國家小麥良種區(qū)域試驗統(tǒng)一記載標準，在大田記載株高、旗葉長、寬、穗長、小穗數(shù)、穗頸長、芒長等性狀，室內(nèi)考種記錄穗粒數(shù)、籽粒長、寬、千粒重等性狀。株高、穗粒數(shù)和千粒重數(shù)據(jù)來源于《2016-2017年度國家冬麥區(qū)黃淮南片水地品種試驗總結(jié)》。

1.2.2 整穗發(fā)芽率(GP)的測定

本研究用整穗發(fā)芽率(GP)來評價小麥的穗發(fā)芽抗性，參照Yang[11]等的分類標準稍作改進，將材料的穗發(fā)芽抗性分為高抗(GP≤20%)、抗(20%

表1 供試小麥品種(系)名稱Table 1 Wheat cultivars(lines) tested in 2016-2017

1～81:2016-2017年度國家黃淮南片區(qū)試小麥品種(系)；82～91:本課題組育成的品種或品系。

1-81:Wheat cultivars originated from Huang-Huai wheat growing region which participated in the National Adaptability Test of Wheat Varieties in 2016-2017; 82-91:Cuitivars or lines developed by our research group.

每個品種(系)取主莖穗2個進行編號、掛牌，而后分別置于不同的紙杯中，于紙杯中加水至整穗完全浸沒，10 h后將水倒出，每隔4 h噴水1次，確保整穗完全濕潤。重復(fù)5次。7 d后統(tǒng)計整穗發(fā)芽率(GP)，以芽長達到籽粒長度視為發(fā)芽，反之則為不發(fā)芽，最終發(fā)芽率為兩個穗子發(fā)芽率的平均值。

1.2.3 DNA提取及PCR擴增

用CTAB法從幼苗中提取小麥基因組DNA[17]。10對分子標記分別用于檢測矮稈基因(Rht1、Rht2、Rht8)、赤霉病抗性基因(Fhb1)、光周期基因(PpD-A1、PpD-D1)、多酚氧化酶基因(PPO18)、穗發(fā)芽抗性基因或QTL位點(Vp1B、Qphs.ccsu-3A.1)，標記引物均由上海生工生物工程有限公司合成，詳見表2。

PCR反應(yīng)體系為15 μL，包括2×Mix混合液7.0 μL，上、下游引物各1.0 μL(2 μmol·L-1)，ddH2O 4.0 μL ，DNA模板2.0 μL(100 ng· μL-1)。標記PFT-CAPS和His-InDel的擴增程序為：95 ℃預(yù)變性3 min；94 ℃變性30 s，65 ℃退火30 s，68 ℃延伸2 min 30 s ，33個循環(huán)；68 ℃終延伸7 min，4 ℃保存。其他標記的擴增程序為95 ℃預(yù)變性5 min；94 ℃變性1 min，58～65 ℃退火1 min，72 ℃延伸0.5～1.0 min，36個循環(huán)；72 ℃延伸10 min，4 ℃保存。標記WMS155、Xgwm261用6%的聚丙烯酰氨凝膠電泳檢測，其他8個標記均用1.5%的瓊脂糖凝膠電泳檢測。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

用Excle 2010進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計；SPSS 20.0進行主成分分析；GRAPHPAD 7.00進行二維排序分析；R語言進行聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀鑒定結(jié)果

2.1.1 主要農(nóng)藝性狀的主成分分析

對91份供試材料的12個重要農(nóng)藝性狀進行主成分分析，利用SPSS 20.0數(shù)據(jù)處理軟件計算出各主成分的特征值和貢獻率，提取到特征值大于1的主成分6個，累計貢獻率為79.128%，詳見表3。其中，第一主成分的特征值為1.946，貢獻率為16.218%，載荷較高的農(nóng)藝性狀分別是千粒重、粒長，主要反映的是籽粒性狀，因此命名為籽粒性狀構(gòu)成因子。向量間關(guān)系表明，籽粒越大，千粒重越高，但由于籽粒大小與穗粒數(shù)有一定的負相關(guān)關(guān)系，因此穗粒數(shù)會有所減少。第二主成份的特征值為1.901，貢獻率為15.844%，載荷較高的農(nóng)藝性狀分別是頂芒芒長和側(cè)芒芒長，主要反映芒長相關(guān)性狀，因此命名為芒長構(gòu)成因子。該主成分的向量間關(guān)系表明，芒長與籽粒性狀、旗葉面積等均成負相關(guān)，而麥芒越長，與株高相關(guān)的性狀越大，穗粒數(shù)越多。第三主成分的特征值為1.637，貢獻率為13.642%，載荷較高的農(nóng)藝性狀分別是旗葉寬和旗葉長，主要反映旗葉相關(guān)性狀，因此命名為旗葉構(gòu)成因子。向量間關(guān)系表明，旗葉面積增大則株高和籽粒長度下降，而產(chǎn)量相關(guān)性狀有所升高。第四主成分的特征值為1.536，貢獻率為12.797%，載荷最高的性狀是穗長，因此命名為穗長構(gòu)成因子。向量間關(guān)系表明穗長增長則有效小穗數(shù)、千粒重等增加，但穗粒數(shù)和籽粒長度有一定下降。第五主成分的特征值是1.282，貢獻率為10.686%，載荷最高的性狀是穗頸長，該性狀與株高相關(guān)，因此命名為株高構(gòu)成因子。向量間關(guān)系表明，穗頸長增加則穗長、有效小穗數(shù)明顯下降，千粒重和穗粒數(shù)略有升高但不明顯。第六主成分的特征值是1.193，貢獻率為9.94%，載荷最高的性狀是穗粒數(shù)，因此命名為穗粒數(shù)構(gòu)成因子。向量間關(guān)系表明穗粒數(shù)增多則有效小穗數(shù)增多，株高升高。

表2 引物和PCR檢測結(jié)果Table 2 Primers and the fragment lengths of PCR detection

2.1.2 二維排序分析

以第五主成分值為橫坐標，分別以第一、二、三、四、六主成分值為縱坐標利用GRAPHPAD 7.00繪圖軟件繪制二維排序圖(圖1、圖2、圖3、圖4、圖5)。第五主成分是株高控制因子，較小為好，第一主成分是籽粒性狀構(gòu)成因子，較大為好，因此第五主成分值較小且第一主成分值較大的品種主要分布在圖1的左上角，這些品種整體表現(xiàn)為株高較矮且籽粒較大。第二主成分是芒長構(gòu)成因子，由于芒長與千粒重、穗長及旗葉面積等性狀成負相關(guān)關(guān)系，所以第二主成分適中較好，因此符合條件的品種主要分布在圖2縱坐標軸的左邊，圍繞橫坐標軸附近。第三主成分是旗葉性狀構(gòu)成因子，由于旗葉面積增大則株高和籽粒長度下降，且旗葉過大不利于植株通風(fēng)、透光，容易引發(fā)病蟲害，因此第三主成分適中較好。符合該特點的品種主要分布在圖3縱坐標軸的左邊，圍繞橫坐標軸附近。第四主成分是穗長構(gòu)成因子，較大為好，因此符合該特點的品種主要分布在圖4的左上角，這些品種表現(xiàn)為株高較矮、穗子較大。第六主成分是穗粒數(shù)構(gòu)成因子，由于穗粒數(shù)與籽粒大小、千粒重在一定程度上呈負相關(guān)，因此穗粒數(shù)應(yīng)適中偏大但不可過大，符合該特點的品種主要分布在縱坐標軸的左側(cè)，圍繞橫坐標軸附近及橫坐標軸上方，整體表現(xiàn)為穗粒數(shù)與籽粒大小及千粒重等性狀結(jié)合較好。

表3 入選的6個主成分及其特征向量Table 3 Principal component analysis of agronomic traits

圖1 第5、1主成分二維排序圖

圖2 第5、2主成分二維排序圖

圖3 第5、3主成分二維排序圖

由以上分析可知，參試材料中綜合性狀較好的小麥品種編號為3、4、13、15、28、29、31、33、35、41、44、48、51、54、59、61、62、66、70、78、82、83、85、86、88、90。所對應(yīng)的品種是鄭麥1860、中農(nóng)麥 4007 、秦禾麥2號、珍麥3號、圣麥 108、鄭麥 151、豫農(nóng)186、鄭品麥22號、禾豐3號、泉麥31、安科1502、中育1220、豐德存麥16號、泰禾麥5號、淮麥4046、洛麥27、鄭育麥21、懷川365、瑞華1426、鄭麥119、西農(nóng)979、西農(nóng)585、西農(nóng)B2、西農(nóng)B3、西農(nóng)B5、西農(nóng)B7。

圖4 第5、4主成分二維排序圖

圖5 第5、6主成分二維排序圖

2.1.3 聚類分析

在主成分分析的基礎(chǔ)上，以供試材料的主成分得分乘以對應(yīng)主成分所占總貢獻率的權(quán)重得到綜合得分，利用綜合得分進行聚類分析，在歐氏距離1.0處將供試材料聚為5類(圖6)，各類群的被測指標平均值具體見表4。第Ⅰ類包含2份材料，主要特點是株高最矮，穗長較長，旗葉面積較小，千粒重較輕，穗粒數(shù)最多，籽粒飽滿度較差。第Ⅱ類包含34份材料，主要特點是株高較矮，穗長較短，千粒重中等，穗粒數(shù)較少。第Ⅲ類包含12份材料，主要特點是株高較矮，穗長最短，旗葉面積較小，千粒重最輕。第Ⅳ類包含1份材料，主要特點是株高、穗長、旗葉面積、穗粒數(shù)均最大，千粒重較高，籽粒飽滿度稍差。第Ⅴ類包含42份材料，整體呈現(xiàn)為株高稍高，穗長較長，旗葉面積適中，千粒重最高，穗粒數(shù)較多。綜上所述，第Ⅴ類材料雖株高較高但豐產(chǎn)潛力較好，第Ⅰ類、第Ⅱ類和第Ⅲ類材料株高雖然較矮但豐產(chǎn)性較差，第Ⅳ類材料雖然也具有較高的豐產(chǎn)潛力但其株高過高，農(nóng)藝性狀較差。因此，第Ⅴ類材料可以作為優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源在生產(chǎn)上得以運用，其他材料則可以作為育種上的優(yōu)良親本，用于品種改良。

表4 各類群小麥農(nóng)藝性狀的平均值Table 4 The average value of agronomic traits in different clusters

圖6 農(nóng)藝性狀系統(tǒng)聚類圖

2.2 供試材料分子標記鑒定結(jié)果

2.2.1 矮稈基因鑒定結(jié)果

矮桿基因檢測結(jié)果表明，參試的91份材料中，有7份含有矮稈基因Rht1，占比為7.69%，代表品種有西農(nóng)585、阜麥18、鄭麥151、西農(nóng)528等(圖7)；84份材料含有矮稈基因Rht2，占比為92.31%，代表品種有西農(nóng)20、泉麥29、鄭麥136、周麥18等(圖8)；79份材料含有Rht8，占比為86.81%，代表品種有西農(nóng)979、西農(nóng)585、泉麥29、中麥247等(圖9)。在91份參試材料中，只含Rht1的材料僅有1份，為鄭麥151，占比為1.10%；只含Rht2的材料有10份，占比為10.99%；只含Rht8的材料有2份，占比為2.20%；兼具Rht1和Rht8的材料有5份，占比為5.49%；兼具Rht2和Rht8的材料有73份，占比為80.22%；兼具Rht1和Rht2的材料僅有2份，占比為2.20%；同時含有Rht1、Rht2和Rht8的材料僅有1份，為安科1403，占比為1.10%。

2.2.2 多酚氧化酶基因鑒定結(jié)果

在PPO-A1位點，91份參試材料中有27份為PPO活性較低的PPO-A1b基因型，頻率為29.67%；有64份為PPO活性較高的PPO-A1a基因型(圖10)，頻率為70.33%。

M:DL2000; 1～7:部分供試材料; a:Rht-B1a基因的擴增條帶; b:Rht-B1b基因的擴增條帶。

M:DL2000; 1-7:Part materials tested;a:Band ofRht-B1a；b:Band ofRht-B1b.

圖7矮稈基因Rht1在部分參試材料中的檢測結(jié)果

Fig.7The detection results of dwarfing geneRht1in some tested materials

M:DL2000; 1～7:部分供試材料; a:Rht-B1a基因的擴增條帶; b:Rht-B1b基因的擴增條帶。

M:DL2000; 1-7:Part materials tested;a:Band ofRht-B1a；b:Band ofRht-B1b.

圖8矮稈基因Rht2在部分參試材料中的檢測結(jié)果

Fig.8The detection results of dwarfing geneRht2in some tested materials

M:DL500; 1～12:部分供試材料。

M:DL500; 1-12:Part materials tested.

圖9矮稈基因Rht8在部分參試材料中的檢測結(jié)果

Fig.9The detection results of dwarfing

geneRht8in some tested materials

2.2.3 光周期基因鑒定結(jié)果

PpD-A1(圖11)和PpD-D1(圖12)兩個光周期基因均具有a、b兩種等位變異，PpD-A1a基因型(580 bp)和PpD-D1a基因型(186 bp)對光周期反應(yīng)不敏感，PpD-A1b基因型(274 bp)和PpD-D1b(172 bp &186 bp)基因型對光周期反應(yīng)敏感，經(jīng)檢測，參試材料均為PpD-A1a+PpD-D1a基因型，因此91份材料均為光周期非敏感型材料。

M:DL1000; 1～12:部分供試材料。

M:DL1000; 1-12:Part materials tested.

圖10多酚氧化酶基因PPO-A1在部分參試材料中的檢測結(jié)果

Fig.10The detection results of polyphenol oxidase genePPO-A1in some tested materials

M:DL1000; 1～12:部分供試材料。

M:DL1000; 1-12:Part materials tested.

圖11光周期基因PpD-A1在部分參試材料中的檢測結(jié)果

Fig.11The detection results of photoperiod genePpD-A1in some tested materials

M:DL1000; 1～12:部分供試材料。

M:DL1000; 1-12:Part materials tested.

圖12光周期基因PpD-D1在部分參試材料中的檢測結(jié)果

Fig.12The detection results of photoperiod genePpD-D1in some tested materials

2.2.4 赤霉病基因鑒定結(jié)果

91份供試材料中，經(jīng)標記PFT-CAPS擴增后共檢測到17份材料含有2 077 bp/2 076 bp片段(圖13)，進一步經(jīng)DraⅠ內(nèi)切酶酶切后發(fā)現(xiàn)，有5份材料為PFT-Ⅰ型(2 077 bp)，分布頻率為5.49%；有12份材料為PFT-Ⅱ型(1 567 bp& 709 bp)，分布頻率為13.19%。在His位點，91份供試材料均檢測到2 061 bp片段(圖14)，說明這些材料均非His-Ⅰ型(1 309 bp)。由此可知，供試的91份材料均不含F(xiàn)hb1基因。

M1:DL5000; M2:DL2000; 1～10:部分供試材料。

M1:DL5000; M2:DL2000; 1-10:Part materials tested.

圖13PFT-CAPS標記在部分參試材料中的檢測結(jié)果

Fig.13Detection results ofPFT-CAPSmarker in some tested materials

M2:DL2000; 1～10:部分供試材料。

M2:DL2000; 1-10:Part materials tested.

圖14His-InDel標記在部分參試材料中的檢測結(jié)果

Fig.14Detection results ofHis-InDelmarker in some tested materials

2.2.5 穗發(fā)芽抗性基因鑒定結(jié)果

91份供試材料中，有37份材料含抗穗發(fā)芽基因Vp1Bc(569 bp)，分布頻率為40.66%，平均發(fā)芽率為45.5%；有54份含感穗發(fā)芽基因Vp1Ba(652 bp)，分布頻率為59.34%，平均發(fā)芽率為57.6%；未出現(xiàn)Vp1Bb(845 bp)基因型材料(圖15)。對不同基因型進行方差分析發(fā)現(xiàn)，Vp1Ba基因型的發(fā)芽率明顯低于Vp1Bc基因型，呈顯著差異(F=16.97，P<0.01)。

用Xgwm155標記在91份供試材料中共擴增出A、B、C、D四種片段類型，其中擴增出A片段類型的僅有1個，占供試材料的1.10%，整穗發(fā)芽率為75%；擴增出B片段類型的有16個，占供試材料的17.58%，整穗發(fā)芽率均值為52.9%；擴增出C片段類型的有19個，占供試材料的20.88%，整穗發(fā)芽率均值為44.7%；擴增出D片段類型的有55個(圖16)，占供試材料的60.44%，整穗發(fā)芽率均值為55.0%。方差分析表明，擴增出B型片段的品種與擴增出C型和D型片段的品種發(fā)芽率沒有顯著差異，而擴增出C型和D型片段的兩類品種的發(fā)芽率具有顯著性差異(F=7.318，P<0.05)。由于含有A帶型的材料太少，所以含有該帶型材料的發(fā)芽率還有待驗證。

M:DL1000; 1～12:部分供試材料。

M:DL1000; 1-12:Part materials tested.

圖15Vp1B3標記在部分參試材料中的檢測結(jié)果

Fig.15Detection results ofVp1B3marker in some tested materials

1～12:部分供試材料。

1-12:Part materials tested.

圖16WMS155標記在部分參試材料中的檢測結(jié)果

Fig.16Detection results ofWMS155markerin some tested materials

結(jié)合整穗發(fā)芽實驗，從參試的91份材料中篩選出21份SGR≤40%的抗穗發(fā)芽品種，占總數(shù)的23.08%。標記基因型方差分析表明，Vp1B3和Xgwm155均與穗發(fā)芽抗性有關(guān)。21份抗穗發(fā)芽品種中，15份為Vp1Bc型，6份為Vp1Ba型，占比分別為71.43%、28.57%；用標記WMS155擴增出A、B、C、D帶型的品種個數(shù)分別為0、3、8、10，占比分別為0、14.29%、38.10%、47.62%。用兩個標記同時可檢測到抗性條帶的有7份，占參試材料的7.69%，分別為西農(nóng)20、徽研66、鄭麥151、淮麥4046、安科1405、西農(nóng)501、西農(nóng)585，穗發(fā)芽率均值為35.3%，這些材料可作為穗發(fā)芽抗性改良的重要抗源用于后續(xù)育種。

3 討 論

3.1 小麥主要農(nóng)藝性狀的分析方法

3.1.1 主成分分析

主成分分析采用降維的思想，以較少的幾個不相關(guān)的變量來反映多變量信息，將其用于農(nóng)藝性狀的評價分析時，可實現(xiàn)用幾個綜合指標來把握若干性狀的整體信息，為數(shù)據(jù)分析提供便利[19]。本研究通過對91份參試材料進行主成分分析，將12個復(fù)雜農(nóng)藝性狀濃縮成6個互為獨立的綜合因子，可以解釋79.128%的表型變異。就本研究的6個主成分因子而言，對小麥產(chǎn)量的貢獻率依次是：籽粒性狀構(gòu)成因子>芒長構(gòu)成因子>旗葉構(gòu)成因子>穗長構(gòu)成因子>株高構(gòu)成因子>穗粒數(shù)構(gòu)成因子。千粒重是小麥的產(chǎn)量構(gòu)成三要素之一，本研究中第一主成分載荷最高的是千粒重因子(0.836)，表明了千粒重對小麥的產(chǎn)量起著極其重要的作用，這與張中州等[20]的研究結(jié)果相符。根據(jù)高產(chǎn)育種的標準及各性狀間的相互關(guān)系，選擇品種應(yīng)滿足的條件是：第一主成分較大、第二主成分適中、第三主成分適中、第四主成分較大、第五主成分較小，第六主成分適中偏大。由此可知鄭麥151，西農(nóng)585等26個小麥品種均為滿足以上標準的優(yōu)良品種。

3.1.2 聚類分析

聚類分析是一種依據(jù)遺傳距離遠近對材料進行分類的研究方法，實踐證明，聚類分析在研究品種資源的差異和分類方面可行[14-15]?；谥鞒煞址治鲞M行聚類分析既可以保證生物信息的完整性又可以簡化數(shù)據(jù)處理程序，得到更為可靠的結(jié)果，為以后雜交育種的親本選配提供參考，是較為科學(xué)的數(shù)據(jù)分析方法[2,21]。本研究基于主成分分析的結(jié)果對91份供試材料進行聚類分析，采用Q型聚類，在遺傳距離1.0處將供試材料聚為5類，可以較好的揭示出各類群間及類群內(nèi)品種的差異性，同時也能反映出黃淮麥區(qū)新育成小麥品種(系)的遺傳距離較近，遺傳基礎(chǔ)較為狹窄的現(xiàn)狀。馬艷明等[22]利用11對ISSR引物分析了我國黃淮麥區(qū)96個小麥推廣品種(系)的遺傳多樣性，分析結(jié)果表明，參試品種間具有較高的遺傳相似度，其中64.6%的品種被聚在同一類，這與本研究結(jié)果一致。推測出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是育種工作中所用骨干親本較為有限。因此，在后續(xù)的育種中應(yīng)注重擴寬親本選擇范圍，盡量選擇遺傳背景差異較大的合適親本配制雜交組合。

3.1.3 二維排序分析

二維排序分析法能夠簡潔、直觀的方式反映參試材料的分布特點及品種間的性狀差異。陶愛芬等[23]基于主成分分析對紅麻的產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀進行了二維排序分析，篩選出了在品質(zhì)或產(chǎn)量上表現(xiàn)突出和兼具高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)的品種，明確了各參試材料的優(yōu)點與不足，為后續(xù)的生產(chǎn)利用提供了有力參考。本研究通過二維排序分析對91份材料的12個農(nóng)藝性狀進行綜合分析，共篩選出26份矮桿、高產(chǎn)且綜合性狀優(yōu)良的品種。其中已經(jīng)通過國家區(qū)試的優(yōu)異小麥品種西農(nóng)979和西農(nóng)585同時出現(xiàn)在聚類分析及二維排序分析的結(jié)果中，且入選的其他品種在兩種分析方法中的吻合度也很高，由此可見，基于主成分分析的二維排序分析及聚類分析在分析結(jié)果上具有很高的一致性，前者能夠客觀地反映各品種在農(nóng)藝性狀上的差異，而后者則可以反映各品種的遺傳距離及各類群品種之間的差異，兩種方法各有所長，但都能較好的對種質(zhì)資源的綜合農(nóng)藝性狀進行評價，這與前人的研究結(jié)果基本一致。在數(shù)據(jù)分析中兩種分析方法結(jié)合起來，能夠從多個角度對種質(zhì)資源的農(nóng)藝性狀或者品質(zhì)性狀進行更為全面的評價，為小麥的生產(chǎn)運用及后續(xù)育種工作提供科學(xué)依據(jù)。

3.2 小麥分子標記鑒定

在育種實踐中，將分子標記輔助選擇與表型性狀的選擇相結(jié)合，能夠在很大程度上提高育種效率。本研究共利用10個分子標記對參試的91份材料的不同性狀進行鑒定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在矮桿性狀上，黃淮麥區(qū)小麥品種中Rht2和Rht8存在的比例較高，這與張德強等[18]的研究結(jié)果一致，推測可能與該地區(qū)的氣候條件及近年來所育成品種的遺傳基礎(chǔ)較為狹窄有關(guān)。對多酚氧化酶活性相關(guān)基因，陳 泠等[24]的研究表明，陜西和河南的小麥品種中含PPO-A1b的比例較低。本研究中，有69%的參試材料來自河南和陜西，有29.67%的參試品種具有低活性多酚氧化酶基因，這與前人的報道是吻合的。在光周期基因上，參試品種經(jīng)檢測均屬于光周期不敏感型，這與鄧跟望等[25]的研究結(jié)果相一致,但孫道杰等[26]的研究表明，一定的光周期敏感性會增強品種的生殖發(fā)育穩(wěn)定性(抽穗期穩(wěn)定性)，因此小麥品種應(yīng)具有一定的光周期敏感性。在赤霉病抗性上，91份參試材料均不含對赤霉病抗性最強的Fhb1[27]基因，但有5個材料含有PFT-Ⅰ，后續(xù)工作中可嘗試利用含有His-Ⅰ基因型的品種為親本，對黃淮麥區(qū)小麥品種的赤霉病抗性加以改良。在穗發(fā)芽抗性上，參試材料整體表現(xiàn)為穗發(fā)芽抗性較差，抗性材料所占比例為23.08%，這與馬文潔等[28]的研究結(jié)果一致。由此可知小麥的穗發(fā)芽抗性也是黃淮麥區(qū)品種亟待改良的性狀。

綜上可知，黃淮麥區(qū)近年來育成的品種(系)在產(chǎn)量、品質(zhì)和抗性方面有一定的提升，但仍有很大的發(fā)展空間。新育成的品種中鄭麥151、西農(nóng)585等綜合性狀優(yōu)良，可用于后續(xù)推廣。鑒于黃淮麥區(qū)小麥品種的遺傳基礎(chǔ)較為狹窄，后續(xù)育種中應(yīng)選擇遺傳背景較為豐富的材料作為雜交親本，重點改良品種的穗發(fā)芽抗性、赤霉病抗性，其次也要提高對低多酚氧化酶活性材料的選育，以改良面粉(團)的色澤，滿足現(xiàn)代人的消費需求。再者，近年來全球極端氣候增多，氣候不穩(wěn)定性增強，為了使小麥具有穩(wěn)定的抽穗期，保證糧食產(chǎn)量，在后續(xù)的育種中要注重培育具有適度光周期敏感性的品種。