60Co－γ诱变小麦冀5418 M3代的性状变异及主成分分析

杨婷婷，崔嘉欣，王婷婷，张从宇*

(1.安徽科技学院，安徽 凤阳 233100;2.安徽科技贸易学校，安徽 蚌埠 233080;3.河南省农业科学研究院，河南 郑州 450002）

小麦是世界分布最广、栽培面积最大的主要粮食作物，其产量占世界粮食作物总产的30%左右，全球大约有43个国家、超过1/3的人口以小麦为主要粮食，小麦在国际粮食贸易中也占有重要地位。中国是世界最大的小麦生产国，近几年小麦的单产及总产不断提高，为保障国家粮食安全社会稳定起到了非常重要的作用。用60Co－γ射线辐射产生优良变异性状的方法在小麦育种上已广泛应用[1－5]。目前对诱变性状的评定大多是从产量、生育期、抗性等进行比较，对多个性状来综合评价和分析的较少。随着育种目标的变化，在后代性状选择的过程中，有必要研究不同随机变量的相关关系，以提高性状选择的科学性和针对性[6－8]。冀麦5418由河北省农业科学院粮油所选育，1988年河南省农作物品种审定委员会认定，1991年全国农作物品种审定的小麦品种，具有很好的抗逆性、丰产性和较强的抗病虫性，近年来在黄淮麦区大面积推广[9]。但是经过20余年的推广种植，其产量、品质、抗病虫性等有所下降。如何进一步挖掘此品种的潜力，成为摆在育种工作者面前的一个课题[4]。诱变育种相比其他传统育种方式具有高效便捷及变异方向多等优点[5]。为此，笔者用60Co－γ射线辐射冀麦5418干种子进行辐射，对其后代的性状进行了考查、测定、统计分析，研究其变异规律，为科学选择优良种质提供依据。

1 材料与方法

1.1 种子来源

供试小麦品种为冀5418，由安徽科技学院遗传实验室提供。用60Co－γ射线辐射干种子，剂量为200Gy，时间为 10min。

1.2 M1－M3代田间播种

辐射当代为M1代，2012年10月28日种植于安徽科技学院种植科技园。播种方式为点播，行距25 cm，株距5cm，成熟后每株收1穗、脱粒。2013年11月2日种植M2穗行，种植方式同M1，成熟后每株收1穗，单脱。2014年10月29日种植M3，种成穗行，行长1.5米，行距25cm，株距5cm，每行定苗20株，M3代收获500个穗行进行性状测定。

1.3 M3农艺性状考查

每行20株全部考查，然后取平均值。考查性状6个，分别为株高[X(1)]、穗长[X(2)]、小穗数[X(3)]、退化小穗数[X(4)]、行粒重[X(5)]、千粒重[X(6)]。

1.4 品质测定

用瑞典波通公司的DA7200近红外分析仪对M3籽粒营养品质性状和加工品质性状进行分析测定。性状有湿面筋含量[X(7)]、干基蛋白含量[X(8)]、容重[X(9)]、面团吸水率[X(10)]、面团稳定时间[X(11)]、面团形成时间[X(12)]、硬度指数[X(13)]、沉降值[X(14)]、出粉率[X(15)]、直链淀粉含量[X(16)]。

1.5 数据分析

用DPS软件进行基本数据处理和多元分析，以超过2倍的标准差为依据确定M3变异性状，进一步计算变异率[10－11]。主成分分析的特征值取累计贡献率 85%[12－13]。

2 结果与分析

2.1 M3主要性状的变异分析

由表1可以看出，M3代的各种性状均产生了不同程度的变异。农艺性状的变异系数大小依次为退化小穗数＞穗长＞株高＞小穗数;产量性状的变异系数依次为行粒重＞千粒重;品质性状的变异系数依次为湿面筋含量＞干基蛋白质;加工性状的变异系数依次为直链淀粉含量＞沉降值＞稳定时间＞形成时间＞硬度系数＞出粉率＞吸水率＞容重。再从横向进行比较可以发现看出，退化小穗数、行粒重、直链淀粉含量、沉降值及千粒重变异系数较大，说明这五种指标产生变异的可能性大，选择出优良性状的可能性较大;出粉率、硬度指数、吸水率及容重的变异系数较小，选择出优良性状的可能性较小。

表1 M3代主要性状的变异分析Table 1 Variation of main agronomic traits of M3

2.2 M3代主要性状的简单相关分析

将M3代主要性状统计分析得出的相关系数列入表2。由表2可以看出，株高与穗长、穗长与小穗数、湿面筋含量与干基蛋白质、吸水率与干基蛋白质、沉降值与干基蛋白质、湿面筋含量与吸水率、湿面筋含量与沉降值、形成时间与容重、容重与出粉率、容重与直链淀粉含量、沉降值与吸水率、稳定时间与形成时间、硬度指数与稳定时间、稳定时间与沉降值、直链淀粉含量与稳定时间、硬度指数与沉降值、直链淀粉含量与出粉率之间呈极显著正相关;行粒重与千粒重、小穗数与株高、硬度指数与出粉率之间呈显著正相关;容重与干基蛋白质、出粉率与干基蛋白质、直链淀粉含量与干基蛋白质、容重与湿面筋含量、出粉率与湿面筋含量、直链淀粉含量与湿面筋含量、吸水率与容重、沉降值与容重、吸水率与出粉率、吸水率与直链淀粉含量之间极显著负相关。从结果可以看出，产量性状中，除株高、穗长、小穗数间相关极显著，行粒重与千粒重间相关极显著外，其它性状间差异均不显著;品质性状间大多数性状间相关显著;而行粒重与营养品质性状(蛋白质含量、湿面筋含量)间相关不显著;与加工品质重要性状的硬度相关不显著。说明产量和品质性状间相关不密切，选择时不可兼顾，选择目标是产量或品质(相关系数临界值:a=0.05时，r=0.3202;a=0.01 时，r=0.4128)。

表2 M3代主要性状的简单相关系数分析Table 2 Simple correlation coeffient of agronomic traits of M3

2.3 M3代主要性状的主成分分析

表3 M3代主要性状的主成分分析Table 3 Principle component analysis of agronomic traits of M3

根据累计贡献率≥85%的标准，有6个主成分入选，其累计贡献率为85.907%，已包含了大部分信息。

第一主成分特征值为4.8158，贡献率为30.099%，对应特征向量以干基蛋白质、湿面筋含量、吸水率3个性状分量的影响较大，但容重、直链淀粉含量和出粉率特征向量负值绝对值较大，即追求过高的干基蛋白质、湿面筋含量含量，会降低直链淀粉含量和出粉率。因此，第一主成分值以居中为宜。

第二主成分特征值为2.8356，贡献率为17.7266%，对应特征向量以稳定时间、硬度指数、沉降值、出粉率4个性状分量的影响较大，但千粒重、退化小穗数及干基蛋白质特征向量为负值且绝对值较大，即追求高稳定时间、硬度指数、沉降值、出粉率，会降低千粒重及干基蛋白质。因此，第二主成分值以居中为宜。

第三主成分特征值为2.2124，贡献率为13.8274%，对应特征向量以穗长、小穗数、株高、行粒重4个性状分量的影响较大，但千粒重、形成时间及容重向量为负值且绝对值较大。因此，第三主成分值以居中或偏高为宜。

第四主成分特征值为1.5679，贡献率为9.7992%，对应特征向量以行粒重、形成时间、千粒重3个性状分量的影响为主，但退化小穗数、直链淀粉含量及沉降值为负值。因此，第四主成分值偏高为宜。

第五主成分特征值为1.4078，贡献率为8.7985%，对应特征向量以形成时间、容重、退化小穗数3个性状分量的影响较大，但硬度指数、千粒重、行粒重特征向量为负值。因此，第五主成分值以偏低为宜。

第六主成分特征值为0.905，贡献率为5.6563%，对应特征向量以退化小穗数、千粒重、株高、行粒重4个性状分量的影响较大，但小穗数特征向量为负值。因此，第六主成分值居中为宜。

3 结论与讨论

通过试验材料性状的考查、统计分析说明，冀麦5418经过60Co－γ射线诱变M3代发生了丰富的变异，这也符合诱变育种具有变异率大、可选择后代材料广泛等优点[14]。通过诱变使小麦的农艺性状、品质性状及加工品质性状等产生了的广泛变异，为我们选择符合育种目标的后代提供了丰富的材料资源。冀麦541860Co－γ射线诱变M3代农艺性状的变异系数大小依次为退化小穗数＞穗长＞株高＞小穗数;产量性状的变异系数依次为行粒重＞千粒重;品质性状的变异系数依次为湿面筋含量＞干基蛋白质;加工性状的变异系数依次为直链淀粉含量＞沉降值＞稳定时间＞形成时间＞硬度系数＞出粉率＞吸水率＞容重。横向进行比较可以看出，退化小穗数、行粒重、直链淀粉含量、沉降值及千粒重变异系数较大，说明这五种指标产生变异的可能性大，选择出优良性状的可能性较大;出粉率、硬度指数、吸水率及容重的变异系数较小，选择出优良性状的可能性较小。

蛋白质含量、湿面筋含量是小麦主要的营养品质指标，也是决定加工品质的主要因素[15－16]，从本试验看，60Co－γ射线诱变小麦的后代，营养品质与加工品质性状间大多数简单相关系数达显著或极显著水平，这与张从宇等[17－18]的研究结果相一致。但小麦面粉的加工品质还与其高分子量谷蛋白亚基(HMWGS)的组分和表达量相关[19]，作者还将开展进一步研究。

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