2001-2020年河南省審定小麥品種育種特點(diǎn)及表型性狀演變分析

李愛國(guó)，宋曉霞，張文斐，王改革

(漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南漯河 462300)

河南省是我國(guó)小麥生產(chǎn)大省，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2020》，2019年河南小麥播種面積、總產(chǎn)、單產(chǎn)均居全國(guó)首位。研究表明，品種改良可以提高小麥產(chǎn)量20%～50%，充分挖掘小麥高產(chǎn)潛力，培育高產(chǎn)品種是提高單產(chǎn)的重要途徑[1-2]。不斷培育并推廣應(yīng)用高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適的小麥新品種，對(duì)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、人民生活改善、糧食安全保障有著十分重要的意義。

品種創(chuàng)新能力是國(guó)家農(nóng)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)。目前，已有學(xué)者對(duì)我國(guó)小麥品種農(nóng)藝性狀的演變規(guī)律進(jìn)行了大量研究，如曹廷杰等[3]研究了1988-2008年河南省半冬性小麥品種主要農(nóng)藝性狀的演變規(guī)律；宋健民等[4]對(duì)1999年至2010年山東省審定的55個(gè)小麥品種農(nóng)藝和品質(zhì)指標(biāo)及其演變情況和相關(guān)性進(jìn)行了分析；張中州等[5]研究了2005-2012年河南省審定的半冬性小麥品種產(chǎn)量和主要農(nóng)藝性狀特點(diǎn)；張俊靈等[6]分析了1986-2015年北部冬麥區(qū)旱地小麥品種的演變規(guī)律；郭鳳芝等[7]對(duì)山東省2001-2017年審定的83個(gè)高產(chǎn)品種的農(nóng)藝、品質(zhì)性狀及其演變趨勢(shì)進(jìn)行了分析；宋曉霞等[8]對(duì)2009-2017年黃淮南片區(qū)試小麥的增產(chǎn)潛力及系譜進(jìn)行了分析；郭 瑞等[9]研究了1981-2012河南省審定不同冬春發(fā)育類型小麥品種產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀的演變規(guī)律；王成社等[10]對(duì)1942-2013年陜西關(guān)中麥區(qū)小麥代表性品種產(chǎn)量及其構(gòu)成的演變情況進(jìn)行了研究；朱保磊等[11]研究了176個(gè)河南省小麥品種(系)的品質(zhì)狀況及演變規(guī)律；李潤(rùn)芳等[12]分析了山東省近60年來(lái)主推小麥品種主要農(nóng)藝性狀演變情況；蔣 進(jìn)等[13]研究了2008-2018年四川省育成小麥品種農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀演變規(guī)律；馬小飛等[14]對(duì)1997-2018年山西省審定的175個(gè)小麥品種的農(nóng)藝性狀和品質(zhì)指標(biāo)的演變進(jìn)行了研究。前人的研究大多集中在小麥品種的農(nóng)藝、產(chǎn)量性狀演變，針對(duì)河南省小麥品種的育種特點(diǎn)及品質(zhì)性狀演變研究相對(duì)較少。本研究利用歷年來(lái)河南省小麥品種審定公告數(shù)據(jù)，分析2001-2020年河南省不同冬春類型小麥品種的育種特點(diǎn)、農(nóng)藝、產(chǎn)量及品質(zhì)性狀演變規(guī)律，以期為今后河南小麥育種工作提供參考。

1 材料與方法

試驗(yàn)材料為2001-2020年河南省審定小麥品種，數(shù)據(jù)資料來(lái)源于當(dāng)年的審定公告(2020年為初審公告公示品種)。本研究統(tǒng)計(jì)年份為品種試驗(yàn)結(jié)束年份，如某品種在2020年結(jié)束試驗(yàn)，審定公告2021年發(fā)布，將其記入2020年。

根據(jù)歷年來(lái)河南省小麥品種審定公告， 2001-2020年共審定小麥品種555個(gè)，包括水地品種425個(gè)，旱地品種47個(gè)，特殊用途品種25個(gè)，南部麥區(qū)品種58個(gè)。由于旱地品種、特殊用途品種、南部麥區(qū)品種產(chǎn)量較低，且年度間品質(zhì)性狀測(cè)定指標(biāo)不統(tǒng)一，本文僅對(duì)330個(gè)半冬性品種和95個(gè)弱春性品種的產(chǎn)量(Y,yield)、產(chǎn)量比對(duì)照增幅(增幅，YI,yield increase)、生育期(GD,growth duration)、株高(PH,plant height)、單位面積穗數(shù)(SN,spike number)、穗粒數(shù)(KPS,kernels per spike)、千粒重(GW,1 000 grain weight)7個(gè)農(nóng)藝性狀及容重(TW,test weight)、蛋白質(zhì)含量(PC,protein content)、濕面筋含量(WGC,wet gluten content)、穩(wěn)定時(shí)間(ST,stability time)、吸水量(WA,water absorption)5個(gè)主要品質(zhì)性狀進(jìn)行分析。

利用EXCEL 2007和SPSS 20.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 近年來(lái)河南省審定品種概況及育種特點(diǎn)

2.1.1 河南省審定品種概況

品種審定速度不斷加快。2001-2020年，河南省共審定小麥品種555個(gè)，年均審定27.75個(gè)(表1)。其中，2001-2005年審定品種60個(gè)，年均審定12個(gè)；2006-2010年審定品種76個(gè)，年均審定15.2個(gè)；2011-2015年審定品種95個(gè)，年均審定19個(gè)；2016年-2020年審定品種324個(gè)，分別為2001-2005、2006-2010、2011-2015的5.4倍、4.3倍和3.4倍；年均審定64.8個(gè)，為2001到2020年均審定數(shù)的2.34倍。

表1 2001-2020年河南省審定品種概況

2.1.2 育種特點(diǎn)

由表2可知，555個(gè)小麥品種主要育種方法有品種間雜交(505個(gè)，90.99%)、矮敗群體輪回選擇(19個(gè)，3.42%)、系統(tǒng)選擇(14個(gè)，2.52%)、誘變(11個(gè)，1.98%)、遠(yuǎn)緣雜交(9個(gè)，1.62%)、雙單倍體育種(3個(gè)，0.54%)等。品種間雜交依然是品種選育的主要手段，利用該方法育成了299個(gè)半冬性品種、85個(gè)弱春性品種、45個(gè)旱地品種、55個(gè)適宜河南南部麥區(qū)種植的品種及21個(gè)特殊用途小麥。近年來(lái)，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)利用雙單倍體育種技術(shù)選育出了豫農(nóng)901(釀酒小麥)、豫農(nóng)902(弱春性品種)、豫農(nóng)908(半冬性中強(qiáng)筋品種)等3個(gè)不同類型的小麥新品種，驗(yàn)證了該技術(shù)在小麥育種中的可行性。

從育種單位的類型看，2001-2015年各類科研機(jī)構(gòu)(科研院所及大學(xué)等)是審定品種的主導(dǎo)力量，共選育了148個(gè)小麥新品種，種子企業(yè)(含農(nóng)場(chǎng)、農(nóng)技站、展覽中心等)審定品種數(shù)量(81個(gè))約為同期科研機(jī)構(gòu)的54.7%。2016-2020年，種子企業(yè)育成的品種數(shù)量超過(guò)了科研機(jī)構(gòu)群體，共選育202個(gè)新品種，是科研機(jī)構(gòu)育成品種數(shù)量的 1.85倍，成為了育種的主導(dǎo)力量。這可能是因?yàn)椤吨饕r(nóng)作物品種審定辦法》等一系列政策的頒布實(shí)施及試驗(yàn)渠道的拓寬，增加了試驗(yàn)容量，促進(jìn)了各育種主體特別是企業(yè)的育種積極性所致。

2.1.3 親本資源利用特點(diǎn)

對(duì)555個(gè)小麥新品種的親本組合進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)利用頻次較高的種質(zhì)資源有周麥16(半冬性品種62次，弱春性品種14次，旱地品種8次，南部組品種3次)、矮抗58(半冬性品種60次、弱春性品種7次、旱地品種5次、南部組品種4次)、周麥22(半冬性品種50次、弱春性品種8次、旱地品種1次)、豫麥21(半冬性品種20次、弱春性品種5次、旱地品種6次、南部組品種2次、特殊用途品種2次)、周麥13(半冬性品種24次、弱春性品種6次、南部組品種1次)、豫麥18(半冬性品種6次，弱春性品種13次，南部組品種9次)、周麥18(半冬性品種22次、旱地品種4次、南部組品種1次)、豫麥49(半冬性品種15次、弱春性品種3次、旱地品種5次、南部組品種2次、特殊用途品種1次)、豫麥57(半冬性品種13次、弱春性品種5次、旱地品種2次、南部組品種3次)、偃展4110(半冬性品種9次，弱春性品種8次，旱地品種1次，南部組品種4次)等種質(zhì)資源上。在育成的25個(gè)特殊用途小麥中，漯珍1號(hào)的利用達(dá)到6次。說(shuō)明該省小麥品種資源利用較為集中，遺傳基礎(chǔ)較為狹窄，品種同質(zhì)化嚴(yán)重，這在一定程度上限制了河南小麥育種水平的進(jìn)一步提升。

表3 2001-2020年河南省審定小麥品種親本利用情況統(tǒng)計(jì)

2.2 不同類型小麥品種產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀演變

2.2.1 農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀概況

2001-2020年河南省審定品種的農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀的演變情況如表4、表5所示。從表4可以看出，近年來(lái)河南省審定的半冬性小麥品種除產(chǎn)量增幅的變異系數(shù)達(dá)40.78%外，其他性狀的變異系數(shù)在1.93%～6.90%之間，產(chǎn)量平均達(dá)到7 932.4 kg·hm-2，變異系數(shù)為5.98%。弱春性品種除產(chǎn)量增幅的變異系數(shù)達(dá)39.5%外，其他性狀的變異系數(shù)在2.07%～8.75%之間，產(chǎn)量平均達(dá)到7 488.6 kg·hm-2，變異系數(shù)為6.34%。在兩類品種中，產(chǎn)量增幅的變異系數(shù)均最大，可能是因?yàn)槠贩N間差異較大或品種受年度影響較大。生育期的變異最小，說(shuō)明品種因適應(yīng)不同生態(tài)、氣候，其生育期已相對(duì)固化。兩類品種產(chǎn)量的變異系數(shù)均低于產(chǎn)量三要素的變異，說(shuō)明產(chǎn)量的形成是一個(gè)三因素互為協(xié)調(diào)的平衡過(guò)程。

表4 2001-2020年河南省審定小麥品種農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀統(tǒng)計(jì)

從產(chǎn)量及其構(gòu)成三要素來(lái)看，平均產(chǎn)量最高的品種為豫冠369(半冬性，8 788.5 kg·hm-2)、來(lái)麥205(弱春性，8 692.5 kg·hm-2)，穗數(shù)最多的品種為駐麥6號(hào)(半冬性，720穗·m-2)、新原958(弱春性，705穗·m-2)，穗粒數(shù)最多的品種為豫保1號(hào)(半冬性，45.5粒)、周麥23(弱春性，45.9粒)，千粒重最高的品種為花培6號(hào)(半冬性，54.7 g)、豫教2號(hào)(弱春性，55.0 g)。利用現(xiàn)代分子生物學(xué)方法把這些優(yōu)異性狀(基因)聚合，選育出農(nóng)藝性狀更好、產(chǎn)量潛力更高的小麥品種，對(duì)于提高河南省乃至全國(guó)小麥產(chǎn)量具有非常重要的意義。

2001-2020年河南省審定半冬性、弱春性小麥品種的產(chǎn)量水平分別達(dá)到7 932.4 kg·hm-2、7 488.6 kg·hm-2。從產(chǎn)量三因素看，兩類品種的各性狀相差較小，目前河南省應(yīng)選育單位面積穗數(shù)600穗·m-2左右，穗粒數(shù)35～40粒之間，千粒重45 g以上，株高80～85 cm的中大穗類型品種更易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。

2.2.2 產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀演變情況

2001-2020年，河南省審定品種的單產(chǎn)、千粒重、穗粒數(shù)穩(wěn)步增長(zhǎng)，生育期延長(zhǎng)，而株高變化較小(表5)。半冬性品種產(chǎn)量從7 590.8 kg·hm-2增至8 200.8 kg·hm-2，年均增產(chǎn)30.5 kg·hm-2；弱春性品種產(chǎn)量從7 412.6 kg·hm-2增至8 085.4 kg·hm-2，年均增產(chǎn)33.6 kg·hm-2。半冬性品種生育期從年均 227.3 d延長(zhǎng)至230.6 d，年均延長(zhǎng)0.165 d；弱春性品種從222.8 d延長(zhǎng)至227.8 d，年均延長(zhǎng)0.25 d。半冬性品種穗粒數(shù)從32.5粒增至35.5粒，年均增加0.15粒；弱春性品種從32.7粒增至36.1粒，年均增加0.17粒。半冬性品種千粒重從 42.6 g增加至47.3 g，年均增加0.24 g；弱春性品種從45.6 g增至47.3 g，年均增加0.09 g。兩類品種的株高變化較小。半冬性品種的穗數(shù)略有減少，弱春性品種穗數(shù)從566.3穗·m-2升至631.5 穗·m-2，年均增加3.26穗·m-2。這說(shuō)明河南省近年來(lái)小麥的產(chǎn)量提升可能是品種生育期延長(zhǎng)、穗粒數(shù)增加、千粒重提高等因素共同作用的結(jié)果。

表5 2001-2020年河南省審定品種的農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀演變a

為了進(jìn)一步探索河南小麥產(chǎn)量和品質(zhì)改良途徑，對(duì)425個(gè)水地組審定品種(330個(gè)半冬性品種和95個(gè)弱春性品種)中產(chǎn)量較高和較低的20個(gè)品種的7個(gè)農(nóng)藝和5個(gè)主要品質(zhì)性狀進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)比較。結(jié)果(表 6)表明，兩組產(chǎn)量、增幅、生育期、株高、穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重差異均達(dá)到極顯著水平。高產(chǎn)組產(chǎn)量較低產(chǎn)組高出1 996.4 kg·hm-2，20個(gè)高產(chǎn)品種的平均增幅高出3.1個(gè)百分點(diǎn)，生育期延長(zhǎng)10.6 d。從產(chǎn)量三要素看，二者間穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重差異均達(dá)到極顯著水平，高產(chǎn)組較低產(chǎn)組穗數(shù)多33.8 穗·m-2，穗粒數(shù)多 2.7粒，千粒重高3.7 g。從品質(zhì)性狀看，所有品質(zhì)指標(biāo)的差異均不顯著。高產(chǎn)品種的容重、濕面筋含量略高，但容重、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、穩(wěn)定時(shí)間和吸水量最高的品種均為產(chǎn)量較低的品種。高產(chǎn)品種中蛋白質(zhì)含量最高達(dá) 15.9%、濕面筋含量最高達(dá)33.4%，穩(wěn)定時(shí)間最長(zhǎng)為19.8 min，吸水量最高為65.8%，說(shuō)明部分高產(chǎn)品種的單一品質(zhì)指標(biāo)已達(dá)到強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)，但綜合指標(biāo)不協(xié)調(diào)，品質(zhì)改良仍有較大提升空間。

表6 2001-2020年河南省審定小麥品種產(chǎn)量最高和最低20個(gè)品種農(nóng)藝及品質(zhì)性狀比較

2.3 不同類型小麥品種品質(zhì)性狀演變

2.3.1 品種品質(zhì)概況

由表7可知，無(wú)論是半冬性品種還是弱春性品種，其穩(wěn)定時(shí)間、最大拉伸阻力、拉伸面積等性狀的變異系數(shù)較大，均在57%以上，說(shuō)明這些性狀的品種間差異較大，有較大的改良潛力；而蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、吸水量、容重等性狀的變異幅度較小，說(shuō)明這些性狀的品種間差異較小，進(jìn)一步改良的空間較小。根據(jù)《主要農(nóng)作物品種審定標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)家級(jí))小麥》，近年來(lái)河南省審定小麥品種品質(zhì)的平均表現(xiàn)，除蛋白質(zhì)含量等指標(biāo)已達(dá)到強(qiáng)筋小麥水平，濕面筋含量、吸水量達(dá)到了中強(qiáng)筋小麥的標(biāo)準(zhǔn)外，穩(wěn)定時(shí)間、最大拉伸阻力、拉伸面積均為中筋小麥水平。

表7 2001-2020年河南省審定小麥品種品質(zhì)性狀統(tǒng)計(jì)

從各項(xiàng)指標(biāo)的分布來(lái)看，鄭麥9405 (16.68%)、科興3302(16.60%)、開麥22 (16.58%)、周麥32(16.55%)、藁優(yōu)5766 (16.4%)等21個(gè)品種的蛋白質(zhì)含量均≥16%；豫農(nóng)9901 (37.7%)、中育9398 (36.95%)、偃高1號(hào)(36.6%)等15個(gè)品種的濕面筋含量≥35%；科興3302(29.6 min)、懷川709(21.9 min)、藁優(yōu)5766(21.5 min)、輪選49(21.2 min)等17個(gè)品種的穩(wěn)定時(shí)間≥15 min；神麥1號(hào)(68.08%)、豫麥70-36 (67.8%)、鄭麥129(67.4%)等7個(gè)品種的吸水量≥65%；科興3302(691 EU)、中麥255(673 EU)等6個(gè)品種的最大拉伸阻力在600 EU以上；科興3302(175 cm2)、中麥255(153 cm2)等8個(gè)品種的拉伸面積≥120 cm2。如何聚合這些優(yōu)良性狀(基因)以實(shí)現(xiàn)河南品質(zhì)育種的新突破成為當(dāng)前小麥品質(zhì)改良再上新臺(tái)階的關(guān)鍵。

根據(jù)《主要農(nóng)作物品種審定標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)家級(jí))小麥》對(duì)331個(gè)半冬性品種和95個(gè)弱春性品種進(jìn)行分類(表8)。從單項(xiàng)指標(biāo)看，有410個(gè)品種的蛋白質(zhì)含量、334個(gè)品種的濕面筋含量、56個(gè)品種的穩(wěn)定時(shí)間、251個(gè)品種的吸水量、26個(gè)品種的最大拉伸阻力和22個(gè)品種的拉伸面積達(dá)到了中強(qiáng)筋以上的品質(zhì)要求，說(shuō)明現(xiàn)有小麥品種蛋白質(zhì)含量高、但質(zhì)量較差的狀況沒(méi)有根本改變。

表8 2001-2020年河南省審定小麥品種品質(zhì)指標(biāo)達(dá)標(biāo)情況統(tǒng)計(jì)

從綜合指標(biāo)看，4項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)的有科興3302等9個(gè)半冬性品種及藁優(yōu)5218等3個(gè)弱春性品種；達(dá)到中強(qiáng)筋品質(zhì)要求的品種有懷川709等20個(gè)半冬性品種和鄭麥7698等4個(gè)弱春性品種；達(dá)到弱筋品種標(biāo)準(zhǔn)的僅有鄭麥004(半冬性)和太空5號(hào)(弱春性)；達(dá)到中筋品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的有漯麥906等150個(gè)半冬性品種和駐麥305等31個(gè)弱春性品種；另有151個(gè)半冬性品種和57個(gè)弱春性品種因至少有一項(xiàng)指標(biāo)不符合中強(qiáng)筋或弱筋品種的標(biāo)準(zhǔn)也歸為中筋品種。由此可知，河南小麥品種的容重、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量較高，但穩(wěn)定時(shí)間較短，還存在一定程度的“強(qiáng)筋不強(qiáng)、弱筋不弱”狀況，真正符合食品工業(yè)需求的強(qiáng)筋小麥和弱筋小麥品種依然較少，這在一定程度上影響了其在食品工業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用。

對(duì)比2001-2015年與2016-2020年審定品種的品質(zhì)性狀發(fā)現(xiàn)，2016年以來(lái)，無(wú)論是單項(xiàng)指標(biāo)還是綜合指標(biāo)達(dá)標(biāo)的各類品種數(shù)量均大幅增加，強(qiáng)筋品種、中強(qiáng)筋品種、中筋品種審定數(shù)量分別為2001-2015年的2倍、1.2倍和2.75倍。說(shuō)明近年來(lái)育種家對(duì)小麥品質(zhì)育種愈發(fā)重視，特別是2016年主要農(nóng)作物審定辦法改革后對(duì)強(qiáng)筋(中強(qiáng)筋)品種的產(chǎn)量要求降低，更好地促進(jìn)了小麥品質(zhì)改良工作。

2.3.2 品質(zhì)性狀演變情況

由表9可知，年際間半冬性和弱春性品種的容重、蛋白質(zhì)含量、吸水量變化均較??；半冬性品種的濕面筋含量從33.0%降至30.7%，下降3個(gè)百分點(diǎn)；弱春性品種從32.3%降至30.9%，下降1.4個(gè)百分點(diǎn)；半冬性品種的穩(wěn)定時(shí)間從2.7 min升至5.3 min，提高了2.6 min；弱春性品種的穩(wěn)定時(shí)間從8.3 min降至4.9 min，下降了3.4 min。與半冬性品種穩(wěn)定時(shí)間的上升相比，弱春性品種穩(wěn)定時(shí)間的下降主要是因?yàn)槟昃鶎彾ㄆ贩N數(shù)量較少(4.75個(gè))，極值的出現(xiàn)對(duì)平均水平的影響較大，如果除去2001年審定的鄭麥9023(穩(wěn)定時(shí)間16.6 min)，2001年穩(wěn)定時(shí)間的平均水平變?yōu)?.2 min，到2020年達(dá)到4.9 min，上升了0.7 min。這說(shuō)明兩類品種的品質(zhì)改良都取得了一定的成效。

表9 2001-2020年河南省審定品種的品質(zhì)性狀演變

根據(jù)面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間，比較了穩(wěn)定時(shí)間最長(zhǎng)和最短的 20個(gè)品種的農(nóng)藝和品質(zhì)性狀(表 10)，20 個(gè)穩(wěn)定時(shí)間最長(zhǎng)品種的穩(wěn)定時(shí)間均在13 min以上，包含了11個(gè)強(qiáng)筋品種和6個(gè)中強(qiáng)筋品種及3個(gè)中筋品種?？傮w上看，穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)的品種其蛋白質(zhì)含量也較高，但兩組品種的容重、濕面筋含量和吸水量差異不大。穩(wěn)定時(shí)間較高的品種平均產(chǎn)量較低，但與穩(wěn)定時(shí)間較短的品種間差異不顯著，產(chǎn)量低182 kg·hm-2，產(chǎn)量增幅差異顯著，低1.5個(gè)百分點(diǎn)，生育期、穗粒數(shù)差異顯著，生育期長(zhǎng)4 d，穗粒數(shù)少2.3粒，穗數(shù)、千粒重差異極顯著，單位面積穗數(shù)多43穗·m-2，千粒重低3.5 g。而穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)的品種中最高產(chǎn)量達(dá)8 722.5 kg·hm-2，單位面積穗數(shù)達(dá)675穗·m-2，穗粒數(shù)達(dá)45粒，千粒重達(dá)55 g，說(shuō)明進(jìn)一步提高優(yōu)質(zhì)品種的產(chǎn)量是可行的。

表10 2001-2020年河南省審定小麥品種穩(wěn)定時(shí)間最長(zhǎng)和最短的20個(gè)品種農(nóng)藝及品質(zhì)性狀比較

2.4 不同類型小麥品種產(chǎn)量、品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

由于品質(zhì)對(duì)產(chǎn)量有較大影響，在分析了所有品種的7個(gè)農(nóng)藝性狀與5個(gè)品質(zhì)性狀的相關(guān)關(guān)系(表11右上部分)后，排除掉穩(wěn)定時(shí)間≥7 min的56個(gè)品種，進(jìn)一步分析了370個(gè)品種的性狀相關(guān)性(表11左下部分)，并進(jìn)行了比較。

由表11右上部分可知，產(chǎn)量與產(chǎn)量增幅、生育期、株高、穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重均呈極顯著正相關(guān)。穗數(shù)與穗粒數(shù)、千粒重均呈極顯著負(fù)相關(guān)，穗粒數(shù)與千粒重呈不顯著負(fù)相關(guān)。此外，產(chǎn)量增幅與千粒重、生育期與株高、穗數(shù)、千粒重，株高與穗粒數(shù)、千粒重均呈極顯著正相關(guān)。

從品質(zhì)指標(biāo)看，穩(wěn)定時(shí)間與容重、蛋白質(zhì)含量均呈極顯著正相關(guān)。穩(wěn)定時(shí)間與濕面筋含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與吸水量呈正相關(guān)關(guān)系。

從產(chǎn)量與品質(zhì)性狀相關(guān)性看，產(chǎn)量除與濕面筋含量不顯著正相關(guān)外，與其他品質(zhì)指標(biāo)均呈不顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。產(chǎn)量增幅與所有品質(zhì)指標(biāo)均為負(fù)相關(guān)關(guān)系，且與蛋白質(zhì)含量和穩(wěn)定時(shí)間呈極顯著負(fù)相關(guān)。全生育期、株高與所有品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性均不顯著。穗數(shù)與容重、穩(wěn)定時(shí)間均呈極顯著正相關(guān)，與濕面筋含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。穗粒數(shù)與容重呈極顯著負(fù)相關(guān)，與穩(wěn)定時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)。千粒重除與濕面筋含量呈極顯著正相關(guān)外，與其他品質(zhì)性狀均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且與容重、穩(wěn)定時(shí)間均呈極顯著負(fù)相關(guān)。

由表11左下部分可知，去除穩(wěn)定時(shí)間≥7 min的品種后，農(nóng)藝與產(chǎn)量性狀的21對(duì)性狀中，9對(duì)性狀的相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值增加，如產(chǎn)量與生育期、穗數(shù)，產(chǎn)量增幅與穗數(shù)，生育期與株高、穗粒數(shù)、千粒重，株高與穗數(shù)、千粒重，穗粒數(shù)與千粒重的相關(guān)性增加，但產(chǎn)量增幅與穗數(shù)由不顯著正相關(guān)變?yōu)闃O顯著正相關(guān)，千粒重與穗粒數(shù)由不顯著負(fù)相關(guān)變?yōu)轱@著負(fù)相關(guān)。10對(duì)品質(zhì)性狀中，7對(duì)性狀的相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值增加，其中容重與蛋白質(zhì)含量的相關(guān)關(guān)系由不顯著正相關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)闃O顯著負(fù)相關(guān)。26對(duì)相關(guān)顯著的性狀中，除1對(duì)性狀的相關(guān)性不變外，12對(duì)相關(guān)性升高的性狀中，正相關(guān)8對(duì)，負(fù)相關(guān)4對(duì)；相關(guān)性下降的13對(duì)性狀中，正相關(guān)7對(duì)、負(fù)相關(guān)6對(duì)。這說(shuō)明去除穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)的品種后，農(nóng)藝產(chǎn)量性狀與品質(zhì)指標(biāo)之間的正相關(guān)增長(zhǎng)的較多，而負(fù)相關(guān)下降的較多。

表11 2001-2020年河南省審定小麥品種的農(nóng)藝和品質(zhì)性狀相關(guān)性分析

3 討 論

3.1 河南省小麥的育種特點(diǎn)

企業(yè)在小麥育種中的地位穩(wěn)步上升，已成為育種的主導(dǎo)力量?！?020年中國(guó)農(nóng)作物種業(yè)發(fā)展報(bào)告》顯示，規(guī)模企業(yè)科研投入達(dá)36.05億元，占本企業(yè)商品種子銷售額的8.12%，已經(jīng)成為種業(yè)科研投入的主導(dǎo)力量。研究表明，科研單位育成品種曾分別是企業(yè)3.94倍[15]和1.35倍[8]，而2018年河南省審定的小麥、玉米、水稻品種中企業(yè)占比達(dá)到73.7%[16]。從本研究結(jié)果看，2001-2015年，種子企業(yè)共選育了81個(gè)小麥新品種，是同期各類科研機(jī)構(gòu)審定品種數(shù)量(148個(gè))的 54.7%。2016-2020年，種子企業(yè)選育審定202個(gè)新品種，是同期科研機(jī)構(gòu)育成品種數(shù)量的1.85倍，已成為育種的主導(dǎo)力量。

品種審定數(shù)量近年來(lái)呈加速上升趨勢(shì)。2020年全國(guó)主要農(nóng)作物品種區(qū)試工作交流會(huì)指出，十三五期間全國(guó)審定各類型品種1.68萬(wàn)個(gè)，比十二五增加117%。本研究表明，2001-2015年審定品種231個(gè)，年均15.4個(gè)；2016-2020審定品種324個(gè)，為前15年審定品種總和的1.4倍，年均64.8個(gè)，為前15年的4.2倍。

企業(yè)育種地位及品種審定數(shù)量的快速上升，主要?dú)w因于近年來(lái)一系列供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革政策的出臺(tái)，強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，完善制度保障，拓寬品種試驗(yàn)渠道[17]，進(jìn)一步明確了科研院所立足公益性基礎(chǔ)研究，企業(yè)從事商業(yè)化育種，鼓勵(lì)科研院所和企業(yè)加強(qiáng)人才交流合作，極大地增強(qiáng)了種子企業(yè)的商業(yè)化育種能力，進(jìn)而促進(jìn)種業(yè)創(chuàng)新和民族種業(yè)發(fā)展。

小麥育種仍以品種間雜交為主，種質(zhì)資源利用集中，品種同質(zhì)化嚴(yán)重。2009-2017年[8]黃淮南片參試品種(系)和審定品種中以傳統(tǒng)雜交選育的分別為269個(gè)和102個(gè)，占參試品種的 95.05%和審定品種的95.33%。系譜分析表明，周麥系列和百農(nóng)系列親緣系數(shù)值之和為39.82，占一級(jí)系譜親緣系數(shù)值之和的18.02%。2017-2018年度[1]國(guó)家冬小麥黃淮南片比較試驗(yàn)的188個(gè)品系中，品種間雜交育成的品系占比94.7%，直接利用周麥(存麥)系列、百農(nóng)系列育成品系占比47.3%。從本研究結(jié)果看，2001-2020年品種間雜交育成品種505個(gè)，占比90.99%。親本利用主要集中在周麥16(87次)、矮抗58(76次)、周麥22(59次)、豫麥21(35次)、周麥13(31次)等種質(zhì)資源上。雖然這些種質(zhì)的應(yīng)用對(duì)提高本區(qū)小麥的籽粒產(chǎn)量、保障糧食安全做出了重要貢獻(xiàn)，但其加工品質(zhì)不高，抗病基因單一，使本區(qū)小麥品種同質(zhì)化嚴(yán)重，生產(chǎn)積聚的潛在風(fēng)險(xiǎn)不斷加大，特別是與目前農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革、高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)不太適應(yīng)。

品種同質(zhì)化的根本原因可能是因?yàn)楫?dāng)前育種實(shí)踐中可直接利用的具有優(yōu)良目標(biāo)性狀的資源匱乏，而創(chuàng)造新的優(yōu)良種質(zhì)較為困難和漫長(zhǎng)。因此，對(duì)大多數(shù)的育種單位而言，模仿并利用現(xiàn)有優(yōu)良種質(zhì)，是緊跟前沿、提高育種效率和保障育種方向的最優(yōu)選擇，這就加劇了品種的同質(zhì)化。為此，利用具有優(yōu)良基因的麥類近緣植物，通過(guò)物種間遠(yuǎn)緣雜交和染色體組多倍化、誘變選擇、基因編輯等現(xiàn)代分子生物學(xué)手段創(chuàng)造新的種質(zhì)資源才是解決同質(zhì)化問(wèn)題的最終出路。

3.2 河南省小麥農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀演變

前人研究表明，關(guān)中地區(qū)的小麥產(chǎn)量從1 875 kg·hm-2上升到8 250 kg·hm-2，單位面積穗數(shù)從390穗·m-2提高到645穗·m-2，穗粒重從0.95 g提高到1.40 g，株高從130 cm降低到78 cm[10]。山東省審定品種產(chǎn)量年均提高61.65 kg·hm-2(1999-2010)、83.30 kg·hm-2(2001-2017)，生育期縮短0.57 d、0.48 d，單位面積穗數(shù)增加，粒重顯著上升，成穗率上升、株高下降[4，11]。2001-2012年黃淮南片國(guó)審小麥品種的產(chǎn)量從6 948.0 kg·hm-2增加到7 426.5 kg·hm-2，單位面積穗數(shù)從592.5穗·m-2增加到649.5穗·m-2，千粒重從37.3 g增加到43.9 g[15]。1981-2012年河南省小麥產(chǎn)量從5 319.9 kg·hm-2增加到6 839.3 kg·hm-2，單位面積穗數(shù)從606.9穗·m-2下降到577.8穗·m-2，穗粒數(shù)從32.5粒增加到35.4粒，千粒重從37.2 g增加到42.5 g，生育期從233.0 d縮短到218.5 d，株高從86.0cm下降到79.8 cm[9]。2005-2012年河南省小麥冬水組參試品系產(chǎn)量年均提高40.529 kg·hm-2，千粒重年均增長(zhǎng)0.770 3 mg、穗數(shù)和穗粒數(shù)呈下降趨勢(shì)[5]。2008-2018年黃淮冬麥區(qū)旱肥地區(qū)試小麥參試品系的成熟期年均延遲0.327 4 d；抽穗期年均延遲0.462 5 d；株高年均增加0.623 2 cm；全生育期年均減少 0.635 6 d[18]。1988-2008年河南省小麥區(qū)試冬水組參試品系的抽穗期年均提前0.544 4 d，成熟期年均提前0.198 4 d，全生育期減少0.742 9 d，株高降低0.190 2 cm，產(chǎn)量增加79.4 kg·hm-2，單位面積穗數(shù)減少2.379穗·m-2，穗粒數(shù)增加 0.264 8粒，千粒重增加0.389 9 g[3]。

從本研究結(jié)果看，2001-2020年，河南省小麥品種單產(chǎn)、千粒重、穗粒數(shù)穩(wěn)步增長(zhǎng)，生育期延長(zhǎng)，株高變化較小。其中，半冬性品種產(chǎn)量增加了610 kg·hm-2，弱春性品種增加了672.8 kg·hm-2。半冬性品種生育期延長(zhǎng)了3.3 d，弱春性品種延長(zhǎng)了5 d。半冬性品種穗粒數(shù)3.3粒，弱春性品種增加了3.4粒。半冬性品種千粒重增加了4.7 g，弱春性品種增加了1.7 g。兩類品種的株高基本不變。這與前人的研究結(jié)果基本相同，說(shuō)明河南省近年來(lái)小麥的產(chǎn)量提升可能是由于品種生育期延長(zhǎng)、穗粒數(shù)增加、千粒重提高等因素共同作用的結(jié)果。

3.3 河南省小麥品質(zhì)性狀演變

當(dāng)前，我國(guó)小麥品種以中筋品種為主，中強(qiáng)筋(含強(qiáng)筋)較少、弱筋品種最少。2001-2014年四川省審定的124個(gè)小麥品種中，僅有8個(gè)中強(qiáng)筋(含強(qiáng)筋)和5個(gè)弱筋品種[19]。2008-2018年四川省審定的100個(gè)品種中僅有1個(gè)強(qiáng)筋品種和10個(gè)弱筋品種[13]。1999-2010年山東省審定的55個(gè)品種中，僅有7個(gè)優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋品種[4]。2006-2016年，749個(gè)河南省小麥參試材料中，125個(gè)(16.7%)達(dá)到中強(qiáng)筋以上標(biāo)準(zhǔn)，18個(gè)(2.4%)達(dá)到弱筋標(biāo)準(zhǔn)[20]。從本研究結(jié)果看，426個(gè)審定品種中，36個(gè)為中強(qiáng)筋(含12個(gè)強(qiáng)筋)品種，占比僅 6.48%；2個(gè)弱筋品種，占比僅0.36%；中筋品種有388個(gè)，占比91.1%。這說(shuō)明河南省小麥品種結(jié)構(gòu)與其他麥區(qū)基本相同。

單一指標(biāo)達(dá)標(biāo)品種多、綜合指標(biāo)達(dá)標(biāo)品種少、品質(zhì)結(jié)構(gòu)不平衡。2006-2016年河南省小麥區(qū)試的749個(gè)參試品系中，715個(gè)品系的蛋白質(zhì)含量、619個(gè)品系的濕面筋含量、501個(gè)品系的吸水量、130個(gè)品系的穩(wěn)定時(shí)間達(dá)到中強(qiáng)筋以上標(biāo)準(zhǔn)，但綜合指標(biāo)達(dá)標(biāo)的中強(qiáng)筋(含強(qiáng)筋)品種僅有125個(gè)[20]。2008-2018年四川省審定的100個(gè)小麥品種中，37個(gè)品系的蛋白質(zhì)含量、19個(gè)品種的濕面筋含量、30個(gè)品種的吸水量、5個(gè)品系的穩(wěn)定時(shí)間達(dá)到達(dá)到強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)，但綜合指標(biāo)達(dá)標(biāo)品種只有1個(gè)[13]。從本研究結(jié)果看，有410個(gè)品種的蛋白質(zhì)含量、334個(gè)品種的濕面筋含量、56個(gè)品種的穩(wěn)定時(shí)間、251個(gè)品種的吸水量達(dá)到了中強(qiáng)筋及以上小麥的品質(zhì)要求，但綜合指標(biāo)全部達(dá)標(biāo)的僅有12個(gè)強(qiáng)筋和24個(gè)中強(qiáng)筋品種，以及鄭麥004和太空5號(hào)等2個(gè)弱筋品種。

近年來(lái)小麥品種的品質(zhì)改良富有成效。2001-2014年，四川小麥的沉降值從30.07 mL遞增到36.88 mL，穩(wěn)定時(shí)間從3.42 min增加到4.31 min[19]。2006-2016年河南省參試品種(系)的穩(wěn)定時(shí)間從3.6 min增長(zhǎng)到5.0 min、硬度指數(shù)從57增加到66、沉淀值從50.6增加到58.9 mL[20]。河南省審定品種的穩(wěn)定時(shí)間從1980-2002年的4.35 min增長(zhǎng)到2009-2014年的 5.73 min[11]。從本研究結(jié)果看，品種的穩(wěn)定時(shí)間提高，容重、蛋白質(zhì)含量、吸水量變化較小，濕面筋含量下降。其中，半冬性品種的穩(wěn)定時(shí)間從2.7 min升至5.3 min，弱春性品種的穩(wěn)定時(shí)間從4.2 min(除去鄭麥9023后)升至4.9 min。這與前人的研究結(jié)果基本一致。

3.4 河南省未來(lái)小麥育種途徑探討

種子是農(nóng)業(yè)的芯片，保障糧食安全是農(nóng)業(yè)科技工作者的歷史使命與時(shí)代擔(dān)當(dāng)，因此，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)始終是小麥育種的主要目標(biāo)。前人對(duì)農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性進(jìn)行了大量的研究。孟麗梅等[18]研究認(rèn)為，旱地小麥的株高與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，成熟期與有效穗數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，穗粒數(shù)、有效穗數(shù)與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；三要素對(duì)產(chǎn)量的影響依次為：有效穗(0.538 8)>千粒重(0.462 7)>穗粒數(shù)(0.392 8)。曹廷杰等[3]認(rèn)為，三要素對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大小順序依次為：千粒重(0.742 6)>穗粒數(shù)(0.706 4)>有效穗(-0.166 3)。

本研究表明，產(chǎn)量與產(chǎn)量增幅、生育期、株高、穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重均呈極顯著正相關(guān)。從產(chǎn)量三要素看，穗數(shù)與穗粒數(shù)、千粒重均呈極顯著負(fù)相關(guān)，穗粒數(shù)與千粒重呈不顯著負(fù)相關(guān)。高產(chǎn)組(前20)比低產(chǎn)組(后20)品種的產(chǎn)量高1 996.4 kg·hm-2，生育期延長(zhǎng)10.6 d，穗數(shù)多33.8 個(gè)·m-2，穗粒數(shù)多2.7粒，千粒重高3.7 g。說(shuō)明生育期的延長(zhǎng)和穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重的增加均能提高產(chǎn)量。但近年來(lái)，河南小麥品種的株高、穗數(shù)變化不大，說(shuō)明株型改良已遭遇瓶頸，而高產(chǎn)品種特別是半冬性品種成熟較晚、生育期延長(zhǎng)，不僅易使品種遭受后期干熱風(fēng)等逆境影響，而且不利于下茬作物播種。因此，今后的河南小麥育種應(yīng)從穩(wěn)定單位面積穗數(shù)、增加穗粒數(shù)、提高千粒重、增強(qiáng)品種抗倒伏能力等方面進(jìn)行突破。

優(yōu)質(zhì)專用既是農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要，也是供給側(cè)改革、鄉(xiāng)村振興的內(nèi)在要求。在提高小麥品種單產(chǎn)潛力的同時(shí)，必須兼顧品質(zhì)的不斷提高。目前，生產(chǎn)急需品種已由單一的高產(chǎn)品種轉(zhuǎn)變?yōu)榧雀弋a(chǎn)又優(yōu)質(zhì)的、抗倒抗病能力強(qiáng)、管理簡(jiǎn)單、適于大規(guī)模機(jī)械化收獲的品種[2]。本研究認(rèn)為，產(chǎn)量除與濕面筋含量不顯著正相關(guān)外，與其他品質(zhì)指標(biāo)均呈不顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。單位面積穗數(shù)與容重、穩(wěn)定時(shí)間均呈極顯著正相關(guān)，與濕面筋含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。穗粒數(shù)與容重呈極顯著負(fù)相關(guān)，與穩(wěn)定時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)。千粒重除與濕面筋含量呈極顯著正相關(guān)外，與其他品質(zhì)性狀均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且千粒重與容重、穩(wěn)定時(shí)間均呈極顯著負(fù)相關(guān)。這表明產(chǎn)量與品質(zhì)性狀間存在一定程度的負(fù)相關(guān)，二者協(xié)調(diào)改良的難度較大。但是，高產(chǎn)品種(前20)中蛋白質(zhì)含量最高達(dá)15.9%、濕面筋含量最高達(dá)33.4%、穩(wěn)定時(shí)間最長(zhǎng)為19.8 min、吸水量最高為65.8%，穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)的品種(前20)中最高產(chǎn)量達(dá)到8 722.5 kg·hm-2、單位面積穗數(shù)達(dá)675穗·m-2，穗粒數(shù)達(dá)45粒，千粒重達(dá)55 g。說(shuō)明進(jìn)一步改良高產(chǎn)品種的品質(zhì)或是提高優(yōu)質(zhì)品種的產(chǎn)量都是可行的，這也與前人的研究基本一致[4]。

4 結(jié) 論

(1)品種審定數(shù)量加速上升，企業(yè)已成為育種的主導(dǎo)力量，但品種選育仍以品種間雜交為主，且資源利用集中、同質(zhì)化嚴(yán)重。

(2)河南小麥呈現(xiàn)“單產(chǎn)、千粒重、穗粒數(shù)穩(wěn)步增長(zhǎng)，生育期延長(zhǎng)”的趨勢(shì)。

(3)審定小麥品種以中筋為主，中強(qiáng)筋(含強(qiáng)筋)較少、弱筋最少；單一指標(biāo)達(dá)標(biāo)品種多，綜合指標(biāo)達(dá)標(biāo)品種少，品質(zhì)結(jié)構(gòu)不平衡。

(4)提高優(yōu)質(zhì)品種的產(chǎn)量或改良高產(chǎn)品種的品質(zhì)是小麥品種產(chǎn)量、品質(zhì)協(xié)同提升的主要路徑。河南省小麥育種應(yīng)根據(jù)三要素的形成順序，結(jié)合河南生態(tài)特點(diǎn)，選擇高生物產(chǎn)量(株高80～85 cm)，適宜群體(550萬(wàn)～660萬(wàn)穗·hm-2)，高結(jié)實(shí)率(穗粒數(shù)35～40粒)，高千粒重(≥45 g)的中大穗品種，同時(shí)重點(diǎn)改良蛋白質(zhì)質(zhì)量、保證各品質(zhì)性狀的協(xié)調(diào)發(fā)展。