不同施氮量對小麥DUS測試性狀表達的影響

摘要：基于探究不同肥力水平對小麥（Triticum aestivum L.）性狀表達的影響，為小麥DUS測試工作提供參考，以4份普通小麥品種為試驗材料，設置5個施氮量處理，對32個DUS測試性狀的表達進行分析。結果表明，不同施氮水平對芒長的表達影響較大，表現(xiàn)出2個代碼差異，而質量性狀、假質量性狀及其他目測型數(shù)量性狀的表達無差異或相差1個代碼；方差分析結果顯示，施氮量對不同測量型性狀在品種間的影響程度不同，各性狀在不同肥力下均表現(xiàn)出顯著差異（Plt;0.05），其中旗葉長、旗葉寬和穗長的表達受施氮量的影響較大，株高、小穗數(shù)、穗粒數(shù)等性狀的表達受影響程度較小，不育小穗數(shù)的表達基本無影響。

關鍵詞：普通小麥（Triticum aestivum L.）；施氮量；性狀表達；DUS測試

中圖分類號：S512.1" " " " "文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2023）08-0001-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.08.001 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effects of different nitrogen application rates on the expression of

wheat characters based on DUS testing

SUN Jian-jun1， DOU Dan-dan1， SHEN Pei-lin2， DING Chao-ming1， GUO Yu-xi1， GUO Xin-hai1， WANG De-xin1

（1. Institute of Food Crops， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou" 450002， China；

2.Gushi Plant Protection and Quarantine Station， Gushi" 465200， Henan， China）

Abstract： To explore the effects of different fertility levels on the expression of wheat （Triticum aestivum L.） traits， so as to provide reference for wheat DUS test， using 4 common wheat varieties as materials， the expression of 32 characters in DUS test was analyzed by setting 5 nitrogen application treatments. The results showed that different nitrogen application levels had a great influence on the expression of awn length， showing two code differences， while there was no difference or one code difference in the expression of quality traits， 1 quality traits and other visual quantitative traits. The results of variance analysis showed that the effect of nitrogen application on different measurement type traits among different varieties was different， and each trait showed significant differences under different fertility（Plt;0.05）. Among them， the flag leaf length， flag leaf width and spike length were greatly affected by the amount of nitrogen fertilizer， the expression of plant height， spikelet number and grain number per spike were less affected， and the expression of sterile spikelet number was basically not affected.

Key words： common wheat （Triticum aestivum L.）； nitrogen application rate； the expression of character； DUS testing

植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性（DUS）測試是植物新品種管理的關鍵技術基礎，在推動中國種業(yè)發(fā)展中發(fā)揮重要作用，而保證植物新品種DUS測試性狀在生長過程中得到充分完整的表達是DUS測試工作的關鍵環(huán)節(jié)。小麥（Triticum aestivum L.）是中國三大糧食作物之一，近幾十年來，中國小麥育種取得了較大成就，育種家們通過單倍體技術、人工誘變、雜交等方式培育出了許多優(yōu)良小麥品種，極大地促進中國小麥產業(yè)的發(fā)展。自中國加入國際植物新品種保護聯(lián)盟（UPOV）以來，普通小麥作為第二批保護名錄的作物，參與DUS測試的小麥品種數(shù)迅速增加。在普通小麥DUS測試性狀中多為數(shù)量性狀，并根據(jù)性狀觀測方法不同，將其分為測量型數(shù)量性狀和目測型數(shù)量性狀［1］，其中測量型數(shù)量性狀的表達易受栽培環(huán)境的影響［2-4］。

很多學者基于DUS測試工作進行了不同角度的思考和分析，完善和優(yōu)化了DUS測試工作。褚云霞等［5］分析了小麥DUS測試指南中標準品種、測試性狀在上海市的表達差異，并利用15個引進種和9個審定品種進行了評價；有學者基于DUS測試性狀對作物如普通小麥［6］、水稻［7］、馬鈴薯［8］、向日葵［9］、亞麻［10］、兵豆［11］等的遺傳多樣性進行了分析；亦有栽培措施對DUS測試性狀表達的分析［12-14］。唐浩［15］對不同施氮水平下水稻標準品種性狀表達的穩(wěn)定性進行了分析。裴艷婷等［16］針對土壤肥力對各年代小麥品種產量及農藝性狀的影響進行了研究。但肥力水平對普通小麥DUS測試性狀表達的影響以及性狀穩(wěn)定性的分析鮮有報道。

基于此，本研究以4份普通小麥為測試材料，在5種肥力梯度下，探究其對不同小麥品種質量性狀、假質量性狀及數(shù)量性狀表達的影響，以期為小麥DUS測試種植管理規(guī)范的制定工作提供理論依據(jù)。同時通過探討這些性狀的穩(wěn)定性，為小麥DUS測試判定提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗以普通型近似品種編號SF01、SF02、SF03、SF04共4個小麥品種為供試材料。

1.2 試驗設計

試驗于2020年10月至2021年6月在農業(yè)農村部植物新品種測試（原陽）分中心測試基地進行。

以尿素（N46%）為氮源，不同尿素施用量為試驗處理，共設5個施氮處理，其純氮用量分別為0（N0）、120 kg/hm2（N1）、180 kg/hm2（N2）、240 kg/hm2（N3）和300 kg/hm2（N4）。田間管理按同期大田測試管理方式進行。

1.3 觀測性狀及方法

根據(jù)《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南 普通小麥》（NY/T 2232—2012）［17］要求，在苗期、開花期、成熟期等階段對其32個性狀進行測試（表1）。對于質量性狀、假質量性狀及目測型數(shù)量性狀采用群體觀測，給予相應代碼；對于測量型數(shù)量性狀隨機選取20個具代表性植株進行數(shù)據(jù)測量分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析方法

利用Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)整理；采用SAS 9.2軟件對測量型數(shù)量性狀的觀測結果進行方差和差異顯著性分析，以LSD法進行多重比較，作為差異顯著性判斷依據(jù)；利用Origin 2021軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同氮肥水平對質量性狀和假質量性狀表達結果的影響

試驗包含2個質量性狀和7個假質量性狀，在不同氮肥水平下，所有試驗品種中性狀表達結果均保持一致（表2）。由此可見，施氮量對小麥質量性狀和假質量性狀的表達無影響。

2.2 不同氮肥水平對目測型數(shù)量性狀表達結果的影響

在不同氮肥水平下對15 個目測型數(shù)量性狀進行調查分析，結果見表3。由表3可知，施氮量對性狀Chr.2、Chr.3、Chr.4、Chr.7、Chr.8、Chr.9、Chr.12、Chr.19、Chr.27、Chr.29、Chr.34這11個目測型數(shù)量性狀的表達沒有影響。而性狀Chr.5、Chr.23、Chr.25和Chr.30在不同品種和不同施氮量下的表達結果差異不同，SF01不同施氮量下性狀Chr.5和Chr.25表達相差1個代碼，Chr.23和Chr.30無差異；SF02不同施氮量下性狀Chr.5、Chr.23、Chr.25和Chr.30均有差異，且Chr.23相差2個代碼；SF03和SF04不同施氮量下性狀Chr.5、Chr.25和Chr.23均有差異，其中Chr.23表達相差2個代碼，其余2個性狀相差1個代碼。結合數(shù)量性狀的表達易受環(huán)境因素影響的特征，故性狀表達相差1個代碼時，綜合判定為無顯著影響。而性狀Chr.23（芒長）在SF01中在不同施氮量下表達狀態(tài)無差異，但是在其余品種中均表現(xiàn)出2個代碼差異，表明施氮量能顯著影響該性狀的表達。

2.3 不同氮肥水平下測量型數(shù)量性狀的方差分析

對8個測量型數(shù)量性狀在不同氮肥水平下的表現(xiàn)進行方差分析，結果見表4。由表4可知，除SF04的Chr.17外，8個測試性狀在參試品種中的表現(xiàn)一致，即在區(qū)組間均表現(xiàn)為無顯著差異，而在不同氮肥水平處理間表現(xiàn)出顯著差異（Plt;0.05）。不同施氮量下各性狀在不同品種間變異度不同，性狀Chr.10在SF01中表現(xiàn)的變異度最大，F(xiàn)為44.85，變化范圍為12.26～44.85；性狀Chr.11、Chr.14和Chr.35在SF02中表達的變異度最大，F(xiàn)分別為89.37、130.66和28.01；性狀Chr.15、Chr.16、Chr.17和Chr.18在SF03中表達的變異度最大，F(xiàn)分別為37.12、34.89、34.89和42.01。

2.4 不同氮肥水平對測量型數(shù)量性狀表達結果的多重比較

基于方差分析結果，進一步對測量型數(shù)量性狀在不同氮肥水平下的表現(xiàn)進行多重比較。由表5可知，在不同氮肥水平下，測試品種SF01性狀Chr.10和Chr.15在各處理間差異相對較大；測試品種SF02性狀Chr.10、Chr.11、Chr.14和Chr.35在各處理間差異相對較大；測試品種SF03性狀Chr.15和Chr.16在各處理間差異相對較大；測試品種SF04性狀Chr.10和Chr.11在各處理間差異相對較大。其他性狀在不同氮肥水平間差異相對較小。綜上可知，性狀Chr.10、Chr.11和Chr.15較易受施氮量的影響。

2.5 不同氮肥水平對測量型數(shù)量性狀表達的分級情況比較

通過不同氮肥水平下測量型數(shù)量性狀的多重比較結果可知，不同性狀在不同施氮水平下均表現(xiàn)出一定程度的差異，然而這些差異是否達到DUS特異性檢測標準，根據(jù)測試標準對特異性差異的定義，不同氮肥水平表達結果相差0～1個代碼視為無顯著差異，當相差2個或2個以上代碼時則判定為有顯著差異，故將所測數(shù)量性狀值轉化為標準DUS測試代碼進行比較，結果如圖1所示。Chr.17在不同測試品種和不同氮肥水平下均表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性。Chr.10和Chr.11在SF01和SF02中的表達受施氮量影響較大，而在SF03和SF04中的影響較小。Chr.14在SF01、SF02和SF03中的表達受施氮量影響較大，而在SF04中的影響較小。Chr.15在SF02和SF04中的表達受施氮量影響較大，而在SF01和SF03中的影響較小。Chr.16在SF02中的表達受施氮量影響較大，而在SF01、SF03和SF04中影響較小。Chr.18在SF02和SF03中的表達受施氮量影響較大，而在SF01和SF04中的影響較小。Chr.35在SF02和SF04中的表達受施氮量影響較大，而在SF01和SF03中的影響較小。

3 小結與討論

生物性狀的表達狀態(tài)不僅影響DUS測試結果的準確性，而且影響大田生產中作物生物產量的形成，因此探究影響性狀表達的因素具有重要意義。

本研究結果表明，肥力水平對普通小麥的質量性狀、假質量性狀及其他目測型數(shù)量性狀（旗葉、穗、莖蠟質等）的表達無差異或相差1個代碼，這些變化對DUS“三性”的判定無顯著影響。而性狀Chr.23（芒長）在SF01中不同施氮量下表達狀態(tài)無差異，但是在其余品種中均表現(xiàn)出2個代碼差異，表示施氮量能顯著影響該性狀的表達，同時也表明Chr.23易受環(huán)境因素的影響且在不同品種中穩(wěn)定性表現(xiàn)不同，因此其表達結果需根據(jù)品種特征特性、多個測試的結果及測試人員的經驗綜合判斷。其余性狀能穩(wěn)定表達，不易受環(huán)境的影響。如果測試品種在這些性狀中表現(xiàn)出特異性，在正常大田管理條件的基礎上，施肥水平不影響新品種“三性”的判斷準確性。

由于測量型數(shù)量性狀表達易受環(huán)境因素影響，故測試操作手冊中測量型數(shù)量性狀分級充分考慮了氣候、土壤等環(huán)境因子對性狀表達的影響。本研究通過對測量型性狀在不同區(qū)組和不同施氮水平下測試的表達結果進行方差分析和多重比較，發(fā)現(xiàn)各測試性狀在不同氮肥水平處理間均表現(xiàn)出顯著差異（Plt;0.05），且各個性狀的表達受肥力水平影響不同。綜合性狀值與DUS結果來看，性狀Chr.10、Chr.11和Chr.15的表達狀態(tài)較易受施氮量的影響，而Chr.14、Chr.16、Chr.17、Chr.18和Chr.35的表達受施氮量的影響相對較小。如果測試品種在這些性狀上表現(xiàn)出特異性，但是不同周期間性狀的表達在轉換成相應代碼時若差異較大，就要根據(jù)當年環(huán)境和栽培條件綜合考慮，提供性狀描述和情況說明。

綜上表明，不同的測量型性狀因品種不同而穩(wěn)定性表現(xiàn)有所不同，以質量性狀、假質量性狀和目測型數(shù)量性狀表達最為穩(wěn)定。因此，在作物測試過程中除了盡量減少人為栽培條件對測試性狀表達的影響，還應盡可能地選擇能穩(wěn)定表達的性狀或表達差異極顯著的性狀作為新品種特異性判定的依據(jù)。

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收稿日期：2022-09-15

基金項目：河南省農業(yè)科學院自主創(chuàng)新項目（2021ZC11）

作者簡介：孫建軍（1977-），男，河南信陽人，副研究員，博士，主要從事植物新品種測試工作，（電話）18637106303（電子信箱）22637217@qq.com。