102份小麥材料穗發(fā)芽調(diào)查研究

摘"要：為篩選出抗穗發(fā)芽小麥新品種，在自然降雨條件下，調(diào)查了102份小麥材料的穗發(fā)芽抗性情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，102份小麥材料穗發(fā)芽率差異較大，發(fā)芽率范圍在0%～96%之間。其中除彩色小麥外，周麥27、有孚5號(hào)、新麥45、禾豐3號(hào)、陜墾10穗發(fā)芽抗性強(qiáng)，在抗穗發(fā)芽小麥育種工作中，可作為優(yōu)勢(shì)親本資源加以利用。

關(guān)鍵詞：小麥；抗穗發(fā)芽；調(diào)查

中圖分類號(hào)：S512.1""文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""文章編號(hào)：0488-5368（2024）12-0032-05

Investigation on Pre-Harvest Sprouting Resistance of 102 Wheat Genotypes

ZHAO Nan，WANG Shuxing，ZHANG Le，DANG Runhai

（Weinan Academy of Agricultural Sciences， Weinan， Shaanxi 714000， China ）

Abstract： To provide valuable reference data for the breeding of wheat varieties resistant to pre-harvest sprouting， the resistance to pre-harvest sprouting of 102 wheat genotypes was evaluated under natural rainfall conditions. The results showed significant variation in sprouting rates among the genotypes， ranging from 0% to 96%. Among these， wth the exception of the colored wheat genotypes， 'Zhoumai 27，' 'Youfu 5，' 'Xinmai 45，' 'Hefeng 3，' and 'Shanken 10' exhibited strong resistance to pre-harvest sprouting. These genotypes can "be utilized as superior parental resources in breeding programs aimed at enhancing pre-harvest sprouting resistance.

Key words： Wheat; Pre-harvest sprouting resistance; Screening

小麥?zhǔn)侨澜缋^大米和玉米之后的第三大谷物，全球40%的人口將其作為主食[1]，我國(guó)是世界上最大的小麥生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，生產(chǎn)量占全球的17%，消費(fèi)量占全球的19%[2]，因此穩(wěn)定增加糧食產(chǎn)量對(duì)保障全球糧食安全具有重要意義。2023年黃淮部分麥區(qū)在成熟期遭遇陰雨天氣，溫度適宜，穗部濕度大，因此小麥?zhǔn)艿讲煌潭人氚l(fā)芽的影響。小麥穗發(fā)芽導(dǎo)致籽粒內(nèi)部出現(xiàn)一系列生理生化反應(yīng)，α-淀粉酶活性升高、蛋白質(zhì)和淀粉等貯藏物質(zhì)分解，不僅影響產(chǎn)量，而且影響加工品質(zhì)，給農(nóng)戶和種子經(jīng)營(yíng)者造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[3～6]。籽粒萌動(dòng)后在儲(chǔ)藏時(shí)也更容易出現(xiàn)發(fā)芽和霉變現(xiàn)象，造成小麥種子質(zhì)量下降尤為嚴(yán)重，種子發(fā)芽率降低，出苗不齊，造成小麥密度降低，從而直接影響小麥的產(chǎn)量。

小麥穗發(fā)芽是突發(fā)性、毀滅性的世界性自然災(zāi)害[7]，一旦發(fā)生損失慘重。我國(guó)長(zhǎng)江中下游、西南冬麥區(qū)和東北春麥區(qū)是穗發(fā)芽危害頻繁的地區(qū)，黃淮和北部冬麥區(qū)也時(shí)有發(fā)生[8]。選育抗穗發(fā)芽小麥新品種是徹底解決小麥穗發(fā)芽的關(guān)鍵，但我國(guó)抗穗發(fā)芽育種資源較缺乏，抗穗發(fā)芽育種進(jìn)程緩慢，加之當(dāng)代育種大多數(shù)以產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病等性狀為主要目標(biāo)，在育種中抗穗發(fā)芽較好的材料往往被忽略，也導(dǎo)致小麥抗穗發(fā)芽特性的喪失[9]。本試驗(yàn)篩選2022-2023年種植年度102份材料的穗發(fā)芽抗性差異，以期為抗穗發(fā)芽小麥新品種的選育提供參考。

1"材料與方法

1.1"試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于陜西省渭南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院孫鎮(zhèn)試驗(yàn)站（109°78'E， 34°97'N），多年平均氣溫13.7 ℃，極端最低氣溫-16.7 ℃，極端最高氣溫41.8 ℃。年平均日照時(shí)數(shù)2 228.9 h，年平均降水量519.9 mm。試驗(yàn)地土質(zhì)為塿土，中等肥力，地勢(shì)平坦，排灌條件良好，交通便利。

1.2"試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為102份小麥品種（系），其中包括99份白色籽粒小麥材料和3份彩色籽粒小麥材料，白色籽粒和彩色籽粒分別被標(biāo)記為W和C。

1.3"試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在2022年秋播于渭南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院孫鎮(zhèn)試驗(yàn)站，在2023年的5月25日～6月3日，小麥成熟期出現(xiàn)了連續(xù)降雨天氣，導(dǎo)致部分麥田出現(xiàn)穗發(fā)芽，6月5日待天氣晴好對(duì)試驗(yàn)材料進(jìn)行統(tǒng)一收獲，收獲后隨機(jī)數(shù)3個(gè)100粒，調(diào)查其籽粒發(fā)芽數(shù)量，計(jì)算田間發(fā)芽率。

1.4"數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過Microsoft Excel進(jìn)行處理和繪圖。采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行聚類分析（K-Means聚類法）和相關(guān)性分析。

2"結(jié)果與分析

2.1"供試材料田間穗發(fā)芽抗性鑒定

對(duì)102份材料進(jìn)行田間穗發(fā)芽抗性鑒定。結(jié)果表明，供試材料穗發(fā)芽率差異較大，發(fā)芽率范圍為0%～96%，平均發(fā)芽率為（31.64±29.17）%，變異系數(shù)為92.66%（表1）。

根據(jù)在自然降雨條件下田間不同小麥品種（系）抗穗發(fā)芽結(jié)果，采用K-Means聚類法進(jìn)行快速聚類分析，102份材料可分為5類，聚類分析如表2，5個(gè)聚類中，第Ⅰ類材料共22份，發(fā)芽率范圍在0%～8%之間，平均發(fā)芽率（2.45±2.19）%;第Ⅱ類材料共38份，發(fā)芽率范圍在11%～26%之間，平均發(fā)芽率（17.32±4.32）%;第Ⅲ類材料共19份，發(fā)芽率范圍在27%～45%之間，平均發(fā)芽率（34.89±4.81）%;第Ⅳ類材料共7份，發(fā)芽率范圍在53%～72%之間，平均發(fā)芽率（63.29±7.72）%;第Ⅴ類材料共16份，發(fā)芽率范圍在81%～96%之間，平均發(fā)芽率（88.06±5.31）%。

2.2"不同聚類類別的農(nóng)藝性狀分析

如表3所示，各聚類類別的黑胚率存在較大差異，基本呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，Ⅰlt;Ⅴlt;Ⅱlt;Ⅲlt;Ⅳ，Ⅳ黒胚率最高，均值29.14%，最大值53%，最小值0%，各聚類類別變異系數(shù)較大，幅度為49.10%～110.56%，順序?yàn)棰駁t;Ⅴgt;Ⅳgt;Ⅱgt;Ⅲ。各聚類類別的千粒重差異不大，在43.66～45.50 g之間，第Ⅱ類材料千粒重最大，均值45.50 g，最大值51.7 g，最小值31.3 g，變異系數(shù)幅度為9.72%～14.50%。

2.3"小麥發(fā)芽率與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)（表4），發(fā)芽率與千粒重（-0.091）呈負(fù)相關(guān)，與黑胚率（0.069）和飽滿度（0.180）呈正相關(guān)，但相關(guān)性均不顯著。千粒重與黑胚率（0.169）呈正相關(guān)，與飽滿度（-0.214）和發(fā)芽率（-0.091）呈負(fù)相關(guān)，其中千粒重與黑胚率、發(fā)芽率相關(guān)性不顯著，與飽滿度顯著相關(guān)。

3"結(jié)論與討論

本研究條件下，102份小麥材料穗發(fā)芽率差異較大，發(fā)芽率范圍在0%～96%。其中除彩色小麥外，周麥27、有孚5號(hào)、新麥45、禾豐3號(hào)、陜墾10穗發(fā)芽抗性強(qiáng)，在抗穗發(fā)芽小麥育種工作中，可作為優(yōu)勢(shì)親本資源加以利用。

小麥?zhǔn)斋@前穗發(fā)芽受到自身品種特性和環(huán)境兩方面的影響[10]。從小麥品種自身的影響來說，種子休眠期和籽粒性狀是影響小麥穗發(fā)芽的重要因子[11]，休眠期越長(zhǎng)的品種，小麥抗穗發(fā)芽能力越強(qiáng)；休眠期

短或無休眠期的品種，易穗發(fā)芽[10]。籽粒顏色對(duì)穗發(fā)芽有顯著影響，多數(shù)研究者認(rèn)為白粒小麥品種易于穗發(fā)芽，而小麥色粒與抗穗發(fā)芽呈正相關(guān)，粒色愈深，抗性愈強(qiáng)[12]，本研究中彩色小麥穗發(fā)芽率在0%～3%范圍內(nèi)，抗穗發(fā)芽能力強(qiáng)，但本調(diào)查彩色小麥材料較少，還需進(jìn)一步調(diào)查研究。從環(huán)境對(duì)穗發(fā)芽的影響來說，溫度和水分是影響小麥穗發(fā)芽的主要因素，其中水分直接導(dǎo)致小麥穗發(fā)芽，儲(chǔ)藏在胚乳中的營(yíng)養(yǎng)成分因?yàn)榉N子吸水膨脹導(dǎo)致小麥種皮軟化，從而逐漸轉(zhuǎn)化為可溶性的物質(zhì)供小麥發(fā)芽吸收利用[13]。適宜的溫度是穗發(fā)芽的必要條件，研究表明，10～ 26 ℃有利于打破種子休眠[14]，促進(jìn)小麥籽粒發(fā)芽。2023年5月25日至6月3日陜西省渭南市出現(xiàn)持續(xù)陰雨天氣，平均最高溫度19.8 ℃，平均最低溫度14.7 ℃，陰雨天氣為小麥提供發(fā)芽需要的水分，適宜的環(huán)境溫度為小麥提供發(fā)芽的天然場(chǎng)所[14]，因此，各地出現(xiàn)不同程度小麥穗發(fā)芽的情況。

小麥籽粒從萌動(dòng)到發(fā)芽，籽粒內(nèi)部發(fā)生一系列反應(yīng)，隨著發(fā)芽程度的增加，小麥籽粒內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被水解消耗，導(dǎo)致千粒重下降，從而造成小麥減產(chǎn)[15]。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在小麥?zhǔn)斋@期每經(jīng)歷一次中等強(qiáng)度降水天氣，小麥千粒重會(huì)減少2 g左右，產(chǎn)量至少損失5%，隨著降雨強(qiáng)度的增加，產(chǎn)量損失愈發(fā)嚴(yán)重[16]。隨著穗發(fā)芽程度加深，部分地區(qū)減產(chǎn)高達(dá)40%[17]。本研究中小麥發(fā)芽率與千粒重的相關(guān)性不顯著，這主要因?yàn)椴煌←溒贩N本身千粒重差異較大。

黑胚病的影響因素較多，其中氣象因素包括降雨、大氣濕度、溫度等。研究認(rèn)為，降雨多、空氣濕度大有利于黑胚病的發(fā)生和發(fā)展[18]，在小麥灌漿期至成熟期降水多是黑胚病發(fā)生的主要條件，并隨著降雨強(qiáng)度的增加而加重[19]。本研究由于小麥在成熟期遭遇多次降水天氣，導(dǎo)致黑胚率較往年明顯增加。小麥黑胚病對(duì)于發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率存在明顯影響[20]，本研究中在小麥成熟期遇到多次降雨天氣不但利于小麥穗發(fā)芽，并且會(huì)提高黑胚病的發(fā)生率。

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