2018—2020年河南省審定半冬性小麥品種的綜合性狀表現(xiàn)

王玲燕, 彭 東, 任廣乾, 馬海濤, 竇士樹(shù), 朱紅彩, 黃金華, 董彥琪

(河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,河南 新鄉(xiāng) 453000)

0 引言

【研究意義】河南屬于黃淮冬小麥主產(chǎn)區(qū),全區(qū)地勢(shì)低平,氣候溫和,2019年小麥播種面積達(dá)5 706.65 萬(wàn)hm2[1],年平均產(chǎn)量 3 741.77 萬(wàn) t。河南小麥連年增產(chǎn),連續(xù)6年總產(chǎn)在3 500萬(wàn)t以上,是全國(guó)第一小麥生產(chǎn)大省[2],生產(chǎn)上多以半冬性小麥為主,且新品種推廣應(yīng)用起到至關(guān)重要的作用。因此,開(kāi)展半冬性小麥品種綜合性狀分析對(duì)培育新品種,進(jìn)一步提高產(chǎn)量及改善品質(zhì)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】多年來(lái),小麥育種以解決生產(chǎn)中突出問(wèn)題為導(dǎo)向,由傳統(tǒng)的培育高產(chǎn)品種向培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)專(zhuān)用小麥新品種轉(zhuǎn)變。新品種選育會(huì)不斷改進(jìn)或優(yōu)化小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)性狀,從而使其產(chǎn)質(zhì)量不斷提高[3]。王漢霞等[4]分析2006—2018年北京市審定的49個(gè)小麥品種提出,北京市小麥品種產(chǎn)量的提高應(yīng)在保持適宜單位面積穗數(shù)的基礎(chǔ)上增加穗粒數(shù),提高千粒重,同時(shí)引進(jìn)新的抗病、優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源,以培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)且多抗的小麥新品種。張中州等[5]分析2005—2012年河南省審定的半冬性小麥品種提出,小麥育種和高產(chǎn)栽培應(yīng)在大群體的基礎(chǔ)上,主攻千粒重,將大群體與大穗相結(jié)合,同時(shí)注意產(chǎn)量三要素的協(xié)調(diào)發(fā)展。蔣進(jìn)等[6]分析2008—2018年四川省審定的100個(gè)小麥品種的綜合性狀認(rèn)為,多穗型品種更適合四川氣候和生產(chǎn)條件;相同品種的多個(gè)品質(zhì)指標(biāo)間不協(xié)調(diào),總體較差,品質(zhì)遺傳改良研究亟需加強(qiáng)。胡學(xué)旭等[7]分析2006—2015年中國(guó)小麥生產(chǎn)區(qū)742個(gè)小麥品種7 561份樣品的5項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)指出,中國(guó)小麥品種結(jié)構(gòu)有所改善,但各類(lèi)小麥達(dá)標(biāo)比例較低,小麥質(zhì)量有較大提升空間。近年來(lái),由于生物和非生物災(zāi)害的影響,小麥赤霉病、根(莖)腐病、紋枯病、葉銹病和白粉病等病害發(fā)生日趨嚴(yán)重,且已成為常發(fā)病害[8-9]?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】雖然張中州等[5]已對(duì)2005—2012年河南省半冬性小麥品種的產(chǎn)量和主要農(nóng)藝性狀開(kāi)展了研究,然而時(shí)隔多年,河南小麥新品種不斷增加,僅2018—2020年就新增審定半冬性小麥品種123個(gè),但目前鮮見(jiàn)對(duì)新審定半冬性小麥品種綜合性狀的研究報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以2018—2020年河南省審定的123個(gè)半冬性小麥品種為研究對(duì)象,采用相關(guān)分析方法對(duì)其產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀及抗病性進(jìn)行分析,以期為河南優(yōu)質(zhì)小麥的育種及生產(chǎn)應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

2018—2020年河南省主要農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定的123個(gè)半冬性小麥品種,對(duì)照品種為周麥18。各品種主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)源于審定公告中其參加2年多點(diǎn)區(qū)域試驗(yàn)的平均值。

1.2 研究方法

1.2.1 產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀 對(duì)各品種的株高、穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量及增產(chǎn)幅度等指標(biāo)的最大值、最小值和變異系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.2.2 產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀間的相關(guān)性與偏相關(guān)性 通過(guò)相關(guān)分析,分析產(chǎn)量(y)與株高(x1)、穗數(shù)(x2)、穗粒數(shù)(x3)及千粒重(x4)等性狀間的相關(guān)性和偏相關(guān)性。

1.2.3 產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的通徑分析 通過(guò)通徑分析,分析穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重對(duì)產(chǎn)量的直接作用和間接作用效應(yīng)。

1.2.4 小麥品種的品質(zhì)性狀 對(duì)各品種的粗蛋白質(zhì)含量、籽粒容重、濕面筋含量、吸水量、穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積和最大拉伸阻力等指標(biāo)的最大值、最小值和變異系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,對(duì)比2017年國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)關(guān)于印發(fā)《主要農(nóng)作物品種審定標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)家級(jí))》的通知[10]中小麥優(yōu)質(zhì)品種分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)各品種進(jìn)行等級(jí)劃分。

1.2.5 審定小麥品種的抗病性 分析各小麥品種對(duì)小麥條銹病、白粉病、葉銹病、紋枯病和赤霉病的抗性表現(xiàn)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用 Excel 2016處理數(shù)據(jù)和繪制圖表,用DPS 9.50進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 河南省審定半冬性小麥品種的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀

由表1可知,各品種的株高為68.20～86.85 cm,平均為78.05 cm,變異系數(shù)4.48%;產(chǎn)量為5 377.05～8 549.55 kg/hm2,平均為7 758.41 kg/hm2,變異系數(shù)7.94%;單位面積穗數(shù)為507.75萬(wàn)～672.00萬(wàn)穗/hm2,平均為582.74萬(wàn)穗/hm2,變異系數(shù)5.03%;穗粒數(shù)為27.55～38.25粒,平均為34.33粒,變異系數(shù)4.84%;千粒重為36.75～52.25 g,平均為44.97 g,變異系數(shù)5.55%;增產(chǎn)幅度為-2.90%～10.05%,平均為5.26%,變異系數(shù)39.10%。從變異系數(shù)看,各農(nóng)藝性狀的變異均在10%以下,表明各個(gè)審定品種間有較高的相似性,進(jìn)一步遺傳改良工作難度較大。各審定品種產(chǎn)量三要素變異系數(shù)依次為千粒重>穗數(shù)>穗粒數(shù)。就產(chǎn)量而言,穗數(shù)接近580萬(wàn)穗/hm2,穗粒數(shù)34粒,千粒重45 g以上,株高70～80 cm的小麥品種更適合河南省的氣候和生產(chǎn)條件,容易實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

表1 2018—2020年河南省審定半冬性小麥品種的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀

2.2 產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性與偏相關(guān)性

2.2.1 相關(guān)性 由表2可知,除株高(x1)外,農(nóng)藝性狀穗數(shù)(x2)、穗粒數(shù)(x3)、千粒重(x4)均與產(chǎn)量(Y)呈極顯著正相關(guān),相關(guān)程度表現(xiàn)為穗數(shù)(0.40)>千粒重(0.34)>穗粒數(shù)(0.30);產(chǎn)量三要素穗數(shù)(x2)、穗粒數(shù)(x3)及千粒重(x4)相互間呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為-0.21、-0.18和-0.33;株高與千粒重呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.19。說(shuō)明,穗數(shù)是影響河南半冬性小麥品種產(chǎn)量提升的主要因素,其次是千粒重和穗粒數(shù),且三者間在生長(zhǎng)過(guò)程中互相制約。因此,在培育新品種過(guò)程中需要考慮三者協(xié)同發(fā)展,同時(shí)一般株高較高的品種千粒重也較高。

表2 2018—2020年河南省審定半冬性小麥品種產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性

2.2.2 偏相關(guān)性 經(jīng)偏相關(guān)分析(表3),除株高(0.064 5)外,當(dāng)其他因素一定時(shí),產(chǎn)量三要素均與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān),其偏相關(guān)程度表現(xiàn)為穗數(shù)(0.744 2)>千粒重(0.731 9)>穗粒數(shù)(0.726 3)。說(shuō)明,產(chǎn)量構(gòu)成三要素與產(chǎn)量密切相關(guān)。

表3 2018—2020年河南省審定半冬性小麥品種產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的偏相關(guān)性

2.3 產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的通徑分析

從表4看出,株高、穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重對(duì)產(chǎn)量的直接作用均表現(xiàn)正向效應(yīng),其中后三者的作用表現(xiàn)較一致,其對(duì)產(chǎn)量直接貢獻(xiàn)的程度表現(xiàn)為千粒重(0.669 5)>穗數(shù)(0.658 4)>穗粒數(shù)(0.652 6)>株高(0.036 8),株高的直接作用最小,與相關(guān)性和偏相關(guān)性分析的結(jié)果一致。從間接通徑系數(shù)看出,各因素對(duì)產(chǎn)量的間接作用存在一定差異。其中,株高通過(guò)穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量的間接作用為負(fù)效應(yīng),而產(chǎn)量三要素之間互相影響對(duì)產(chǎn)量的間接作用也均表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng),以千粒重通過(guò)穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的間接作用最大(-0.218 7)。說(shuō)明,河南地區(qū)半冬性小麥育種過(guò)程中,千粒重、穗數(shù)和穗粒數(shù)三者間需協(xié)調(diào)發(fā)展。

表4 2018—2020年河南省審定半冬性小麥品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素間的通徑系數(shù)

2.4 審定小麥品種的品質(zhì)性狀

從表5看出,各品種的粗蛋白質(zhì)含量為12.70%～23.15%,平均為14.55%,變異系數(shù)為8.18%;籽粒容重為720.50～821.50 g/L,平均為791.12 g/L,變異系數(shù)為2.08%;濕面筋含量為23.45%～35.80%,平均為29.90%,變異系數(shù)為8.13%;吸水量為51.00～64.90 mL/100g,平均為57.77 mL/100g,變異系數(shù)為4.74%;穩(wěn)定時(shí)間為1.40～21.50 min,平均為4.59 min,變異系數(shù)為70.63%;拉伸面積為14.00～145.00 cm2,平均為46.17 cm2,變異系數(shù)為52.16%;最大拉伸阻力為64.00～636.00 EU,平均為214.37 EU,變異系數(shù)為53.78%。其中,穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積和最大拉伸阻力的變異系數(shù)較大,表明該性狀存在豐富的變異類(lèi)型,有較大的改良空間;而蛋白質(zhì)含量、容重、濕面筋含量和吸水量的變異系數(shù)較小,是相對(duì)穩(wěn)定的性狀。

表5 2018—2020年河南省審定半冬性小麥品種的品質(zhì)性狀

根據(jù)2017年國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)關(guān)于印發(fā)《主要農(nóng)作物品種審定標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)家級(jí))》的通知[10]中小麥優(yōu)質(zhì)品種分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),123個(gè)半冬性品種中,從單項(xiàng)指標(biāo)看,粗蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、吸水率、穩(wěn)定時(shí)間、最大拉伸阻力和拉伸面積分別有87個(gè)、47個(gè)、29個(gè)、7個(gè)、9個(gè)和6個(gè)品種達(dá)到強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。綜合各性狀指標(biāo)表現(xiàn)看,中麥578、鄭麥158、豐德存麥21、藁優(yōu)5766和富麥916共5個(gè)品種達(dá)到強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn),商麥8達(dá)中強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn),二者合計(jì)占所有審定半冬性小麥品種的4.88%;達(dá)中筋小麥標(biāo)準(zhǔn)的品種有20個(gè),占16.26%;其余品種僅部分指標(biāo)達(dá)到強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋或弱筋小麥標(biāo)準(zhǔn),其中,中創(chuàng)811和先麥18的濕面筋含量小于24%,豐德存麥20號(hào)、平麥189和禾美988等17個(gè)品種的吸水率小于55 mL/100g,農(nóng)麥22、新植716和鄭麥20等41個(gè)品種的穩(wěn)定時(shí)間小于3 min,洛麥34、囤麥259和百麥1811等89個(gè)品種的拉伸面積小于50 cm2。

2.5 審定小麥品種的抗病性

由表6可知,123個(gè)半冬性小麥品種對(duì)小麥條銹病、白粉病、葉銹病、紋枯病和赤霉病的抗性表現(xiàn)存在明顯差異。條銹病抗性:抗條銹病的品種有50個(gè),占40.65%,其中,囤豐809、禾豐3號(hào)、農(nóng)麥22、鄭品麥26號(hào)、中原豐1號(hào)和金豐205表現(xiàn)高抗,占所有審定半冬性小麥品種的4.88%;中抗品種44個(gè),中感品種73個(gè),分別占35.77%和59.35%;無(wú)高感條銹病品種。白粉病抗性:無(wú)品種表現(xiàn)高抗白粉病;中抗白粉病品種27個(gè),占21.95%;感病品種96個(gè),包括中感品種90個(gè),高感品種6個(gè),分別占73.17%和4.88%。葉銹病抗性:無(wú)品種表現(xiàn)高抗葉銹病;僅泛育麥18、泛育麥20和天民304表現(xiàn)中抗葉銹病,占2.44%;其余品種均表現(xiàn)感病,其中,中感品種72個(gè),高感品種48個(gè),分別占58.54%和39.02%。紋枯病抗性:僅遂麥139表現(xiàn)高抗紋枯病,占0.81%;平麥189和鄭品麥27號(hào)表現(xiàn)中抗,占1.63%;感病品種120個(gè),其中,中感品種78個(gè),高感品種42個(gè),分別占63.41%和34.15%。赤霉病抗性:123個(gè)半冬性小麥品種均表現(xiàn)感赤霉病,其中,中感品種5個(gè),高感品種118個(gè),分別占4.07%和95.93%。綜上發(fā)現(xiàn),123個(gè)審定半冬性小麥品種中,天民304兼抗條銹病、白粉病和葉銹病;中植0914、機(jī)麥210、賽德麥8號(hào)、農(nóng)麥22、秋樂(lè)168、鄭麥1354、晨博998、鄭麥22、創(chuàng)星26號(hào)、鄭品麥26號(hào)、溫麥968、禾麥11、富麥709和中原豐1號(hào)14個(gè)品種兼抗條銹病和白粉病;泛育麥18兼抗條銹病和葉銹病;鄭品麥27號(hào)兼抗條銹病和紋枯病。

表6 2018—2020年河南省審定半冬性小麥品種的抗病性

3 討論

作為全國(guó)糧食生產(chǎn)第一大省的河南,小麥品種的好壞直接影響到國(guó)家糧食安全,甚至對(duì)穩(wěn)定全球小麥產(chǎn)量都起著重要作用[11-12]。生產(chǎn)上要選擇綜合性狀好且抗性強(qiáng)的品種,同時(shí)還要注重穗型、穗大小及千粒重等性狀的選擇。分析2018—2020年河南省審定的123個(gè)半冬性小麥品種的主要農(nóng)藝性狀發(fā)現(xiàn),產(chǎn)量構(gòu)成要素中,千粒重變異系數(shù)最大,其次是穗數(shù)和穗粒數(shù)。說(shuō)明近3年河南小麥品種的千粒重對(duì)提升產(chǎn)量的潛力最大,與張中州等[5]的研究結(jié)果一致,但與王漢霞等[4]的研究結(jié)果不一致,后者研究產(chǎn)量構(gòu)成要素中,穗數(shù)的變異系數(shù)最大,其次為穗粒數(shù)和千粒重。究其原因可能與研究對(duì)象不同及生態(tài)環(huán)境條件存在差異有關(guān)。

相關(guān)分析結(jié)果表明,穗數(shù)與產(chǎn)量關(guān)系最密切,所有農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量關(guān)系均呈正相關(guān)。偏相關(guān)分析結(jié)果與之一致。審定品種的產(chǎn)量三要素對(duì)產(chǎn)量直接貢獻(xiàn)依次為千粒重>穗數(shù)>穗粒數(shù),均呈正效應(yīng)。表明,選育新品種時(shí)穗粒數(shù)和千粒重是提高產(chǎn)量潛力的關(guān)鍵。與段國(guó)輝等[13]的研究結(jié)論一致,但與蔣進(jìn)等[6]的產(chǎn)量與穗粒數(shù)呈負(fù)相關(guān),楊洪強(qiáng)等[14]的穗粒數(shù)與產(chǎn)量關(guān)系最密切,產(chǎn)量構(gòu)成三要素直接貢獻(xiàn)依次為穗粒數(shù)>穗數(shù)>千粒重等結(jié)論不同,原因可能是研究的對(duì)象不同所致。此次研究對(duì)象主要是近3年河南省審定的半冬性小麥品種,時(shí)間跨度小,而后二者研究對(duì)象分別是四川省審定的小麥品種和河南省旱地小麥品種。因此,河南半冬性小麥的新品種選育要注重多穗和大穗型相結(jié)合,以協(xié)調(diào)提高穗粒數(shù)。

河南省近3年審定的半冬性小麥品種中有5個(gè)強(qiáng)筋小麥品種,1個(gè)中強(qiáng)筋小麥品種,20個(gè)中筋小麥品種,其中,中麥578最大拉伸阻力636.00 E.U,拉伸面積135.50 cm2,穩(wěn)定時(shí)間15.35 min,吸水量59.60 mL/100g,濕面筋含量31.70%。123個(gè)品種中,94.31%的品種粗蛋白質(zhì)含量(干基)≥13.0%;69.92%的品種濕面筋含量(14%水分基)≥28.5%;面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間變異系數(shù)最大,平均穩(wěn)定時(shí)間較短,為4.59 min,有41個(gè)品種面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間低于3.00 min,達(dá)弱筋小麥標(biāo)準(zhǔn),占所有審定半冬性小麥品種的33.33%。因此,根據(jù)不同育種目標(biāo),可選擇利用前述優(yōu)良品質(zhì)性狀。同時(shí),充分發(fā)揮河南省的地理資源優(yōu)勢(shì),加快優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)專(zhuān)用小麥新品種的選育工作。

抗病性是衡量小麥品種優(yōu)劣的重要指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn),審定的123個(gè)半冬性小麥品種中無(wú)兼抗5種病害的品種,所有品種均對(duì)赤霉病感病;40.65%的品種抗條銹病,表明近3年審定的小麥品種對(duì)條銹病抗性較強(qiáng);僅天民304中抗條銹病、白粉病和葉銹病,14個(gè)品種兼抗條銹病和白粉病,1個(gè)品種兼抗條銹病和葉銹病,1個(gè)品種兼抗條銹病和紋枯病,有3個(gè)品種對(duì)紋枯病表現(xiàn)抗性。整體看,河南省審定的123個(gè)半冬性品種對(duì)赤霉病、葉銹病及紋枯病抗性較差,應(yīng)重視提高其抗性水平。聚合抗病基因資源,培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗小麥新品種仍是今后的發(fā)展方向。

4 結(jié)論

2018—2020年河南省審定的123個(gè)半冬性小麥品種的相關(guān)分析和偏相關(guān)分析結(jié)果一致,產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀的變異幅度較大(4.48%～7.94%),且主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)水平,相關(guān)程度依次為穗數(shù)(0.40)>千粒重(0.34)>穗粒數(shù)(0.30)>株高(0.13);對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)依次為千粒重(0.669 5)>穗數(shù)(0.658 4)>穗粒數(shù)(0.652 6)>株高(0.036 8),可為主攻千粒重、多穗型和大穗相結(jié)合、協(xié)調(diào)提高穗粒數(shù)的優(yōu)質(zhì)小麥品種選育提供理論支撐。品質(zhì)性狀分析以面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間變異系數(shù)最大(70.63%),強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋小麥品種少,中筋小麥品種或部分指標(biāo)達(dá)到強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋或弱筋小麥標(biāo)準(zhǔn)的品種多。兼抗2種病害的有16個(gè)品種,兼抗3種病害的僅有天民304,無(wú)兼抗3種以上病害的品種。