小麦耐热种质资源的鉴定与筛选

陈冬梅，马永安，刘保华，苏玉环，王雪香

（邯郸市农业科学院，河北 邯郸 056001）

小麦生长发育后期受到异常高温天气影响，会导致籽粒品质变劣和产量降低[1～3]。华北地区是我国小麦主产区之一，小麦灌浆期经常出现30℃以上的高温干热风天气，一般造成小麦减产5%～10%，严重年份减产幅度高达20%以上[4，5]。因此，鉴定和筛选耐热种质资源，培育耐热、抗干热风品种，对于应对高温气候和保障小麦稳产高产意义重大。前人在小麦耐热性方面进行了大量研究，但多集中在小麦耐热性鉴定方法[6～9]和高温对小麦生理生化过程的影响[10～13]等，而对不同品种耐热性的遗传差异研究较少。于是，以黄淮麦区推广小麦品种（品系）为试材，在大棚增温条件下对其耐热性进行了鉴定，以期为小麦抗热性遗传改良提供耐热资源。

1 材料与方法

选择黄淮麦区100份推广小麦品种（品系）在邯郸市农业科学院附属试验场进行试验，其中，河北品种69份，河南品种9份，山东品种11份，山西和陕西品种等6份，新品系5份。试验地前茬为玉米，中壤土，肥力中等。2015年10月10日播种小麦，行长2 m，行距28 cm，均匀点播种子20粒/行，2行/区。采用对比试验设计，小麦生长环境设热胁迫和自然条件（CK）2个处理，其中，热胁迫处理采用塑料（无色透明聚乙烯塑料膜，厚0.06 mm）大棚增温，5月11日～6月2日扣棚，每天8：00～18：00用增温棚遮盖（遇雨时撤掉，确保小麦水分状况与自然条件生长区一致）。随机区组排列，3次重复。小麦其他管理措施同常规大田生产。

分别在棚内和棚外距离小麦群体表面垂直高度30 cm处挂温湿度计，每隔2 h记录1次棚内和棚外的温度与湿度。

小麦生育期，观察品种的生长情况，并调查抽穗期、开花期和成熟期。成熟后分区收获，室内脱粒计产，并测定千粒重。根据热感指数公式[7，8]，计算参试品种的千粒重热感指数、产量热感指数和热感总指数：

千粒重热感指数=（1-某品种热胁迫处理的千粒重/该品种对照处理的千粒重）/（1-所有品种热胁迫处理的千粒重平均值/所有品种对照处理的千粒重平均值）

产量热感指数=（1-某品种热胁迫处理的产量/该品种对照处理的产量）/（1-所有品种热胁迫处理的产量平均值/所有品种对照处理的产量平均值）

千粒重热感指数＜1，为千粒重抗热品种；千粒重热感指数≥1，为千粒重热感品种。产量指标类同。

热感总指数=产量热感指数+千粒重热感指数

2 结果与分析

2.1 热胁迫处理下环境温度的变化

热胁迫处理的棚内日平均温度为26.4～35.8℃，最低值、最高值分别较CK高1.4和3.6℃；全胁迫期，棚内平均温度为30.4℃，日最高温度平均值为43.0℃，分别较CK高2.6和5.0℃（表1）。其中，灌浆后期（5月27日～6月2日），每天10：00～14：00的棚内温度高达30.0～43.0℃；平均温度为32.8℃，较CK高3.3℃。肉眼观察，热胁迫处理的小麦未见“烧叶”或明显的“避熟”现象。

表1 热胁迫处理下小麦灌浆期的棚内温度 （益）Table 1 Temperature in plastic-covered tunnel under heat stress at filling stage

2.2 热胁迫处理下参试材料的千粒重和产量变化

自然环境条件下，参试材料的千粒重为39.7～63.2 g，产量为 0.38～1.10 kg/m2（表 2）。

热胁迫条件下，参试材料的千粒重为35.0～56.9 kg/m2，产量为 0.27～0.81 kg/m2，均＜其 CK；千粒重平均值为47.4 g，产量平均值为0.58 kg/m2，分别较CK（50.2 g，0.67 kg/m2）降低5.6%和13.4%。表明高温会明显抑制小麦籽粒干物质的积累。

2.3 参试材料的抗热性评价

2.3.1 利用千粒重热感指数进行评价 参试材料的千粒重热感指数为0.04～3.60（表3），差异较大。表明参试品种的千粒重抗热类型存在明显差别。

邯11-5272等43份材料千粒重热感指数＜1，为千粒重抗热型品种。其中，邯07-8069、邢麦13号、鲁原502、石家庄8号、邯11-5276、良星99和邯麦17千粒重在自然环境（54.1～58.1 g）与热胁迫条件下（52.0～56.9 g）均较高，为高粒重抗热型品种。

其他57份材料均为千粒重热感品种。其中，衡01-6599等44份材料千粒重热感指数为1.00～1.96，属千粒重热中感型品种；金禾9123等13份材料千粒重热感指数为2.02～3.60，属千粒重热敏感品种。济麦19、D08-6、石 4366、洛麦 21、鑫麦 296、邯农1412、周18、邢麦4号、烟农19、济麦 22、金禾9123、邢麦3号和周16自然环境下的千粒重（54.4～63.2 g）以及千粒重热感指数（1.06～2.68）均较高，为高粒重热感品种。

表2 参试材料的千粒重和产量及其热感指数与抗热性评价Table 2 The 1 000-grain weight，yield，heat sensitive index and heat resistance appraisal of tested wheat germplasm resources

（续表）

2.3.2 利用产量热感指数进行评价 参试材料的产量热感指数为0.09～2.38（表4），差异较大。表明参试品种的产量抗热类型存在明显差别。

邯11-5276等57份材料产量热感指数＜1，为产量抗热型品种。其中，邯4564、邯4589、尧麦16、邯麦12、洛旱3号、石优20、临麦4号、衡7228和山前麦产量在自然环境（0.77～0.92 kg/m2）与热胁迫条件下（0.75～0.81 kg/m2）均较高，为高产抗热型品种。其中，山前麦产量在自然环境（0.92 kg/m2）和热胁迫条件下（0.81 kg/m2）均最高，高产抗热性最为突出；邯4564产量热感指数（0.15）最小，稳产抗热性好。

表3 参试材料的千粒重热感指数及其抗热性鉴定结果Table 3 The heat sensitive index for 1 000-grain weight and heat resistance of tested wheat germplasm resources

其他43份材料均为产量热感型品种。其中，洛麦24、烟中144、邯麦17、济麦22、衡136、科农1006、科农213、兰考906-16和科农9204自然环境下的产量 （0.80～1.10 kg/m2） 以及产量热感指数（1.05～2.38）均较高，为高产热感型品种。

表4 参试材料的产量热感指数及其抗热性鉴定结果Table 4 The heat sensitive index for yield and heat resistance of tested wheat germplasm resources

2.3.3 利用热感总指数进行评价 参试材料的热感总指数为0.19～4.49，差异较大。表明参试品种的综合抗热类型存在明显差别。

冀麦 23、邯麦 13、洛旱2号、邯 6172、、邯4589、洛旱3号和衡05-4444等26份材料热感总指数≤1.55，且除邯4564千粒重热感指数＞1外，其他品种产量热感指数和千粒重热感指数均＜1，这些品种抗热稳定性好，为高抗热型品种。

衡4388、石麦15、良星99等21份材料热感总指数为1.70～2.00，指标值相对较小，属中抗热型品种。

石新733、邯3475、石麦22、鲁原502等30份材料热感总指数为2.01～2.89，指标值相对较大，属中热感型品种。

邢麦3号、济麦22、烟农19等23份材料热感总指数为3.05～4.49，指标值较高，属热敏感型品种。

3 结论与讨论

小麦灌浆期受到热害胁迫后，虽然是通过降低粒重而影响产量的，但是受不同基因型千粒重对产量构成贡献大小不同的影响，若仅对千粒重热感指数进行单方面选择，则有可能丢失具有较高产量潜力的抗热材料。因此，采用千粒重热感指数与产量热感指数之和的热感总指数进行评价，能够客观地反映品种的抗热性[14]。通过热感总指数对100份小麦品种的抗热性进行综合评价，从中筛选出高抗热型资源26份。其中，大面积推广品种8份，分别是邯6172、邯5316、邯4589、邯4564、石家庄8号、石新828、冀5418和冀麦23；主推品种8份，分别是邯麦13、邯麦12、衡05-4444、冀5265、尧麦16、临麦2号、洛旱2号和洛旱3；新审定品种4份，分别是邯麦16、邢麦6号、邢麦13号和邯陵15；新育成品系6份，分别是邯11-5272、邯11-5276、邯 02-6018、邯07-8069、邢05-1241和科农3106共6份。参试材料中部分品种的试验结果与韩利明等[15]的研究结果相同。这些材料抗热性稳定，可作为抗热育种资源加以利用，也可作为抗热品种在生产上推广种植，这已被生产应用所证实。

小麦为密播作物，产量受种植密度影响较大，而千粒重受种植密度影响相对较小。本研究是在稀播条件下进行的，因此，通过千粒重热感指数筛选出的抗热材料可靠性较高。如邯6172、邯5316、石家庄8号和良星99等高粒重耐热型品种，目前已经作为抗热育种材料而广泛利用。本试验条件下通过产量热感指数鉴定出的抗热材料，其抗热性还有待于密植条件下做进一步验证。

小麦耐热性是一个复杂的生物学性状[2]。热感指数受试验样本数量影响较大，抗热指标只是反映某品种某性状在所有参试品种中的相对表现。因此，对一个品种耐热性的认识，在注重评价抗热指标的同时，还要关注与耐热性关系较为密切的农艺性状，如午睡现象[16]、早熟性[17]、冠层温度[18]、根系活力[19]、绿叶功能期[20]、叶片蜡质[21]和落黄特性[22]等。邯郸市农业科学院非常重视小麦落黄性的选择，通过落黄性与诸多农艺性状的协调选择，先后培育出高产耐热邯麦系列品种，逐步形成了落黄突出的鲜明育种特色。

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