小麥抗穗發(fā)芽育種大田選種方法研究①

董策，肖磊，謝淑芹，張希太

邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 河北 邯鄲 056001

冬小麥成熟期遭遇連續(xù)陰雨天氣， 導(dǎo)致麥粒在穗上發(fā)芽(穗發(fā)芽)， 是一種嚴(yán)重的氣候災(zāi)害． 聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計， 全世界每年因穗發(fā)芽造成的損失約為世界小麥總產(chǎn)量的20%[1]． 我國小麥面積的85%都存在穗發(fā)芽隱患， 黃淮麥區(qū)、 長江中下游麥區(qū)曾多次發(fā)生大面積小麥穗發(fā)芽災(zāi)害， 西南冬麥區(qū)及東北春麥區(qū)穗發(fā)芽災(zāi)害也頻繁發(fā)生[2]．

小麥穗發(fā)芽后不僅產(chǎn)量降低， 更主要是造成品質(zhì)嚴(yán)重變劣， 喪失食用、 加工價值． 穗發(fā)芽災(zāi)害是當(dāng)前小麥生產(chǎn)的重大隱患之一， 不發(fā)則已， 一發(fā)則損失慘重． 穗發(fā)芽災(zāi)害發(fā)生的外因是連續(xù)陰雨和潮濕的氣候， 內(nèi)因是小麥品種本身的抗性差． 當(dāng)今科技影響還不能控制氣候， 通過抗穗發(fā)芽育種來提高小麥品種自身的抗性， 才是從根本上消除穗發(fā)芽隱患的有效手段[3]．

當(dāng)前小麥抗穗發(fā)芽育種存在兩個技術(shù)瓶頸： 一是小麥抗穗發(fā)芽種質(zhì)資源匱乏； 另一個是小麥抗穗發(fā)芽育種后代材料的大田抗穗發(fā)芽定向選擇困難， 因為小麥穗發(fā)芽氣候災(zāi)害不是每年都發(fā)生的． 這就要求育種工作者創(chuàng)制一種方法在非小麥穗發(fā)芽災(zāi)害年份有效地淘汰不抗穗發(fā)芽(或抗性較差)的育種后代材料， 保留穗發(fā)芽抗性好的后代材料， 實現(xiàn)育種圃抗穗發(fā)芽性狀的定向選擇．

小麥抗穗發(fā)芽育種后代群體材料最理想的選種鑒定方法是小麥成熟時遇到連續(xù)的陰雨天氣誘發(fā)穗發(fā)芽災(zāi)害發(fā)生， 在大田中進(jìn)行自然選擇鑒定[4]， 但我們并不期望這種損失嚴(yán)重的氣候災(zāi)害發(fā)生． 在過去的小麥抗穗發(fā)芽育種材料的選擇鑒定中， 我國科技工作者發(fā)明了多種方法， 總結(jié)起來大致有兩類： 一種是“離體鑒定法”， 就是在室內(nèi)建造人工發(fā)芽床、 人工氣候箱、 濕沙桶等， 將小麥抗穗發(fā)芽育種后代群體材料從大田收回放(埋)入其中， 人工模擬連續(xù)陰雨的潮濕氣候環(huán)境， 培養(yǎng)一段時間后， 手工剝?nèi)ヒ寻l(fā)芽的籽粒， 留下未發(fā)芽的籽粒作為抗穗發(fā)芽的后代入選材料[4-7]． 這種鑒定法存在以下缺陷： ①小麥種子的蠟熟后期， 麥穗脫離植株體后影響種子的后成熟， 容易引起穗子霉?fàn)€， 籽粒壞死致使選擇鑒定結(jié)果不夠準(zhǔn)確； ②室內(nèi)選擇鑒定， 取材量受到限制， 獲得抗穗發(fā)芽資源的幾率降低； ③室內(nèi)環(huán)境和田間環(huán)境相比差異大， 不能很好地反映后代材料的田間抗性． 另一種是“大田連體選擇鑒定法”， 就是小麥成熟后不收割， 在大田中等待秋季連綿的秋雨， 進(jìn)行自然選擇鑒定[4]． 該方法雖然利用了大田自然環(huán)境， 采用連體選擇鑒定， 保證了小麥種子的后成熟， 適合大量后代群體材料的選擇鑒定但也存在嚴(yán)重的缺陷： ①延長了選擇鑒定周期， 影響了下茬秋季作物的種植； ②小麥種子成熟后在大田植株上需要長時間的等待秋雨， 部分抗穗發(fā)芽的種子在等待過程中休眠期已過， 選擇鑒定結(jié)果不準(zhǔn)確； ③降秋雨時大田的溫濕度和初夏降雨時的溫濕度有很大的不同， 造成鑒定結(jié)果不夠準(zhǔn)確， 因此該方法只是設(shè)想至今未見應(yīng)用報道． 亦有人在大田中搭建面積1 m2， 高度為1.5 m的密閉塑料罩室， 配合遮陽板和噴水模擬降雨對育成品種進(jìn)行大田穗發(fā)芽率活體測定[8]． 該方法只適合大田中個別小面積種植材料的鑒定， 不適合大面積種植的抗穗發(fā)芽育種后代材料的選種．

隨著分子生物學(xué)的發(fā)展和對小麥穗發(fā)芽抗性機(jī)制與抗性基因的深入研究， 誕生了一些與小麥穗發(fā)芽抗性基因相關(guān)的分子標(biāo)記鑒定技術(shù)． 該技術(shù)雖然先進(jìn)， 但就當(dāng)前的情況應(yīng)用于抗穗發(fā)芽育種選種還是受到了很大的限制． ①目前開發(fā)成功的分子標(biāo)記大多是針對小麥穗發(fā)芽抗性這種數(shù)量性狀的非主效基因的[9]； ②這些非主效基因有顯隱性之分[5]， 檢測到分子標(biāo)記的其表型不一定有抗性或不一定能穩(wěn)定遺傳； ③大多數(shù)分子標(biāo)記的普遍有效性還需要進(jìn)一步驗證[10-13]； ④分子標(biāo)記鑒定技術(shù)更適合抗穗發(fā)芽基因已經(jīng)純合的高代品系的鑒定， 而不能應(yīng)用于基因嚴(yán)重雜合、 性狀瘋狂分離的低代材料的鑒定， 因為低代材料一個麥穗的不同麥粒之間都存在著抗與不抗穗發(fā)芽的基因型與表現(xiàn)型．

在小麥抗穗發(fā)芽育種低代材料(F2，F(xiàn)3，F(xiàn)4代)選種時， 如何能夠準(zhǔn)確、 高效地淘汰掉不抗穗發(fā)芽的后代材料， 保留抗穗發(fā)芽的后代材料， 促使抗穗發(fā)芽基因的純合， 目前亟需研發(fā)一種簡單、 實用的穗發(fā)芽抗性定向選種新方法． 于是我們在小麥種子的蠟熟后期， 在小麥抗穗發(fā)芽育種的F2代選種圃中， 對抗穗發(fā)芽育種小麥植株進(jìn)行了穗部噴水套袋保濕選種方法的研究．

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料是邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥分子育種研究室小麥抗穗發(fā)芽育種田中的(Ksfy2×邯3992)F2代群體． Ksfy2為該研究室自創(chuàng)的小麥高抗穗發(fā)芽種質(zhì)資源系， 經(jīng)農(nóng)業(yè)部谷物產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險評估實驗室(北京)鑒定其穗發(fā)芽率為0， 是一個高抗穗發(fā)芽的小麥種質(zhì)資源， 但也有植株較高、 抗倒性較差、 千粒質(zhì)量低等缺點(diǎn)； 邯3992是該研究室自育的小麥品系， 其除抗穗發(fā)芽性較差外， 具有突出的豐產(chǎn)性、 矮稈抗倒性好、 千粒質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)． 將(Ksfy2×邯3992)F1代材料全部混收， F2代群體播種密度為行距20 cm， 株距5 cm， 從F2代開始對抗穗發(fā)芽特性進(jìn)行定向選擇． 本研究的各種試驗(包括大田試驗)所用材料都是(Ksfy2×邯3992)F2代， 需進(jìn)行3年重復(fù)試驗的， 第2，3年仍然采用(Ksfy2×邯3992)F1的冷藏種子來播種F2代． 抗穗發(fā)芽F5代后基因基本趨于純合， 性狀趨于穩(wěn)定后再從已穩(wěn)定抗穗發(fā)芽的F5代中選擇其他綜合農(nóng)藝性狀好的單株定向選擇種植進(jìn)行株系比較．

1.2 麥穗的附著水率測定

1.2.1 麥穗浸水試驗

浸水處理Ⅰ～Ⅺ分別對應(yīng)每升自來水中加入非離子型表面活性劑吐溫-80(廣東華納化工有限公司)0 μL，100 μL，200 μL，300 μL，400 μL，500 μL，600 μL，700 μL，800 μL，900 μL，1 000 μL， 共11個處理． 剪取臘熟期的麥穗660穗， 每20個麥穗扎成1把， 共扎成33把． 每浸水處理3把， 分成A，B，C 3個重復(fù)組， 每組11把， 分別進(jìn)行浸水試驗． 浸水前先用電子分析天平測定每把麥穗的質(zhì)量為AmⅠ，AmⅡ，…，AmⅪ；BmⅠ，BmⅡ，…，BmⅪ；CmⅠ，CmⅡ，…，CmⅪ． 然后按每組一個批次將整把麥穗迅速浸入對應(yīng)的水處理中， 浸泡3 min后將麥穗把迅速從水中提出懸掛控水至無水滴淌下時， 用電子分析天平分別測定各組浸水后麥穗把的質(zhì)量AMⅠ，AMⅡ，…，AMⅪ；BMⅠ，BMⅡ，…，BMⅪ；CMⅠ，CMⅡ，…，CMⅪ．

1.2.2 麥穗的附著水率計算

A組各處理麥穗的附著水率A/%=(AM-Am)/Am×100， 式中，AM為各處理麥穗浸水后的質(zhì)量，Am為各處理麥穗浸水前的質(zhì)量， 同樣方法計算B組、 C組各處理麥穗的附著水率．

1.3 選種圃穗部套袋保濕試驗

1.3.1 套塑料袋大小規(guī)格與套入麥穗個數(shù)試驗

試驗采用的塑料袋(購自邯鄲市農(nóng)業(yè)科技貿(mào)易城市場)規(guī)格分別為10 cm×10 cm，20 cm×20 cm，30 cm×30 cm，40 cm×40 cm，50 cm×50 cm，60 cm×60 cm，70 cm×70 cm，80 cm×80 cm，90 cm×90 cm，100 cm×100 cm． 每袋套入麥穗數(shù)量(穗)分別為10，20，30，40，50，60，70，80，90，100，110，120，130，140，150，160，170，180，190，200，250，300，350，400，450，500． 試驗時間在小麥揚(yáng)花后35～40 d， 小麥種子的蠟熟后期． 試驗地點(diǎn)在該研究室試驗田的小麥抗穗發(fā)芽育種選種圃中進(jìn)行． 因塑料袋規(guī)格太小不能裝入較多數(shù)量麥穗的和因塑料袋規(guī)格太大裝入麥穗數(shù)量多跨行太長不能嚴(yán)密封口的不進(jìn)行試驗以外， 其他各規(guī)格大小的塑料袋針對每個能裝入又能嚴(yán)密封口的麥穗數(shù)量都套裝100袋， 至小麥?zhǔn)崭钋罢{(diào)查各規(guī)格大小的塑料袋所套小麥植株的倒伏情況． 連續(xù)3年進(jìn)行重復(fù)試驗， 計算各規(guī)格大小的塑料袋3年所套小麥植株倒伏率數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析．

1.3.2 套塑料袋顏色(白色、 黑色、 銀色、 黑色塑料袋外包銀色反光膜)對袋內(nèi)溫度影響試驗

在小麥揚(yáng)花后35～40 d， 小麥種子的蠟熟后期， 選擇天氣晴朗、 陽光明媚的日子， 采用經(jīng)本文1.3.1部分試驗適宜塑料袋規(guī)格40 cm×40 cm的白色塑料袋、 黑色塑料袋、 銀色塑料袋、 黑色塑料袋外包銀色反光膜(購自邯鄲市農(nóng)業(yè)科技貿(mào)易城市場)， 分別套住選種圃中生長的小麥植株的穗部， 每袋套入50個麥穗． 將電子溫度計(TPM-10型)的測量探頭包藏在麥穗中間封閉在塑料袋的內(nèi)部， 不要讓溫度計的測量探頭接觸塑料袋膜壁或麥穗， 將塑料袋的口封閉嚴(yán)緊． 套好后打開電子溫度計開關(guān)開始測量， 記錄每天8～20時， 每間隔30 min， 同一時刻4種塑料袋內(nèi)部麥穗處的溫度(Tb，Th，Ty，Thy)和塑料袋外部的大田溫度(Tw)的值(可將5個電子溫度計的液晶顯示屏編號， 集中放在一起， 拍照記錄同一時刻的溫度值)． 選3個天氣狀況相仿的日子重復(fù)上述試驗， 所測得的溫度數(shù)據(jù)為3次重復(fù)， 將3 d同一時間點(diǎn)所測得的溫度值算術(shù)平均后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析．

1.3.3 加入不同吸水量的保濕海綿對袋內(nèi)濕度的影響試驗

在大田環(huán)境下， 采用經(jīng)本文1.3.1和1.3.2部分試驗篩選出的合適的塑料袋顏色、 規(guī)格與每袋套入的麥穗數(shù)量， 采用本文1.2部分試驗的能使麥穗附著水量最高的水噴透麥穗． 然后在塑料袋內(nèi)分別按不同的吸水量0 mL，100 mL，200 mL，300 mL，400 mL，500 mL，600 mL，700 mL，800 mL，900 mL，1 000 mL加入吸水海綿塊． 將電子溫濕度計(西瑪AS847型)的測量探頭也封閉在塑料袋內(nèi)部， 不要讓電子溫濕度計的測量探頭接觸塑料袋膜壁或麥穗， 保證測量探頭的感應(yīng)點(diǎn)周圍為空氣， 將塑料袋的口封閉嚴(yán)緊．

電子溫濕度計每天所測得的是各海綿吸水量處理袋內(nèi)的相對濕度， 只有在相同的溫度和大氣壓下所測得的相對濕度值之間才有可比性． 在同一大田環(huán)境下塑料袋內(nèi)的大氣壓都是相同的， 袋內(nèi)相對濕度的測定溫度統(tǒng)一采用本文1.3.2部分的平均溫度(Thy=28.3 ℃)， 連續(xù)7 d， 每天8～20時， 在大田中觀察并記錄各海綿吸水量處理袋內(nèi)溫度達(dá)到28.3 ℃時的相對濕度值并進(jìn)行比較．

1.4 小麥“大田穗部噴水套袋保濕抗穗發(fā)芽選種法”及選種試驗

1.4.1 小麥“大田穗部噴水套袋保濕抗穗發(fā)芽選種法”技術(shù)內(nèi)容

在非小麥穗發(fā)芽災(zāi)害年份， 在抗穗發(fā)芽育種田選種圃中： ①于小麥揚(yáng)花后35～40 d， 小麥種子的蠟熟后期， 用0.04%(體積分?jǐn)?shù))的吐溫-80水溶液(1.2部分試驗結(jié)果)將活體小麥植株穗部噴濕噴透； ②利用外包銀色反光膜的40 cm×40 cm規(guī)格的黑色塑料袋(1.3.1和1.3.2部分試驗結(jié)果)， 每袋罩入50穗噴透水的麥穗； ③在塑料袋中加入300 mL吸水量保濕海綿塊(1.3.3部分試驗結(jié)果)后將塑料袋口扎緊， 使塑料袋罩室內(nèi)處于密封高濕度狀態(tài)， 保濕5～7 d(保濕期的長短可根據(jù)對材料選擇壓的大小酌情掌握)； ④打開并去除塑料袋， 讓經(jīng)過保濕處理的麥穗在大田小麥植株上風(fēng)曬干燥； ⑤將經(jīng)過風(fēng)曬干燥后的麥穗脫粒保存種子， 留作下一代播種． 不抗穗發(fā)芽的小麥種子， 在經(jīng)過田間套塑料袋保濕過程中已經(jīng)穗發(fā)芽， 去掉塑料袋風(fēng)曬干燥后不能再次發(fā)芽而自動淘汰； 抗穗發(fā)芽的小麥種子在經(jīng)過田間套塑料袋保濕過程中未發(fā)芽， 去掉塑料袋風(fēng)曬干燥保存至休眠期過后仍能正常發(fā)芽出苗而自動保留(一捂一曬， 自然淘汰)．

1.4.2 “大田穗部噴水套袋保濕法”選種效果驗證及與傳統(tǒng)方法的比較

小麥揚(yáng)花后35～40 d， 小麥種子的蠟熟后期， 在該研究室小麥抗穗發(fā)芽育種試驗田(Ksfy2×邯3992)F2代群體選種圃中， 采用1.4.1部分小麥“大田穗部噴水套袋保濕抗穗發(fā)芽選種法”進(jìn)行選種； 另將育種田(Ksfy2×邯3992)F2代群體的部分麥穗割下， 利用文獻(xiàn)[4]的3.1部分所述的“人工簡易發(fā)芽床法”進(jìn)行鑒定選種． 7d后分別取樣剝粒并統(tǒng)計經(jīng)兩種方法處理后材料已發(fā)芽的麥粒數(shù)(種胚膨大脹破種皮的麥粒統(tǒng)計為已發(fā)芽)和未發(fā)芽的麥粒數(shù)； 將已發(fā)芽和未發(fā)芽的麥粒盡快曬(烘)干， 然后立即取部分已發(fā)芽和未發(fā)芽的麥粒分別在培養(yǎng)皿中進(jìn)行第1次發(fā)芽試驗， 統(tǒng)計發(fā)芽率． 主要驗證選出的未穗發(fā)芽的麥粒是否真抗穗發(fā)芽和已穗發(fā)芽的麥粒是否還能二次發(fā)芽； 將剩余的已穗發(fā)芽和未穗發(fā)芽的麥粒分別保存到當(dāng)年10月初， 在小麥大田播種前， 在培養(yǎng)皿中進(jìn)行第2次發(fā)芽試驗并分別統(tǒng)計其發(fā)芽率． 主要驗證未穗發(fā)芽的麥粒休眠期過后能否正常發(fā)芽和已穗發(fā)芽的麥粒經(jīng)過長期保存后是否能二次發(fā)芽．

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 麥穗附著水率測定結(jié)果

通過對表1中3個重復(fù)麥穗附著水率的統(tǒng)計分析， 3個重復(fù)間F值為0.19， 遠(yuǎn)小于理論F0.01=5.85， 因此重復(fù)間麥穗的附著水率差異無統(tǒng)計學(xué)意義； 11個吐溫-80處理間F值為100.09， 遠(yuǎn)大于理論F0.01=3.37， 因此吐溫-80處理間的麥穗附著水率差異有統(tǒng)計學(xué)意義． 11個吐溫-80處理間麥穗附著水率的最小顯著差數(shù)LSD0.05=2.45，t0.05=2.086和LSD0.01=3.34，t0.01=2.845． 經(jīng)比較分析各吐溫-80處理麥穗附著水率的平均值， 處理Ⅰ， Ⅱ， Ⅲ， Ⅳ， Ⅴ間差異有統(tǒng)計學(xué)意義， 處理Ⅴ， Ⅵ， Ⅶ， Ⅷ， Ⅸ， Ⅹ， Ⅺ間差異無統(tǒng)計學(xué)意義．

表1 不同吐溫-80浸水處理麥穗的附著水率

小麥臘熟期的麥穗浸水試驗數(shù)據(jù)表明， 在水中加入微量的非離子型表面活性劑吐溫-80后， 水分子間的表面張力大大降低， 可使水膜均勻附著在麥穗的表面， 能夠顯著提高麥穗的附著水率． 當(dāng)用含0.04%吐溫-80(每升水中加入400 μL吐溫-80)的水浸麥穗時， 麥穗的附著水率能夠達(dá)到48.98%， 當(dāng)繼續(xù)增加吐溫-80的量時， 所浸麥穗的附著水率沒有顯著變化． 因此在噴濕麥穗時宜采用0.04%的吐溫-80水溶液， 效果最佳又節(jié)約成本．

2.2 保濕塑料袋規(guī)格大小與套入麥穗數(shù)量對小麥植株倒伏率的影響

由表2中不同規(guī)格大小的保濕塑料袋在套入不同數(shù)量的麥穗后， 小麥植株(簇)3年的大田平均倒伏率試驗數(shù)據(jù)可知： 在大田利用套袋保濕時， 對塑料袋的大小規(guī)格以及每袋套入麥穗的數(shù)量是有一定要求的． 塑料袋太大時， 每袋能套入的麥穗數(shù)量多但跨行較長， 塑料袋口難以封嚴(yán)， 保濕效果差； 同時由于塑料袋太大， 在大田中的風(fēng)阻也大， 遇風(fēng)容易造成小麥植株(簇)倒伏， 影響小麥種子的后熟而失去大田活體選種的意義． 塑料袋尺寸太小時， 每袋套入麥穗的數(shù)量太少， 雖然植株(簇)不易倒伏但工作效率低下． 分析表2我們連續(xù)3年的大田試驗數(shù)據(jù)可知， 在大田利用穗部套袋保濕時， 采用40 cm×40 cm規(guī)格的塑料袋， 每袋套入50穗為宜， 這樣保濕塑料袋既容易封口嚴(yán)密又不容易造成小麥植株(簇)倒伏， 工作效率高．

表2 不同大小規(guī)格的塑料袋套入不同麥穗個數(shù)后植株的大田倒伏率

2.3 保濕塑料袋顏色對袋內(nèi)溫度影響試驗結(jié)果

表3數(shù)據(jù)可知， 套塑料袋顏色(白色、 黑色、 銀色、 黑色塑料袋外包銀色反光膜)對袋內(nèi)的溫度變化有較大的影響． 白色塑料袋透光率好， 因此袋內(nèi)的溫室效應(yīng)強(qiáng)， 在陽光照射下的不同時間節(jié)點(diǎn)， 袋內(nèi)的溫度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外界溫度． 黑色塑料袋能遮擋住大部分陽光， 有效降低了塑料袋內(nèi)的溫室效應(yīng)， 在大田陽光照射下黑色塑料袋內(nèi)的溫度雖然高于外界溫度但卻低于白色塑料袋內(nèi)的溫度． 銀色塑料袋反射了大部分陽光， 只有微量的陽光透入銀色塑料袋， 但仍然有一定的溫室效應(yīng)， 在大田陽光照射下銀色塑料袋內(nèi)的溫度仍高于外界溫度但較白色、 黑色塑料袋內(nèi)的溫度低． 外包銀色反光膜的黑色塑料袋， 由于銀色反光膜反射了大部分太陽光， 透過的小部分太陽光又被黑色塑料袋所遮擋， 其袋內(nèi)的溫室效應(yīng)更低． 14時前， 外界溫度逐漸升高時其袋內(nèi)溫度也隨之而升高， 但一直略低于外界溫度； 14時以后， 外界溫度逐漸降低時其袋內(nèi)的溫度隨著外界溫度而降低， 但一直略高于外界溫度． 一天內(nèi)外包銀色反光膜黑色塑料袋內(nèi)的積溫更接近于外界積溫， 因此， 在利用穗部噴水套袋保濕法進(jìn)行大田抗穗發(fā)芽選種時宜采用外包銀色反光膜的黑色塑料袋．

表3 3日同一時刻不同顏色塑料袋中所測溫度數(shù)據(jù)的平均值

2.4 加入不同吸水量的保濕海綿對袋內(nèi)濕度的影響試驗結(jié)果

表4數(shù)據(jù)為在大田相同的大氣壓強(qiáng)環(huán)境下， 每天在28.3 ℃的溫度下測得的不同吸水量保濕海綿處理塑料袋內(nèi)的相對濕度值． 通過比較分析表4中1～7 d的測量數(shù)據(jù)可知， 在保濕塑料袋中加入不同吸水量的保濕海綿后大大提高了保濕效果． 不加保濕海綿僅用水噴濕透麥穗的處理， 第1 d保濕塑料袋內(nèi)的相對濕度能保持在90%以上， 從第2 d開始塑料袋內(nèi)相對濕度迅速降低； 當(dāng)加入吸水保濕海綿后， 保濕塑料袋內(nèi)的保濕效果明顯改善． 隨著加入保濕海綿吸水量的增加， 塑料袋內(nèi)保濕時間越長． 當(dāng)加入海綿塊的吸水量低于300 mL時， 保濕時間較短， 不能滿足連續(xù)7 d保持塑料袋內(nèi)90%以上相對濕度的要求； 當(dāng)加入海綿塊的吸水量高于300 mL時， 雖然保濕效果好， 但增加了塑料袋內(nèi)的質(zhì)量， 在大田中遇風(fēng)容易造成小麥植株的倒伏； 加入300 mL吸水量的保濕海綿處理既能使塑料袋內(nèi)保持1～7 d， 90%以上的相對濕度， 又不至于過分增加塑料袋內(nèi)的質(zhì)量而造成小麥植株倒伏． 因此， 在利用穗部噴水套袋保濕法進(jìn)行大田抗穗發(fā)芽選種時， 加入吸水300 mL的保濕海綿塊為宜．

表4 在28.3 ℃溫度下1～7 d各吸水量的保濕海綿處理袋內(nèi)的相對濕度 /%

2.5 “大田穗部噴水套袋保濕法”和“人工簡易發(fā)芽床法”選種驗證與比較

對采用“大田穗部噴水套袋保濕法”和“人工簡易發(fā)芽床法”兩種方法連續(xù)進(jìn)行7 d抗穗發(fā)芽定向選擇， 對獲得的抗穗發(fā)芽材料進(jìn)行穗發(fā)芽率和霉?fàn)€粒率測定， 所得的數(shù)據(jù)見表5． 對表5兩種方法選出材料的穗發(fā)芽率進(jìn)行方差分析與t檢驗， 標(biāo)準(zhǔn)差SD=1.254，t0.01=9.925>t0.05=4.303>t=3.473， 說明這兩種選擇方法對相同世代育種材料進(jìn)行抗穗發(fā)芽選擇， 選出的抗穗發(fā)芽材料的穗發(fā)芽率差異無統(tǒng)計學(xué)意義； 對表5中兩種方法選出材料的霉?fàn)€粒率數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析與t檢驗， 標(biāo)準(zhǔn)差SD=0.834，t0.01=9.925>t0.05=4.303>t=-11.92， 說明這兩種選擇方法對相同世代育種材料進(jìn)行抗穗發(fā)芽選擇， 選出的抗穗發(fā)芽材料的霉?fàn)€粒率， “大田穗部噴水套袋保濕法”極顯著低于“人工簡易發(fā)芽床法”．

表5 兩種方法選擇鑒定7 d后選種材料的穗發(fā)芽率與霉?fàn)€粒率

經(jīng)“大田穗部噴水套袋保濕法”和“人工簡易發(fā)芽床法”抗穗發(fā)芽育種后代材料選種鑒定后， 已穗發(fā)芽的種子和未穗發(fā)芽的種子烘(曬)干后進(jìn)行的兩次培養(yǎng)皿發(fā)芽試驗數(shù)據(jù)見表6． 由第1次發(fā)芽試驗數(shù)據(jù)可知， 已穗發(fā)芽的種子干燥后在培養(yǎng)皿中的發(fā)芽率都為0， 說明穗發(fā)芽的小麥種子干燥后不能再二次發(fā)芽； “大田穗部噴水套袋保濕法” 和“人工簡易發(fā)芽床法”選種鑒定后未穗發(fā)芽的種子干燥后在培養(yǎng)皿中的發(fā)芽率僅為1.7%和1.8%， 說明這兩種方法選種鑒定后未穗發(fā)芽種子基本上都仍然處在休眠期不能發(fā)芽．

表6 經(jīng)穗部噴水套袋保濕7 d后的小麥干種子不同時期的發(fā)芽率

由第2次發(fā)芽試驗數(shù)據(jù)可知： 經(jīng)兩種方法選種鑒定干燥后， 保存3個多月的已穗發(fā)芽種子二次發(fā)芽率仍為0， 說明已穗發(fā)芽的種子干燥后， 無論保存多長時間都不能再進(jìn)行二次發(fā)芽； “大田穗部噴水套袋保濕法” 和“人工簡易發(fā)芽床法”選種鑒定后未穗發(fā)芽的種子干燥后保存3個多月， 在培養(yǎng)皿中的發(fā)芽率為72.7%和54.6%， 說明大部分未穗發(fā)芽的種子休眠期過后仍能發(fā)芽； 另有27.3%和45.4%的未穗發(fā)芽種子， 經(jīng)3個多月保存后仍未能發(fā)芽， 原因可能是這部分種子經(jīng)選種鑒定后從外觀上看似完好， 沒有發(fā)芽， 但在保濕選種鑒定過程中其發(fā)芽生理生化過程已經(jīng)啟動， 只是種胚尚未撐破種皮， 烘(曬)干燥時其發(fā)芽生理生化過程被迫停止而造成不能二次發(fā)芽．

經(jīng)“人工簡易發(fā)芽床法”選擇的抗穗發(fā)芽種子， 播種前的發(fā)芽率54.6%明顯低于“大田穗部噴水套袋保濕法” 的發(fā)芽率72.7%． 分析可能存在以下幾方面的原因： ①“人工簡易發(fā)芽床法”是離體選種法， 選種時種子的后熟不足； ②“人工簡易發(fā)芽床法”離體選種時材料的霉?fàn)€加重， 對選種材料的傷害嚴(yán)重．

3 技術(shù)總結(jié)與討論

3.1 技術(shù)總結(jié)

研發(fā)了一種非穗發(fā)芽災(zāi)害發(fā)生年份， 小麥抗穗發(fā)芽育種雜交后代材料的大田選種方法， 其技術(shù)特征總結(jié)如下： ①非小麥穗發(fā)芽災(zāi)害年份， 在抗穗發(fā)芽育種大田選種圃中； ②于小麥揚(yáng)花后35～40 d的小麥種子蠟熟后期， 對活體小麥植株的穗部用每升加入400 μL吐溫-80的水噴透； ③利用40 cm×40 cm大小規(guī)格的黑色塑料袋， 將噴水濕透后的麥穗罩住， 每袋罩入50穗， 并在塑料袋中加入吸水300 mL的海綿塊， 然后將塑料袋口扎緊使罩室內(nèi)保存密封濕潤狀態(tài)并外包裹銀色反光膜； ④連續(xù)保持麥穗處于濕潤狀態(tài)5～7 d后去掉塑料袋， 讓麥穗在大田中風(fēng)曬干燥， 使不抗穗發(fā)芽的已發(fā)芽種子干枯死亡而淘汰； ⑤小麥成熟后將經(jīng)“大田穗部噴水套袋保濕法”選種鑒定的抗穗發(fā)芽育種后代材料脫粒， 充分晾曬干燥后保存種子； ⑥小麥抗穗發(fā)芽育種下一代材料播種前， 從保存的上一代種子中取樣做發(fā)芽試驗， 根據(jù)發(fā)芽率確定播種量， 保證下一代選種圃群體的密度．

3.2 討論

1) 本技術(shù)方法與文獻(xiàn)[4-7]所述的“離體鑒定法”相比， 實現(xiàn)了抗穗發(fā)芽育種在大田活體小麥植株上的選種， 不影響小麥植株后期生長， 保證了抗穗發(fā)芽種子的成熟度， 減輕了霉變， 更貼近于自然環(huán)境， 選種準(zhǔn)確， 簡單易行， 提高了田間抗穗發(fā)芽材料的選擇效率， 節(jié)約了育種成本， 縮減了工作量， 實現(xiàn)了小麥抗穗發(fā)芽種質(zhì)資源的高效篩選．

2) 與文獻(xiàn)[4]所述的3種“活體鑒定法”相比， 本技術(shù)方法實現(xiàn)了在大田中對大量活體材料穗發(fā)芽抗性的實時鑒定與選種， 選擇準(zhǔn)確且不影響下茬作物的種植． 因為文獻(xiàn)[4]的3.3部分所述“①推遲收獲期在大田中等待秋雨的選種法”延長了鑒定周期， 影響了下茬秋季作物的種植； 小麥種子成熟后在植株上需要長時間的等待秋雨， 部分抗穗發(fā)芽的種子在等待過程中休眠期已過， 未能實時鑒定選種， 使部分原來抗穗發(fā)芽的種子漏選， 結(jié)果不準(zhǔn)確； 降秋雨時大田的溫濕度和初夏季節(jié)小麥蠟熟后期有很大的不同， 鑒定結(jié)果不夠準(zhǔn)確． 文獻(xiàn)[4]所述的“②采用盆栽， 成熟期移入人工發(fā)芽床”及文獻(xiàn)[4]所述的“③將材料直接種入人工發(fā)芽床”， 這兩種方法受人工發(fā)芽床面積的限制， 都不適合大量抗穗發(fā)芽育種后代材料的鑒定與選擇．

3) 與文獻(xiàn)[8]所述“在田間建小塑料棚并噴水模擬降雨”的方法相比， 本技術(shù)方法用塑料袋內(nèi)的小空間濕潤環(huán)境代替了文獻(xiàn)[8]所述的塑料棚， 解決了文獻(xiàn)[8]所述方法不便于在大田中大面積應(yīng)用的技術(shù)問題； 而且節(jié)約了用料、 用工成本， 節(jié)約了大量的水資源和噴水消耗的電能源， 更適合小麥抗穗發(fā)芽育種田中大面積育種材料活體選種的應(yīng)用， 提高了工作效率．

4) 與文獻(xiàn)[4]所述的手工剝粒淘汰已穗發(fā)芽麥粒相比， 本技術(shù)方法利用了大田中風(fēng)干和陽光自然曬干輕松淘汰掉了不抗穗發(fā)芽種子而留下了抗穗發(fā)芽種子， 更適合在大田中對大量的育種材料進(jìn)行活體選擇； 同時縮減了工作量， 提高了選種效率， 節(jié)約了成本， 是一個準(zhǔn)確性高且簡便易行的選育方法．

5) 與分子標(biāo)記鑒定法[9-13]相比， 本技術(shù)方法更適用于小麥抗穗發(fā)芽育種性狀分離嚴(yán)重的低代材料選種鑒定； 適用于各種類型的抗穗發(fā)芽基因型及表現(xiàn)型的選種鑒定， 不像分子標(biāo)記那樣只針對特定的基因．

6) 本技術(shù)方法實現(xiàn)了小麥抗穗發(fā)芽育種在大田活體小麥植株上的選種， 快速有效地淘汰了不抗穗發(fā)芽種子， 準(zhǔn)確地保留了抗穗發(fā)芽種子， 適合非穗發(fā)芽災(zāi)害年份在育種圃對大量小麥抗穗發(fā)芽育種低代材料的選種， 加速了抗穗發(fā)芽基因的純合， 降低了育種成本， 實現(xiàn)了小麥抗穗發(fā)芽育種大田材料的高效定向選擇．