長江中下游地區(qū)雜交小麥初步研究

陳琛 郭瑞 李東升

摘要：為探究雜交小麥在長江中下游地區(qū)的適應(yīng)性，選用溫光敏雄性核不育系K456S為母本配組的6個雜交組合為研究材料，以揚麥20為對照，研究雜交小麥在長江中下游地區(qū)的產(chǎn)量及品質(zhì)特點。結(jié)果表明，不同雜交小麥材料株高均高于對照，但均在1 m以內(nèi)，生育期則短于對照2 d以上;不同雜交小麥材料產(chǎn)量差異較大，除D組合高于對照953%外，均低于對照6.28%及以上;雜優(yōu)D組合有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量均優(yōu)于對照，且對產(chǎn)量影響穗粒數(shù)>有效穗>千粒質(zhì)量;各雜交小麥材料主要品質(zhì)性狀趨勢不明顯，但雜優(yōu)D組合接近國家優(yōu)質(zhì)弱筋小麥品質(zhì)要求。雜優(yōu)小麥在長江中下游地區(qū)具有較好的產(chǎn)量和品質(zhì)潛力。

關(guān)鍵詞：雜交小麥;產(chǎn)量;產(chǎn)量三因素;品質(zhì)

中圖分類號： S512.103.51? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號：1002-1302（2020）20-0075-04

雜交小麥育種對于小麥產(chǎn)量水平的提高具有重要意義[1-2]。小麥雜種優(yōu)勢利用主要有3種方式：二系法（光溫敏核雄性不育）、三系法和化學(xué)殺雄法。其中，二系法是我國首創(chuàng)，具有恢復(fù)源廣、易于制種等特點，科學(xué)家們已利用二系法在創(chuàng)制不育系、恢復(fù)系和強優(yōu)勢組合篩選等方面取得了重要研究進(jìn)展[3-4]。雜種優(yōu)勢材料的產(chǎn)量構(gòu)成要素主要包括穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量等，盡量發(fā)揮三要素的雜交優(yōu)勢是雜交小麥產(chǎn)量優(yōu)勢實現(xiàn)的可行途徑。早在1992年，張愛民等研究表明，雜交小麥產(chǎn)量優(yōu)勢近似等于各產(chǎn)量構(gòu)成三因素（穗數(shù)、穗粒數(shù)、粒質(zhì)量）的雜種優(yōu)勢之和[3]。然而雜交小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素在雜交小麥產(chǎn)量形成中哪個起決定性作用，研究結(jié)果尚不一致[5-9]。前期雜交小麥研究主要集中在黃淮麥區(qū)、長江中上游地區(qū)及云南地區(qū)等，而對長江中下游地區(qū)雜交小麥的研究相對較少，且雜交小麥的利用主要集中在產(chǎn)量和群體結(jié)構(gòu)等方面[10]，對雜交小麥品質(zhì)的研究則相對較少[11]。本研究選用溫光敏雄性核不育系K456S[12]為母本配組的6個雜交組合為研究材料，探究雜交小麥在長江中下游地區(qū)的產(chǎn)量及品質(zhì)特征，以期為該地區(qū)雜交小麥研究提供重要材料支持。

1 材料與方法

1.1 試驗場地及研究材料

試驗于2018—2019年在江蘇丘陵地區(qū)鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所行香基地進(jìn)行，于2018年10月30日，按照基本苗225萬苗/hm2進(jìn)行人工條播，行距為26.7 cm，每小區(qū)面積為13.34 m2。選用K456S為不育系材料雜交形成的6個雜種優(yōu)勢組合，分別為A組合、B組合、C組合、D組合、E組合、F組合，以揚麥20為對照（CK），每個組合重復(fù)3次，隨機分布。土壤質(zhì)地為板漿白土，土壤全氮含量為 1.1 g/kg，堿解氮含量為83.6 mg/kg，速效磷含量為34.5 mg/kg，速效鉀含量為71.4 mg/kg，前茬種植田菁作為綠肥。小麥全生育期積溫為2 185.6 ℃，全生育期總降水量為347.5 mm，日照累積時數(shù)為 1 106.4 h。

1.2 材料培育及管理

肥料施用：主要分為基肥、壯蘗肥和拔節(jié)孕穗肥，磷肥和鉀肥基施，其中基肥施45%的復(fù)合肥 375 kg/hm2、尿素150 kg/hm2;壯蘗肥和拔節(jié)孕穗肥按照體積比為1 ∶ 4進(jìn)行施用。適期防治病蟲害，試驗材料生長狀況良好。

1.3 測定內(nèi)容與方法

在各材料成熟之前，選取各小區(qū)中間2行調(diào)查有效穗數(shù)，每個重復(fù)隨機取50個穗子調(diào)查每穗粒數(shù)，收獲后測定千粒質(zhì)量。于成熟期全小區(qū)收割測定產(chǎn)量。小麥籽粒樣品經(jīng)過3個月的生理后熟后采用DA7250近紅外分析儀[波通瑞華科學(xué)儀器（北京）有限公司]測定籽粒蛋白質(zhì)含量，選用2200型質(zhì)量測定儀[波通瑞華科學(xué)儀器（北京）有限公司]測定濕面筋含量，并用JFZD型粉質(zhì)儀（北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司）測定面粉吸水量和穩(wěn)定時間。

1.4 數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計分析

在數(shù)據(jù)分析時將3個重復(fù)數(shù)據(jù)取平均值進(jìn)行統(tǒng)計分析;采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制;采用SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同雜交小麥材料株高與生育期的差異

由圖1可知，A組合至F組合株高的變幅為 91～97 cm，且分別比對照高10.97%、8.11%、891%、9.71%、3.54%、9.03%?？梢?，雜交小麥材料株高均高于對照，但6個組合株高均在100 cm以下。A組合至F組合全生育期的變幅為206～208 d，分別較對照短-1.43%、-1.43%、-0.95%、-1.90%、-1.90%、-1.43%，6個雜交小麥材料的全生育期天數(shù)均較對照有所縮短，其中D、E組合較CK早熟4 d，A組合、B組合、F組合早熟3 d，C組合早熟2 d?？梢?，雜交小麥材料在生育期上較對照材料揚麥20有不同程度的優(yōu)勢，其中D和E優(yōu)勢最為明顯。

2.2 不同雜交小麥材料產(chǎn)量的差異

由表1可知，不同雜優(yōu)組合材料的產(chǎn)量變幅為405.78～646.67 kg/667 m2，其中D組合的產(chǎn)量較對照高出9.53%，而其他5個組合產(chǎn)量較對照低628%～31.27%。方差分析表明，A組合至F組合產(chǎn)量差異達(dá)極顯著水平（F=76.48* *）。除D組合產(chǎn)量較對照具有雜種優(yōu)勢外，其他5個雜交小麥材料在產(chǎn)量上雜種優(yōu)勢均不明顯。

2.3 不同雜交小麥材料產(chǎn)量構(gòu)成因素的差異

由表2可以看出，有效穗數(shù)方面，A組合至F組合分別較對照高-15.93%、-1.47%、22.07%、1676%、-24.26%、-1.77%，其中C組合和D組合的有效穗數(shù)較對照有顯著增加。穗粒數(shù)方面，A至F組合分別較對照高6.97%、-3.65%、0.92%、20.95%、32.37%、10.62%，除B組合略低于對照外，其他5個組合穗粒數(shù)均較對照有優(yōu)勢。千粒質(zhì)量方面，A組合至F組合分別較對照高9.73%、1886%、-5.45%、2.33%、5.35%、6.18%，其中C類千粒質(zhì)量略低于對照外，其他各組合千粒質(zhì)量均高于對照。可見，D組合有效穗、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量均高于對照，而其他組合在3個產(chǎn)量構(gòu)成因素上較對照存在不同程度的降低，這一結(jié)果較好地印證了產(chǎn)量的結(jié)果。方差分析表明，有效穗數(shù)（F=1125* *）、穗粒數(shù)（F=9.27* *）和千粒質(zhì)量（F=743* *）差異均達(dá)極顯著水平，表明不同雜優(yōu)組合間產(chǎn)量構(gòu)成三因素差異較大。

2.4 不同雜交小麥材料產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量的通徑分析

雜交小麥材料產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量的通徑分析結(jié)果如表3所示，產(chǎn)量構(gòu)成三因素對產(chǎn)量均有正向促進(jìn)作用，且直接通徑系數(shù)穗粒數(shù)（1.18）>有效穗數(shù)（1.01）>千粒質(zhì)量（0.86）?？梢?，該不育系材料所配6個雜交組合的產(chǎn)量性狀受產(chǎn)量三因素影響顯著，穗粒數(shù)影響最大，而千粒質(zhì)量影響最小。

2.5 不同雜交小麥材料品質(zhì)的差異

由表4可知，不同雜交小麥材料吸水量變幅為51.71～54.45 mL/100 g，最大值較最小值高530%，不同組合間差異不大，A組合至F組合吸水量較對照分別高-2.75%、-1.04%、-0.83%、-4.40%、0.67%、-1.81%;粗蛋白含量的變幅為12.25%～14.78%，最大值較最小值高出20.65%，A組合至F組合粗蛋白較對照高出7.59%、2065%、7.76%、0.00%、16.82%、12.33%;濕面筋含量變幅為24.40%～30.09%，最大值較最小值高23.32%，A組合至F組合濕面筋含量較對照分別高5.39%、20.22%、7.07%、-2.52%、16.54%、1123%;穩(wěn)定時間變幅為1.90～4.12 min，最大值較最小值高116.84%，A組合至F組合穩(wěn)定時間較對照高出 -15.56%、79.56%、16.44%、1.78%、80.00%、8311%。方差分析表明，不同雜優(yōu)組合間主要品質(zhì)指標(biāo)差異均未達(dá)顯著水平。

不同雜交小麥材料主要品質(zhì)性狀極值間的差異在5.30%～116.84%，存在顯著差異。GB/T 17320—2013《小麥品種品質(zhì)分類》中規(guī)定，粗蛋白含量<12.5%，濕面筋含量<26%，吸水量<56 mL/100 g，穩(wěn)定時間<3.0 min的為弱筋小麥品種，由表4可以看出，D組合材料在這4個方面均達(dá)到弱筋小麥的要求。

3 討論與結(jié)論

3.1 溫光敏雄性核不育系的基本特點及其利用前景

小麥溫光敏雄性核不育法是指利用不育系在特定的光照長度和溫度條件下表現(xiàn)雄性不育，可用于生產(chǎn)雜交小麥種子;而在另一光照條件或溫度條件下表現(xiàn)出可育，材料可以進(jìn)行繁殖這些特點達(dá)到一系兩用的目的[13]。小麥溫光敏核不育系有恢復(fù)源廣、一系兩用、操作簡單、雜交制種成本低等特點[14]，因此，被廣泛運用于小麥雜交種制種。前人利用溫光敏核雄性不育系已選育出了多個不育系材料，如C49S、ZP39、ZP45、94-3375、94-337S、K78S、BS20、YS型小麥溫敏不育系等材料[15-20]。本研究使用的溫光敏雄性核不育系K456S， 由云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食所選育，育性穩(wěn)定、豐產(chǎn)性較好、抗穗發(fā)芽、抗病性好，可用于安全制種。本研究中由

3.2 不同雜交小麥組合材料產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的差異

雜交小麥具有顯著的雜種優(yōu)勢，但其產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率目前還未有一致的研究結(jié)論。有研究表明，千粒質(zhì)量是構(gòu)成雜交小麥產(chǎn)量的最重要的因素，其次是有效穗數(shù)，穗粒數(shù)對雜交小麥產(chǎn)量的影響最小[8，21]。也有研究認(rèn)為雜交小麥的產(chǎn)量優(yōu)勢主要來源于粒質(zhì)量的優(yōu)勢[9，22]，而張勝全等的研究認(rèn)為穗數(shù)和千粒質(zhì)量對雜交小麥產(chǎn)量貢獻(xiàn)明顯，進(jìn)一步挖掘穗粒數(shù)的潛力對增產(chǎn)有重要作用[23]。本研究結(jié)果表明，不同的雜交小麥材料的產(chǎn)量差異較大，除D組合的產(chǎn)量較對照增加外，其他材料產(chǎn)量均呈現(xiàn)負(fù)增長，且對雜交小麥產(chǎn)量貢獻(xiàn)最大的是穗粒數(shù)，其次是穗數(shù)，千粒質(zhì)量的貢獻(xiàn)最小，這與前人的研究結(jié)果不同。

3.3 不同雜交小麥組合材料品質(zhì)的差異

小麥品質(zhì)包括籽粒的營養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)、面粉的烘烤品質(zhì)等，目前我國對面粉的烘烤品質(zhì)的研究越來越多，其參數(shù)主要包括硬度指數(shù)、面筋含量、穩(wěn)定時間、吸水率、蛋白質(zhì)含量等等。近年來，對雜交小麥的雜種優(yōu)勢研究主要集中在產(chǎn)量方面，對品質(zhì)的雜種優(yōu)勢研究相對較少。安浩軍等認(rèn)為，蛋白質(zhì)含量存在負(fù)向雜種優(yōu)勢，但是通過配置優(yōu)勢雜交小麥組合，仍可以增加籽粒蛋白質(zhì)含量[24]。本研究結(jié)果表明，各雜交小麥材料的粗蛋白含量與濕面筋含量正向關(guān)系密切，而且隨著雜交小麥產(chǎn)量的升高，各品質(zhì)指標(biāo)數(shù)值大致呈下降趨勢，這與李桂萍的研究結(jié)果[25]一致，且只有D材料接近弱筋小麥的品質(zhì)指標(biāo)，其他材料均不能同時滿足弱筋或中筋、中強筋、強筋小麥的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

以云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成的溫光敏雄性核不育系K456S為母本，配組的6個雜交組合株高和生育期均與對照品種接近或優(yōu)于對照，盡管產(chǎn)量和品質(zhì)方面目前尚顯不足，但D組合的雜交小麥材料表現(xiàn)出了較好的產(chǎn)量和品質(zhì)優(yōu)勢?？梢?，雜優(yōu)小麥在長江中下游地區(qū)具有一定的種植潛力。

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