10個藜麥新品系主要農(nóng)藝性狀分析與綜合評價

王艷青 盧文潔 李春花 尹桂芳 孫道旺 王莉花

摘要：【目的】篩選適宜昆明地區(qū)種植的藜麥新品系，為昆明及周邊地區(qū)發(fā)展藜麥生產(chǎn)提供優(yōu)良品種?！痉椒ā恳员菊n題組前期試驗篩選出的10個藜麥新品系為試驗材料，2017年在昆明安寧進(jìn)行品種比較試驗，利用方差分析、簡單相關(guān)性分析和隸屬函數(shù)值法對參試藜麥新品系的主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行比較分析和綜合評價?！窘Y(jié)果】方差分析結(jié)果表明，10個參試藜麥新品系的產(chǎn)量存在極顯著差異（P<0.01，下同），產(chǎn)量排序為QA008>QA067>QA020>QA016>QA014>QA046>QA082>QA087>QA098>QA037，其中前6個新品系的產(chǎn)量高于平均產(chǎn)量（958.33 kg/ha）。相關(guān)性分析結(jié)果表明，與藜麥產(chǎn)量極顯著相關(guān)的性狀依次為倒折率、株高、莖粗、單株粒重、主莖分枝數(shù)和主花序長。10個藜麥新品系按平均隸屬函數(shù)值排序為QA008>QA067>QA014>QA046>QA087>QA020>QA016>QA082>QA098>QA037;聚類分析在遺傳距離為1.5時將10個藜麥新品系劃分為四大類，其中第III類（QA008）綜合表現(xiàn)最好，第II類（QA014和QA067）綜合表現(xiàn)較好，第I類（QA016、QA020、QA046、QA082、QA087和QA098）綜合表現(xiàn)居中，第IV類（QA037）綜合表現(xiàn)最差?！窘Y(jié)論】10個參試藜麥新品系中，QA008、QA014和QA067的綜合表現(xiàn)優(yōu)良，適宜在昆明地區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境相似地區(qū)推廣種植。

關(guān)鍵詞： 藜麥;新品系;農(nóng)藝性狀;綜合評價

中圖分類號： S519? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：2095-1191（2019）03-0540-06

0 引言

【研究意義】藜麥（Chenopodium quinoa Willd）原產(chǎn)于南美洲安第斯山地區(qū)，具有耐寒、耐旱、耐貧瘠、耐鹽堿等特性（阿圖爾·博汗格瓦和希爾皮·斯利瓦斯塔瓦，2014;任貴興等，2015）。藜麥籽粒蛋白質(zhì)含量較其他谷物高，不僅包含人體必需氨基酸且比例均衡，還富含多種對人體健康有益的酚類化合物、類黃酮和類胡蘿卜素等生物活性物質(zhì)（魏愛春等，2015;胡一波等，2017;石振興等，2017;墨菲和馬坦吉翰，2018;申瑞玲等，2018），被聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦為適宜人類食用的全營養(yǎng)食品。藜麥適應(yīng)性強，海拔4000 m以下地區(qū)均可種植，但國內(nèi)藜麥育種工作起步晚，生產(chǎn)中存在優(yōu)異種質(zhì)資源少、優(yōu)良品種缺乏等問題（任貴興等，2015）。自2012年滇西北引種試種藜麥成功后，滇東北、滇中部分地區(qū)也相繼開展藜麥試種試驗。近兩年隨著藜麥?zhǔn)召弮r的增長（2017和2018年云南麗江地區(qū)藜麥籽粒田間收購價約14元/kg），藜麥在滇西北麗江地區(qū)的推廣種植面積逐步擴大，為當(dāng)?shù)胤N植戶提供了一條增收致富的新途徑。但目前云南推廣種植的藜麥均為從山西等地引進(jìn)的品種，品種數(shù)量少（生產(chǎn)上推廣約4個品種）、類型單一且產(chǎn)量不穩(wěn)定。因此，開展藜麥品種（系）比較和綜合評價研究，對促進(jìn)云南藜麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】我國自1988年從國外引入藜麥并進(jìn)行適應(yīng)性栽培以來，甘肅、河北、青海、河南等地針對不同生態(tài)條件相繼開展了藜麥引種材料的適應(yīng)性評價試驗和新品種選育工作，選育出一些適宜當(dāng)?shù)胤N植的藜麥優(yōu)異種質(zhì)和新品種。楊發(fā)榮（2015）采用系統(tǒng)育種和栽培馴化相結(jié)合的方法，經(jīng)過3年品比試驗、區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗，選育出適合甘肅省中西部地區(qū)推廣種植的國內(nèi)首個藜麥新品種隴藜1號。黃杰等（2016）在甘肅臨夏旱作區(qū)對引選的13個藜麥材料進(jìn)行農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量性狀、品質(zhì)性狀及抗性的鑒定和綜合評價，篩選出適宜當(dāng)?shù)卦耘嗟母弋a(chǎn)品種Q9。劉瑞芳等（2016）在河南安陽地區(qū)對11個引入的藜麥品種進(jìn)行對比試驗，篩選出表現(xiàn)較好的安藜3號和安藜4號。張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院利用雜交育種選育出冀藜1號和冀藜2號（奚玉銀等，2017）。沈?qū)氃频龋?017）采用系統(tǒng)育種和栽培馴化方法，選育出適宜甘肅地區(qū)種植的早中熟藜麥新品種條藜1號。宋嬌等（2017）通過對6個藜麥品種（系）在青海種植的農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析，篩選出表現(xiàn)較優(yōu)的青藜2號。【本研究切入點】中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所從國外引進(jìn)135份藜麥種質(zhì)，2014年開始在昆明進(jìn)行適應(yīng)性種植，經(jīng)過3年的適應(yīng)性栽培，利用系統(tǒng)選育法篩選出10份產(chǎn)量較高、綜合農(nóng)藝性狀較好的藜麥新品系（王艷青等，2018），為更好地利用藜麥種質(zhì)資源，需對篩選出的藜麥種質(zhì)進(jìn)行具體性狀的比較和綜合評價?！緮M解決的關(guān)鍵問題】采用方差分析、相關(guān)性分析和聚類分析等方法對本課題組前期篩選出的10個藜麥新品系的主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合評價，進(jìn)一步篩選適宜昆明地區(qū)種植的藜麥新品系，為昆明及周邊地區(qū)發(fā)展藜麥生產(chǎn)提供優(yōu)良品種。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

參試藜麥新品系共10個，編號為QA008、QA014、QA016、QA020、QA037、QA046、QA067、QA082、QA087和QA098，均為本課題組前期從引進(jìn)的135份藜麥種質(zhì)中篩選獲得。

1. 2 試驗方法

試驗于2017年在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)與種質(zhì)資源研究所安寧試驗基地進(jìn)行。試驗地位于東經(jīng)102°25′、北緯24°45′，海拔1887 m，土質(zhì)為紅黏土，肥力中等，前茬為小麥。

試驗采用育苗移栽法，5月17日在大棚內(nèi)育苗，5月22日出苗，6月9日7葉期移栽于大田。采用隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)。小區(qū)長5.0 m，寬2.4 m，3行區(qū)，行距0.8 m，株距0.6 m，小區(qū)面積12.0 m2，每小區(qū)24株，栽植密度約20000株/ha。移栽前試驗地未施基肥，7月4日現(xiàn)蕾期進(jìn)行中耕鋤草培土，同時施尿素，用量為300 kg/ha。7月8日發(fā)現(xiàn)有蟲害，噴藥防治。試驗地當(dāng)年雨水頻繁，為防止植株長勢旺盛加劇倒折，未再進(jìn)行追肥。8月下旬根據(jù)藜麥的成熟程度進(jìn)行收獲。

1. 3 測定項目及方法

藜麥生長期間適時調(diào)查物候期及相關(guān)農(nóng)藝性狀。成熟期收獲時每小區(qū)定點（第2行中間）選取6個單株進(jìn)行掛牌，測量株高、莖粗、主莖分枝數(shù)、主花序長和主花序分枝數(shù)，同時調(diào)查小區(qū)倒折（包括根倒、莖倒折和花序折斷）株數(shù)，計算倒折率，倒折率（%）=（小區(qū)倒折株樹/小區(qū)總株樹）×100。待種子風(fēng)干后進(jìn)行室內(nèi)考種，測定單株粒重、千粒重和小區(qū)產(chǎn)量（折合公頃產(chǎn)量）。藜麥農(nóng)藝性狀記載標(biāo)準(zhǔn)參照王艷青等（2018）的方法。

1. 4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2007整理后，利用SPSS 19.0進(jìn)行方差分析、相關(guān)性分析和聚類分析。其中多重比較采用Duncan’s新復(fù)極差法;系統(tǒng)聚類方法采用組間聯(lián)接法，平方歐式距離。參照王婷婷等（2018）的方法計算各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，以平均隸屬函數(shù)值的聚類分析結(jié)果為依據(jù)對不同藜麥品系進(jìn)行綜合評價，計算公式：

式中，X（ij）為i品系j指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，Xij為i品系j指標(biāo)的測定值，Xjmin和Xjmax分別為j指標(biāo)的最小測定值和最大測定值;（1）為正相關(guān)指標(biāo)隸屬函數(shù)值的計算公式，（2）為負(fù)相關(guān)指標(biāo)隸屬函數(shù)值的計算公式。

2 結(jié)果與分析

2. 1 不同藜麥新品系的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

由表1可知，10個藜麥新品系生育期在97～100 d，各品系間無顯著差異（P>0.05，下同），均為早熟品系;各新品系的株高為99.78～141.56 cm，莖粗為13.48～16.86 cm，主莖分枝數(shù)14.22～23.33個，主花序長36.00～46.11 cm，主花序分枝數(shù)12.44～15.56個，單株粒重47.00～114.33 g，千粒重2.17～3.24 g，倒折率8.34%～34.72%。其中QA067的株高最高，主莖分枝數(shù)最多，倒折率最低;QA008的莖粗最粗、主花序最長、單株粒重最重;QA037的株高最矮，主莖分枝數(shù)和主花序分枝數(shù)最少，單株粒重最輕，倒折率最高;QA098的莖粗最細(xì)，主花序分枝數(shù)最多，千粒重最重。10個藜麥新品系的產(chǎn)量為298.89～1422.22 kg/ha，各品系產(chǎn)量排序為QA008>QA067>QA020>QA016>QA014>QA046>QA082>QA087>QA098>QA037，其中QA008與QA067和QA020的產(chǎn)量無顯著差異，而顯著（P<0.05，下同）或極顯著（P<0.01，下同）高于其他7個新品系，前6個新品系的產(chǎn)量高于平均產(chǎn)量（958.33 kg/ha）。

2. 2 不同藜麥新品系農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

由表2可知，藜麥不同農(nóng)藝性狀指標(biāo)間存在不同程度的相關(guān)性，在45個相關(guān)系數(shù)中，2個表現(xiàn)出顯著相關(guān)，21個表現(xiàn)出極顯著相關(guān)。其中藜麥產(chǎn)量與其他性狀的相關(guān)程度排序為倒折率（r=-0.463）>株高（r=0.445）>莖粗（r=0.423）>單株粒重（r=0.407）>主莖分枝數(shù)（r=0.368）>主花序長（r=0.338）>千粒重（r=-0.187）>生育期（r=-0.122）>主花序分枝數(shù)（r=0.015），其中與倒折率、株高、莖粗、單株粒重、主莖分枝數(shù)和主花序長的相關(guān)性均達(dá)極顯著水平，說明這些性狀中任何一個性狀值的增減均可極顯著影響藜麥產(chǎn)量。

2. 3 應(yīng)用隸屬函數(shù)法對藜麥新品系的綜合評價

根據(jù)藜麥選育目標(biāo)，結(jié)合相關(guān)性分析結(jié)果，以株高、莖粗、主莖分枝數(shù)、主花序長、單株粒重、千粒重和產(chǎn)量為正相關(guān)指標(biāo)，以倒折率為負(fù)相關(guān)指標(biāo)，分別計算各品系上述8個指標(biāo)的隸屬函數(shù)值及平均隸屬函數(shù)值。由表3可知，10個藜麥新品系的平均隸屬函數(shù)值排序為QA008>QA067>QA014>QA046>QA087>QA020>QA016>QA082>QA098>QA037，其中QA008、QA067和QA014的平均隸屬函數(shù)值較高，其產(chǎn)量也相對較高，綜合農(nóng)藝性狀表現(xiàn)較好。

2. 4 不同藜麥新品系農(nóng)藝性狀的聚類分析

對參試藜麥新品系的平均隸屬函數(shù)值進(jìn)行系統(tǒng)聚類，在遺傳距離為1.5時，可將10個藜麥新品系劃分為四大類。第I類包含QA016、QA020、QA046、QA082、QA087和QA098共6個品系，其主要特征為倒折率居中，產(chǎn)量中等，綜合表現(xiàn)居中;第II類包含QA014和QA067 2個品系，其主要特征為單株粒重高，倒折率最低，籽粒大小中等，產(chǎn)量高，綜合表現(xiàn)較好;第III類為品系QA008，主要特征為粗稈，籽粒較大，倒折率較高，產(chǎn)量最高，綜合表現(xiàn)最好;第IV類為品系QA037，主要特征為倒折率最高，產(chǎn)量最低，綜合表現(xiàn)最差。

3 討論

10個參試藜麥新品系為本課題組經(jīng)前期適應(yīng)性種植試驗系統(tǒng)選育而成，均為早熟、抗穗發(fā)芽、產(chǎn)量較高、表型綜合性狀較好的品系。在本研究中，QA037和QA098的產(chǎn)量明顯低于前期試驗產(chǎn)量（QA037和QA098在2014—2015年的平均產(chǎn)量分別為2049.5和2276.4 kg/ha）（王艷青等，2018），主要原因為在2014—2015年藜麥資源的繁種、評價和篩選試驗中，為確保收獲到足夠量的種子，田間試驗時對藜麥植株進(jìn)行竹竿固定，且大田管理較精細(xì)，未發(fā)生倒伏現(xiàn)象，而本研究期間試驗地雨水較往年多，風(fēng)大，QA037和QA098在開花期倒折嚴(yán)重，其余品系倒折情況主要發(fā)生在結(jié)實期后期。研究中還發(fā)現(xiàn)，雨季長勢旺盛的藜麥植株倒折率較高，與任永峰等（2016）、宋嬌等（2017）、時丕彪等（2018）、王艷青等（2018）的研究結(jié)果一致，說明藜麥種植中，倒折率高是普遍現(xiàn)象，后續(xù)應(yīng)積極開展藜麥抗倒伏品種的培育和研究。本研究中藜麥的最高產(chǎn)量低于河北（周海濤等，2014）、甘肅（楊發(fā)榮，2015）、青海（翟西均，2016）、河南（劉瑞芳等，2016）等地的報道，可能是由于種植密度低（20000株/ha）、試驗地海拔低（1887 m）所造成，也有可能為播期影響。因此后續(xù)應(yīng)對本研究中遴選出的3個優(yōu)異品系進(jìn)行不同海拔、播期、密度試驗和配套的栽培管理技術(shù)研究，以期獲得理想產(chǎn)量。

本研究相關(guān)性分析結(jié)果表明，藜麥產(chǎn)量與株高、莖粗呈極顯著正相關(guān)，與千粒重呈負(fù)相關(guān)，與本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)藜麥產(chǎn)量與株高、莖粗呈負(fù)相關(guān)，與千粒重呈極顯著正相關(guān)（王艷青等，2018）的結(jié)果存在差異，原因可能與藜麥種質(zhì)的類型、數(shù)量不同有關(guān)。本研究中藜麥產(chǎn)量與千粒重呈負(fù)相關(guān)、倒折率與千粒重呈正相關(guān)，與亓振等（2016）對小麥的研究結(jié)果一致，說明大粒品系的藜麥和小麥一樣容易倒伏，進(jìn)而導(dǎo)致減產(chǎn)，同時大粒品系產(chǎn)量通常不是最高。因此，遴選優(yōu)異藜麥品系時，高產(chǎn)、抗倒伏與大粒3個優(yōu)異性狀很難同時兼得，應(yīng)綜合考慮。

利用隸屬函數(shù)法對不同作物品種（系）進(jìn)行綜合評價時，應(yīng)根據(jù)具體作物的培育目標(biāo)進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的篩選（蔣林峰等，2016）。目前大多數(shù)藜麥育種的首要目標(biāo)是提高產(chǎn)量，同時兼顧大粒。因此，本研究利用隸屬函數(shù)法分析時遴選了與產(chǎn)量極顯著相關(guān)的6個性狀（株高、莖粗、主莖分枝數(shù)、主花序長、單株粒重、倒折率），雖然千粒重與產(chǎn)量相關(guān)性不顯著，但由于市場上大粒品種廣受歡迎，故也將其納入指標(biāo)之一，以此初步篩選出適合昆明地區(qū)種植的QA008、QA014和QA067 3個綜合性狀優(yōu)良的品系。其中QA008產(chǎn)量最高，籽粒大，單株粒重高，但在雨水多、風(fēng)大時結(jié)實后期抗倒伏性較差，后續(xù)應(yīng)對其進(jìn)行最適宜的行距株距密度試驗，以期通過合理密植降低倒折率實現(xiàn)增產(chǎn)豐收，該品種可作為主推品系進(jìn)一步推廣種植;QA067產(chǎn)量較高，單株粒重高，抗倒伏，但籽粒最小，可作為加工型高產(chǎn)品系推廣種植;QA014產(chǎn)量較高，籽粒較大、抗倒伏，可在夏季雨水較多、風(fēng)大的地區(qū)推廣種植。

篩選優(yōu)良品種時，在考慮優(yōu)良農(nóng)藝性狀和高產(chǎn)特性的同時應(yīng)考慮其品質(zhì)性狀（陳燕華等，2016）。本研究僅考察了藜麥的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量表現(xiàn)，籽粒品質(zhì)性狀有待后續(xù)分析。海拔高度變化引起的氣候、地質(zhì)因子改變會影響作物的表型性狀（徐天才等，2017），目前云南的藜麥推廣種植集中在滇西北和滇東北地區(qū)，多為海拔2500～3500 m的冷涼山區(qū)，本研究中僅在海拔1887 m的昆明地區(qū)進(jìn)行試驗，后續(xù)應(yīng)對10個新品系進(jìn)行海拔2500 m以上的多地區(qū)試驗，以篩選適合云南不同地區(qū)種植的優(yōu)良品系，進(jìn)一步推動藜麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

4 結(jié)論

本研究對10個高產(chǎn)藜麥新品系的主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行比較和綜合分析，進(jìn)一步篩選出3個綜合性狀優(yōu)良的新品系QA008、QA014和QA067，這些品系適宜在昆明地區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境相似地區(qū)推廣種植。

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（責(zé)任編輯 王 暉）