春小麦穗发芽影响因素及特性研究

春小麦穗发芽影响因素及特性研究

车京玉，王岩，李长辉，马勇，高凤梅，张起昌，刘宁涛，邹东月，田超，邵立刚*

(黑龙江省农业科学院克山分院，黑龙江克山161606)

摘要：研究对不同春小麦新品种、不同收获期、温度、降落值对春小麦穗发芽和籽粒发芽的影响。试验结果表明：不同品种克春1号、克旱21号、克丰12号与克旱15号穗发芽率抗性差异较大，收获期对发芽率影响较大，收获越晚发芽越严重。各小麦品种在15℃条件下的籽粒平均发芽率比20℃条件下低，尤其是收获越晚时较高的温度对发芽更适宜。不同小麦品种降落值大小不同，与穗发芽率呈负相关。本研究可为选育抗穗发芽品种提供依据。

关键词：春小麦；收获期；温度；降落值；穗发芽

收稿日期：2015-05-26

基金项目：国家现代农业产业技术体系小麦东北综合试验站资助项目(CARS-3)；黑龙江省农科院创新工程重点项目(2013ZD008)。

作者简介：车京玉(1971-)，女，副研究员，主要从事春小麦遗传育种与栽培研究；E-mail:cryu1122@163.com。

小麦收获前穗发芽是世界性灾害，影响因素有收获前降雨、温度和品种等。穗发芽在世界各国及我国各地每年都有不同程度地发生，造成产量的损失尚在其次，造成小麦种子和原粮的质量下降尤为严重。小麦穗上发芽或仅有外观难辨的籽粒萌动，都会造成品质下降，尤其是食品加工品质变劣[1]。其主要原因为α-淀粉酶的活化使小麦的籽粒品质下降，其它水解酶的活动也可使多种贮藏物质降解，如蛋白酶的水解活动使蛋白质降解为麦谷朊和小分子氨基酸，从而导致品质下降[1]。国外从20世纪50年代就已开始研究小麦穗发芽问题，我国则从80年代以后才重视小麦抗穗发芽的研究和品种选育。东北春麦区虽然属于干旱半干旱地区，小麦生育期降雨量为300～550mm，但是分布不均，往往7月末到8月初降雨量较多，个别年份个别地区有不同程度的穗发芽现象。本文着重分析小麦穗发芽率与籽粒发芽率及降落值的相关性，为选育抗穗发芽品种提供依据。

1材料与方法

1.1　试验品种与收获期

春小麦克春1号(8月2日收获)、克春1号(8月10日收获)、克春1号(7月27日收获)、克

*通迅作者：邵立刚(1964-)，男，研究员，硕士生导师，主要从事春小麦遗传育种与栽培研究。

旱21号(7月27日收获)、克丰12号(7月27日收获)、克旱15号(7月27日收获)。7月27日收获为正常。

1.2　穗发芽测定

每个品种不同收获期随机取100粒，查已发芽粒数，计算发芽率即为穗发芽率。

1.3　籽粒发芽

在预先灭菌的培养皿中，垫上4层吸水纸，各加10 mL无菌水。取成熟的无发芽种子消毒(0.1%HgCl2浸泡3～5min)，各放100粒且胚向上，3次重复，分别放于15℃、20℃培养箱发芽。每天记载发芽种子数，并捡出发芽种子，注意补充无菌水，第7天后统计发芽粒数，计算籽粒发芽率。

1.4　降落值测定

用1900真菌降落数值仪测定降落值，重复3次。

2结果与分析

2.1　不同小麦品种穗发芽率

从表1中看出，正常收获的小麦品种其穗发芽率差异较大，克旱21号的穗发芽率较高，为4.0%，其次是克春1号，为1.3%，克丰12号和克旱15号的穗发芽率为0%，正常收获的品种中克春1号、克丰12号和克旱15号的穗发芽率差异未达到显著水平，与克旱21号相比差异达到显著水平。前期连续多年试验已证明克旱15号是抗穗发芽品种，克丰12号在该试验中穗发芽率很低，但是未推迟收获，是否抗穗发芽，还须进一步研究。克春1号的穗发芽率随着收获期的推迟而升高，收获推迟一周穗发芽率升达7.3%，收获推迟两周穗发芽率升达15.3%，差异达到显著水平，故小麦育种中选育抗穗发芽品种及及时收获对小麦品质非常重要。

表1　小麦籽粒穗发芽率

2.2　不同小麦品种种子发芽率及其分析

从表1、表2中可以看出，小麦品种籽粒发芽率与穗发芽率具有大致相同的趋势，如在同样收获期(7月27日)不同小麦品种籽粒在15℃条件下，克旱21号的籽粒发芽率最高(94.3%)，而克旱15号的籽粒发芽率则最低(37.7%)，但在20℃条件下，克丰12号的籽粒发芽率最高(98.7%)，克春1号的籽粒发芽率则最低(82.7%)；对同一小麦品种而言(相同收获期)，在20℃条件下的籽粒平均发芽率普遍要比15℃条件下高，故较高的温度(20℃)可明显促进小麦籽粒的发芽。对同一品种克春1号而言，除温度外，收获期推迟也会促进其籽粒发芽，不过，无论推迟到8月2日还是8月10日，这两者之间的平均发芽率却相差不大，与上述籽粒穗发芽有一定差异。但是从表3的温度与穗发芽率相关性分析来看，只有克春1号8月10日收获的籽粒发芽率达到显著水平。

表2　不同小麦品种籽粒发芽率

表3　不同小麦品种的温度与发芽率相关性

2.3　不同小麦品种的降落值与发芽率的关系

降落值反映的是α-淀粉酶活性的大小，降落值高的品种，α-淀粉酶活性低，反之则高。降落值低的品种，其籽粒内部的淀粉、半纤维素和蛋白质分解快，非常有利于籽粒胚的萌发生长[3]。从表4中可以看出，正常收获的不同小麦品种降落值大小不同，与穗发芽率呈负相关，但相关性较小，相关系数为-0.031。克春1号小麦品种不同收获期的穗发芽率和其降落值呈负相关，相关性较大，相关系数达到-0.951，达到显著水平。

表4　不同小麦品种的降落值与穗发芽率及其相关性

3讨论与结论

本试验中不同小麦品种其穗发芽率差异较大，这说明不同品种对穗发芽的抗性有差异，因此培育和推广抗穗发芽品种是抗性育种的任务之一，有必要对育成品种在品种区域试验和生产推广种植前进行穗发芽抗性鉴定，确定其利用价值[4]。

收获期对小麦穗发芽影响较大，收获越晚穗发芽越严重。但是本试验只对克春1号进行了不同收获期试验，其结果对其他品种是否具有普适性还得进一步研究。不同小麦品种其降落值大小不同，与穗发芽率呈负相关，但相关性较小；同一品种克春1号小麦不同收获期的穗发芽率和其降落值呈负相关，相关性达显著水平。研究发现即使在不具备穗发芽的环境中，由于迟熟α-淀粉酶基因存在，有些品种成熟时外观不发芽，但籽粒的α-淀粉酶活性仍然很高，因其在发育过程中合成时期较迟而被称作迟熟α-淀粉酶(late maturity α-amylase,LMA)，是抗穗发芽育种中需要淘汰的[5]。如本试验中克旱21号虽然是正常收获，但其降落值较低，其穗发芽率和籽粒发芽率均较高，说明其本身α-淀粉酶活性高。不同春小麦品种在15℃条件下的平均籽粒发芽率比20℃条件下低，尤其是收获越晚时，较高的温度对发芽更适宜，因而会导致春小麦品质下降，所以在生产上不仅要选择抗穗发芽品种，而且还要注意及时收获。

参考文献：

[1]樊哲儒，吴振录.春小麦穗发芽调查研究初报[J].新疆农业科学，2003，40(2):119-12.

[2]沈正兴，俞世蓉，吴兆苏.小麦品种抗穗发芽性的研究[J].中国农业科学，1991，24(5):44-50.

[3]原亚萍，陈孝，肖世和.小麦穗发芽的研究进展[J].麦类作物学报，2003，23(3):136-139.

[4]闫长生，张海萍，海林，等.中国小麦品种穗发芽抗性差异的研究[J].作物学报，2006，32(4):580-587.

[5]Mrva K,Mares D J.Expression of late maturity α-amylase in wheat containing gibberellic acid insensitivity genes [J].Euphytica,1996,88:69-76.

Influential Factors and Characteristics of Harvest Sprouting of Spring Wheat

CHE Jing-yu, WANG Yan, LI Chang-hui, MA Yong, GAO Feng-mei, ZHANG Qi-chang, LIU Ning-tao,

ZOU Dong-yue, TIAN Chao, SHAO Li-gang

(Keshan Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Keshan 161606, Heilongjiang, China)

Abstract:The current research investigated the influence of cultivar, harvest time, temperature, and falling number on harvest sprouting and grain germination of spring wheat. Notable differences in harvest-sprouting resistance were observed among four cultivars of spring wheat (Kechun 1, Kehan 21, Kefeng 12 and Kehan 15). Harvest time substantially affected the rates of grain germination and harvest sprouting, which markedly increased with postponing harvest time. Each tested cultivar showed a lower rate of gain germination at 15℃ relative to 20℃; a higher temperature occurring at a later harvest time was especially favorable to germination. Falling number varied among different wheat cultivars, showing a negative correlation with the rate of harvest sprouting. The present study provided the basis for selecting wheat cultivars with resistance to harvest sprouting.

Key words: Spring wheat; Harvest time; Temperature; Falling number; Harvest sprouting.