23個天選系冬小麥品種品質(zhì)性狀的多樣性分析

張喜平 宋建榮 王偉 張耀輝 汪石俊 郭丹

摘要：為揭示天選系冬小麥品種的多樣性，發(fā)掘小麥資源中的有益基因，利用主成分分析和聚類分析，對23個天選系冬小麥品種的7個品質(zhì)性狀進行多樣性評價。結(jié)果表明，天選系小麥品種存在豐富的遺傳多樣性，其中面團穩(wěn)定時間的變異系數(shù)為29.16%;面團形成時間的變異系數(shù)為27.62%，抗延伸阻力的變異系數(shù)為18.93%。應(yīng)用主成分分析法將小麥7個性狀簡化為4個主成分，其累計貢獻率為90.868 3%。以穩(wěn)定時間、抗延伸阻力貢獻率最高，為34.806 1%。通過系統(tǒng)聚類分析，將23個供試品種在遺傳距離23.35水平上聚為5 類。

關(guān)鍵詞：小麥;品質(zhì)性狀;主成分分析;聚類分析;遺傳多樣性

中圖分類號：S512.1? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ?文章編號：1001-1463（2020）08-0014-05

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2020.08.004

Abstract：08-20 is a new pea line， was hybridized with Qingying 1 as the female parent and Baofeng 5 as the male parent. It was systematically selected and bred. In the multi-site regional test in Baiyin area， the average yield was 4 822.2 kg/hm2， which was 24.04% higher than that of the control. The growth period was about 105 d， the plant height was moderate， the grain was green， and the weight of 100 grains was 23.0 g. The grains contained crude protein was 212 g/kg， crude fat was 13.5 g/kg， crude starch was 508 g/kg and lysine was 12.6 g/kg. The disease plant rate and disease index of powdery mildew in the field were 3.82% and 0.71， respectively. It is a medium and early maturing cultivar（line） with compact plant type， strong lodging resistance and disease resistance. It is suitable to grow in irrigated areas， semi-arid areas and similar ecological conditions.

Key words：Pea;New line;08-20;Breeding

小麥是我國最主要的糧食作物之一，是北方居民的主要口糧，在確保糧食安全方面有重要作用[1 - 2 ]。但隨著國內(nèi)外小麥生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，為提升小麥市場競爭力，發(fā)展優(yōu)質(zhì)、專用小麥成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究的主要目標，如何培育出優(yōu)質(zhì)的新品種是小麥育種工作所面臨的重要問題[3 - 5 ]。國內(nèi)外小麥育種、栽培和生理學(xué)家們對小麥主要品質(zhì)性狀的遺傳相關(guān)分析已有報道[6 - 7 ]。天選系小麥品種為甘肅隴南麥區(qū)的主栽品種，以天選15號為代表的天選系冬小麥品種由于其優(yōu)異的抗病、豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)特性，自20世紀70年代開始先后在甘肅隴南麥區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，為保障小麥安全生產(chǎn)發(fā)揮了重要作用[8 ]。我們對天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所自2008年以來育成的23個天選系小麥品種的7個品質(zhì)性狀進行了主成分和聚類分析，以期了解影響小麥品種排序的主成分和各品種的生物學(xué)性狀特點，明確天選系冬小麥品種品質(zhì)狀況，為選育優(yōu)質(zhì)冬小麥品種和推動優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)提供參考。

1? ?材料與方法

1.1? ?供試材料

試驗材料為天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所自2008年以來育成的23個天選系冬小麥品種，均由天水農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所小麥中心提供， 詳見表1。

1.2? ?試驗設(shè)計

試驗于2018 — 2019年度在甘谷縣新興鎮(zhèn)川水地天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所甘谷試驗基地進行。試驗完全隨機區(qū)組設(shè)計， 3次重復(fù)， 人工條播。每個品種播種3行，行長2.0 m，行距0.167 m，每行50粒。試驗區(qū)四周設(shè)置保護行。

1.3? ?測定指標及方法

利用波通9200 多功能近紅外分析儀對23個天選系小麥品種進行品質(zhì)指標測定，包括籽粒精蛋白質(zhì)含量（以下簡稱精蛋白質(zhì)含量，%）、面粉濕面筋含量（以下簡稱濕面筋含量，%）、面團穩(wěn)定時間（以下簡稱穩(wěn)定時間，min） 、面團抗延伸阻力（以下簡稱抗延伸阻力，B.U）、面團形成時間（ 以下簡稱形成時間，min） 、面粉沉淀值（以下簡稱沉淀值，mL） 、籽粒容重（以下簡稱容重，g/L）共7項指標。

1.4? ?數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)用Excel、DPS 軟件處理，計算最大值、最小值、平均數(shù)、標準差（SD）、變異系數(shù)（CV），不同品種間性狀的差異用變異系數(shù)表示。利用DPS 統(tǒng)計軟件進行主成分分析，采用聚類分析中類平均法，選擇歐氏距離法進行聚類。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?品質(zhì)性狀

從表2可知，天選系冬小麥品種的7個品質(zhì)性狀存在著豐富的遺傳變異。濕面筋含量平均值為280.2 g/kg，變幅為232.9～333.3 g/kg，標準差為23.7 g/kg，變異系數(shù)為8.47%。粗蛋白含量平均值為134.3 g/kg，變幅為119.0～159.0 g/kg，標準差為10.3 g/kg，變異系數(shù)為7.66%。沉降值平均值為34.07 mL，變幅為23.8～43.2 mL，標準差為4.95 mL，變異系數(shù)為14.53%。面團穩(wěn)定時間平均值為4.99 min，變幅為3～8 min，標準差為1.45 min，變異系數(shù)為29.16%。抗延伸阻力平均值為246.17 B.U，變幅為214～462 B.U，標準差為46.61 B.U，變異系數(shù)為18.93%。面團形成時間平均值為3.9 min，變幅為2.3～6.5 min，標準差為1.08 min，變異系數(shù)為27.62%。容重平均值為795.31 g/L，變幅為736～834 g/L，標準差為22.8 g/L，變異系數(shù)為2.87%。面團穩(wěn)定時間的變異系數(shù)最大，其他品質(zhì)性狀的變異系數(shù)由高到低依次為面團形成時間、抗延伸阻力、沉降值、濕面筋含量、粗蛋白含量、容重。

2.2? ?主成分分析

由表3 可知，根據(jù)累計貢獻率≥90% 的標準，有4個主成分可以概括23個天選系冬小麥品種品質(zhì)性狀的絕大部分信息， 其累計貢獻率為90. 868 3%。第1主成分特征值為2.436 4，貢獻率為34.806 1%，主要反映面團穩(wěn)定時間和抗延伸阻力;第2 主成分特征值為2.239 9，貢獻率為31.998 9%，主要反映濕面筋和粗蛋白;第3主成分特征值為0.956 5，貢獻率為13.664 3%，主要反映容重; 第4主成分特征值為0.727 9，貢獻率為10.398 5%，主要反映沉降值。

2.3? ?聚類分析

由表4和圖1可以看出，在遺傳距離23.35時，23個天選系冬小麥品種可分為5 類。

第Ⅰ類包括10個品種，分別為天選43號、天選44號、天選48號、天選52號、天選53號、天選54號、天選57號、天選58號、天選62號和天選63號。主要品質(zhì)特征濕面筋279.9 g/kg，粗蛋白134.9 g/kg，沉降值34.86 mL，面團穩(wěn)定時間4.7 min，抗延伸阻力234 B.U，面團形成時間3.4 min，容重780.91 g/L。第Ⅱ類包括10個品種，分別為天選45號、天選46號、天選49號、天選51號、天選55號、天選60號、天選65號、天選66號、天選67號、天選68號。主要品質(zhì)特征濕面筋280.8 g/kg，粗蛋白133.7 g/kg，沉降值33.01 mL，面團穩(wěn)定時間4.9 min，抗延伸阻力240 B.U，面團形成時間4.15 min，容重815.2 g/L。第Ⅲ類僅有1個品種，為天選47號。主要品質(zhì)特征濕面筋307.8 g/kg，粗蛋白147.0 g/kg，沉降值23.8 mL，面團穩(wěn)定時間4.7 min，抗延伸阻力214 B.U，面團形成時間2.6 min，容重780 g/L。第Ⅳ類僅有1個小麥品種，為天選50號。主要品質(zhì)特征濕面筋282.5 g/kg，粗蛋白136.0 g/kg，沉降43 mL，面團穩(wěn)定時間7.6 min，抗延伸阻力462 B.U，面團形成時間6.5 min，容重815 g/L。第Ⅴ類也僅有1個小麥品種，為天選59號。主要品質(zhì)特征濕面筋247.6 g/kg，粗蛋白119.0 g/kg，沉降38 mL，面團穩(wěn)定時間6.4 min，抗延伸阻力242 B.U，面團形成時間5.2 min，容重736 g/L。

3? ?小結(jié)與討論

供試的23個天選系小麥品種面團穩(wěn)定時間、面團形成時間、抗延伸阻力的變異系數(shù)較大，遺傳多樣性豐富，可選擇范圍大，有較大的改良空間。濕面筋含量、粗蛋白含量和容重的變異系數(shù)較小，基本集中在中筋粉范圍內(nèi)，說明天選系小麥主要以中筋為主，個別品種的1個或幾個指標雖達到強筋或弱筋粉要求，但綜合所測定的指標仍未達到強筋或弱筋粉要求。因此，今后天選系小麥育種要以強筋或弱筋為主攻方向。

小麥品種的籽粒品質(zhì)表現(xiàn)為多個品質(zhì)指標的綜合表現(xiàn)，且各指標間相互聯(lián)系，這樣會使它們提供的信息發(fā)生重疊，不易得出簡明的規(guī)律[9 ]。主成分分析在作物上的應(yīng)用表明，可將多個主要品種指標轉(zhuǎn)化為較少的幾個主成分。將7個品質(zhì)性狀指標簡化為4個綜合指標，且用4個綜合因子來代表原始變量，簡化了數(shù)據(jù)，揭示了變量之間的關(guān)系，為小麥親本選配提供了科學(xué)依據(jù)。聚類分析可有效地剔除一些無關(guān)大局的因子，使結(jié)果更加精確，在種質(zhì)資源分析及評價中應(yīng)用效果較好。本研究聚類結(jié)果中第Ⅲ類的天選47號粗蛋白含量、濕面筋含量和面團穩(wěn)定時間較高，第Ⅳ類的天選50號粗蛋白含量、濕面筋含量、沉降值、面團穩(wěn)定時間、形成時間和容重較高，第Ⅴ類的天選59號粗蛋白含量、濕面筋含量較低。這3個品種是綜合品質(zhì)性狀好的材料，且與其他品種遺傳距離較遠，可作為優(yōu)異基因資源應(yīng)用于今后的小麥品種改良。

小麥品質(zhì)不僅受基因型控制，同時還受生態(tài)環(huán)境的影響，多數(shù)品質(zhì)性存在顯著的環(huán)境與基因型互作效應(yīng)，且品質(zhì)性狀的地域性差異往往大于品種間、年度間的差異。即使同一品種在不同區(qū)域種植，其品質(zhì)表現(xiàn)也有所不同[10 ]。因此，要定期針對不同地區(qū)進行品質(zhì)檢測，以促進優(yōu)質(zhì)小麥的研究利用。

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（本文責編：楊? ?杰）