冬小麥種質(zhì)資源豐產(chǎn)抗旱性表型鑒定及分析

郭鵬燕　任杰成　趙吉平　許瑛　岳忠孝　張瑞棟

摘要 [目的]研究干旱脅迫對(duì)冬小麥農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響，以及不同小麥種植資源的抗旱性和豐產(chǎn)性差異。[方法]設(shè)置了大田條件下設(shè)置灌溉和干旱2個(gè)處理，調(diào)查了50個(gè)小麥品種的株高、穗長、穗粒重、千粒重等13個(gè)性狀，對(duì)不同品種的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行分析。[結(jié)果]在不同的環(huán)境條件下，有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重變異較大，說明不同處理下主要通過穗部因子來影響產(chǎn)量;在干旱處理下，有效穗數(shù)、最高莖數(shù)與抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，說明提高有效穗數(shù)、最高莖數(shù)是提高干旱條件下產(chǎn)量的主要途徑，可作為抗旱鑒定指標(biāo)。[結(jié)論]中麥4072、長麥6686、晉太9923的抗旱指數(shù)與抗旱系數(shù)均較高，說明這3個(gè)品種兼顧豐產(chǎn)與抗旱，可以作為抗旱豐產(chǎn)優(yōu)選親本。

關(guān)鍵詞 冬小麥;抗旱性;豐產(chǎn)性;表型鑒定;種質(zhì)資源

中圖分類號(hào) S512.1+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）21-0020-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.21.007

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Identification and Analysis of Drought Resistance Phenotype of Winter Wheat Germplasm Resources with High Yield

GUO Pengyan， REN Jiecheng， ZHAO Jiping et al

（Institute of Industrial Crop， Shanxi Academy of Agricultural Sciences， Fenyang， Shanxi 032200）

Abstract [Objective]To study the influence of drought stress on winter wheat agronomic traits， as well as the yields and drought resistance differences between varieties. [Method] Irrigation or drought treatments were carried out in the field， and 13 traits of 50 different wheat varieties were investigated， including plant height， spike length， grain weight per spike， 1 000grain weight. Relavant index of different varieties were analyzed. [Result] Under different environmental conditions， effective ears， grains per panicle， grain weight per per panicle had relatively great variation， indicating that the yield was mainly affected by the panicle factor under different treatments. Under the drought treatment， effective ears， the highest tillers showed extremely positive correlation with drought resistance coefficient and drought resistance index， which indicated that increasing effective ears and the highest stems were the main way to increase yield under drought condition and these two index could be used as drought resistance identification index. [Conclusion] Zhongmai 4072， Changmai 6686 and Jintai 9923 showed relatively high drought resistance coefficient and drought resistance index， indicating that they could be used as the parents of high yield and drought resistance.

Key words Winter wheat;Drought resistance;Fertility;Phenotypic identification;Germplasm resources

基金項(xiàng)目 山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院攻關(guān)項(xiàng)目（YGG17046）;山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化與示范推廣項(xiàng)目（2018CGZH-18）。

作者簡介 郭鵬燕（1982—），女，山西文水人，副研究員，碩士，從事小麥的遺傳育種與栽培工作。

收稿日期 2019-04-11;修回日期 2019-05-04

干旱是世界上最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。其形成原因雖主要由降水少而引起，但也與自然環(huán)境因素和人類社會(huì)因素有關(guān)[1]。小麥?zhǔn)俏覈饕募Z食作物，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位[2] 。山西地處黃土高原，干旱少雨，生態(tài)環(huán)境脆弱，因此保護(hù)生態(tài)、節(jié)水發(fā)展是山西省農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由之路。小麥種植的歷史久遠(yuǎn)，是山西最重要的糧食作物[3]，當(dāng)前山西省農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨資源約束收緊、旱作品種選育滯后等問題，篩選或培育抗旱小麥品種是解決干旱問題最有效的途徑之一[4-5]。為了適應(yīng)山西小麥各生態(tài)區(qū)氣侯條件及現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，育種工作者選育出一批新品種，但新品種在抗旱、高產(chǎn)方面仍沒有重要突破。抗旱性是干旱半干旱地區(qū)小麥育種的主要目標(biāo)性狀，而及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)小麥品種抗旱性做出鑒定是篩選抗旱小麥品種和選育小麥品種的基礎(chǔ)[6]。衛(wèi)云宗等[7]進(jìn)一步證明了水旱不同環(huán)境下交叉選擇方法用于抗旱、高產(chǎn)型小麥新品種選育的有效性。因此，在不同水分條件下評(píng)價(jià)抗旱性對(duì)小麥抗旱高產(chǎn)育種具有重要意義。鑒于此，筆者研究了50份冬小麥品種農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的相關(guān)性和差異性，篩選水、旱條件下產(chǎn)量抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)表現(xiàn)顯著或極顯著相關(guān)的農(nóng)藝性狀，并進(jìn)行聚類分析，從而鑒定不同小麥品種的抗旱性及豐產(chǎn)性，旨在為冬小麥抗旱節(jié)水育種親本選配和種質(zhì)資源利用、旱作良種攻關(guān)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)于2017—2018年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所小麥試驗(yàn)田（37°27′N，111°25′E）進(jìn)行，試驗(yàn)田所處位置年平均氣溫10.1 ℃，日照 2 619.9 h，無霜期平均為185.8 d。年平均降水量為469.2 mm，歷年生育期降水172.5 mm，該試驗(yàn)小麥生育期降水為231.3 mm，略高于常年降雨量。

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料為山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所從各地征集的42份試驗(yàn)品種及8份本所種質(zhì)資源中優(yōu)秀骨干品種，來源于我國的4個(gè)省 10個(gè)市（縣）共計(jì)50份材料，資源編號(hào)、材料名稱及來源詳見表 1。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)長2.0 m，寬2.6 m，小區(qū)面積5.2 m2，每小區(qū)種10行，水旱同日于10月5日按450萬/hm2 基本苗開溝撒播。并分別于4月12日、5月5日和5月27日對(duì)水地進(jìn)行灌溉，其他管理水旱地一致按常規(guī)措施進(jìn)行。

在小麥出苗13 d時(shí)，定點(diǎn)數(shù)基本苗，拔節(jié)前期數(shù)最高莖數(shù)，成熟時(shí)在前期定點(diǎn)部位數(shù)有效穗數(shù)，按平均值計(jì)算折合公頃數(shù)。對(duì)小麥各個(gè)生育期記載，并計(jì)算小麥的營養(yǎng)生長期與生殖生長期。成熟后在每小區(qū)隨機(jī)選20株測(cè)定株高，并計(jì)算平均值，并在每小區(qū)選取中間4行隨機(jī)拔取20株，對(duì)穗長、穗粒數(shù)、穗粒重、千粒重進(jìn)行室內(nèi)考種。成熟時(shí)，分小區(qū)實(shí)收，按平均值計(jì)算折合產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析 采用DPS 7.05及Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019年

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的變異分析

從表2可知，與干旱處理相比，灌溉處理的有效穗數(shù)高93.37個(gè)，有效分蘗率高12.3%，株高高11.2 cm，產(chǎn)量高1 731.89 kg/hm2;2種處理的變異系數(shù)由高到低依次均為產(chǎn)量>有效穗數(shù)>最高莖數(shù)>穗粒重>穗粒數(shù)>株高>穗長>有效分蘗率>千粒重>基本苗>生殖生長期>營養(yǎng)生長期>全生育期，說明產(chǎn)量在不同材料不同處理下變異均較大，全生育期在不同材料不同處理下變異小，表現(xiàn)穩(wěn)定。

2.2 農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)的相關(guān)性分析 由表3可知，在灌溉處理下，產(chǎn)量與最高莖數(shù)、有效穗數(shù)呈極顯著正相關(guān)，說明適時(shí)灌溉有助于提高分蘗的成穗數(shù)，從而提高總產(chǎn)量。產(chǎn)量與株高、千粒重、穗粒數(shù)達(dá)到極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次為0.36、0.44、0.34?？购迪禂?shù)與產(chǎn)量、最高莖數(shù)、有效穗數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)?？购抵笖?shù)與抗旱系數(shù)呈極顯著正相關(guān)。

由表4可知，在干旱處理下，產(chǎn)量與最高莖數(shù)、有效穗數(shù)、有效分蘗率呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次為0.67、073、0.43，與株高呈極顯著正相關(guān)，與千粒重呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.33;抗旱系數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.51，與最高莖數(shù)、有效穗數(shù)、有效分蘗率呈極顯著正相關(guān)，抗旱指數(shù)與產(chǎn)量、抗旱系數(shù)呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.86、0.87，與最高莖數(shù)、有效穗數(shù)、有效分蘗率呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次為0.60、0.66、0.42。

3 結(jié)論與討論

3.1 農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的差異分析

產(chǎn)量指標(biāo)是育種、栽培追求的共同目標(biāo)，產(chǎn)量的高低又取決于作物的生長發(fā)育情況。對(duì)50個(gè)品種產(chǎn)量構(gòu)成因素在干旱和灌溉處理下的遺傳變異分析，結(jié)果顯示2種處理下產(chǎn)量的變異都較大。產(chǎn)量是多性狀累加的共同結(jié)果，只有產(chǎn)量性狀的協(xié)調(diào)發(fā)展，才能達(dá)到高產(chǎn)。趙紅梅等[8]研究表明，干旱處理下小麥品種株高、穗長、總小穗數(shù)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)、單株干物重等較對(duì)照（灌溉處理）均有所下降，但多數(shù)供試品種在干旱處理中的收獲指數(shù)比對(duì)照（灌溉處理）高，這與該研究中多數(shù)供試品種收獲指數(shù)均低于灌溉處理的結(jié)論有一定的差異，可能與選擇的品種和環(huán)境有一定的關(guān)系。在不同的環(huán)境條件下，有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重變異也較大，說明不同處理主要通過穗部因子來影響產(chǎn)量。此外，灌溉與干旱的平均值比較可以看出，2種處理下株高差異較大，損傷程度也較重，株高是反映作物生物產(chǎn)量的重要指標(biāo)，也說明了生物產(chǎn)量決定經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，可以作為抗旱性鑒定的重要指標(biāo)，這與王相權(quán)等[9]的研究結(jié)果一致。千粒重差異較小，受干旱脅迫較小，這也與許海霞等[10]結(jié)論基本相似。

3.2 灌溉處理下農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)相關(guān)分析

產(chǎn)量與最高莖數(shù)、有效穗數(shù)相關(guān)性較高，說明適時(shí)灌溉有助于提高冬小麥分蘗的形成，促進(jìn)分蘗的成穗數(shù)，從而提高小麥總體產(chǎn)量。最高莖數(shù)和有效穗數(shù)2個(gè)性狀與抗旱系數(shù)表現(xiàn)為極顯著負(fù)相關(guān)，因此最高莖數(shù)、有效穗數(shù)是提高灌溉條件下小麥產(chǎn)量的主要性狀。

3.3 干旱處理下農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)相關(guān)分析

就作物生產(chǎn)來說，干旱脅迫條件下，實(shí)際產(chǎn)量是衡量品種抗旱性最直接的鑒定指標(biāo)[11]。干旱處理下，產(chǎn)量與有效穗數(shù)和最高莖數(shù)呈極顯著正相關(guān)，說明影響干旱產(chǎn)量的主要因素是有效穗數(shù)和最高莖數(shù)，

穗數(shù)是冬小麥干旱條件下產(chǎn)量提高的關(guān)鍵，其次是最高莖數(shù)，它是產(chǎn)量的重要指標(biāo)。前人也對(duì)小麥抗旱的形態(tài)學(xué)性狀進(jìn)行了大量研究，結(jié)果顯示有效穗數(shù)可以作為小麥種質(zhì)資源抗旱性劃分的重要依據(jù)[12]。抗旱系數(shù)、抗旱指數(shù)均與最高莖數(shù)、有效穗數(shù)呈極顯著正相關(guān)，說明提高最高莖數(shù)、有效穗數(shù)是提高干旱條件下產(chǎn)量的主要途徑。

該研究采用自然干旱，能反映作物在田間生產(chǎn)的實(shí)際情況，但結(jié)果易受氣候和環(huán)境因素的制約和影響。由于僅進(jìn)行了1年試驗(yàn)，因此研究結(jié)果有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。

今后應(yīng)加強(qiáng)多年多點(diǎn)次研究，積累豐富數(shù)據(jù)，為山西省抗旱豐產(chǎn)冬小麥品種的選育提供參考。

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