鄂麦３５２穗发芽抗性机制及抗穗发芽亲本价值分析

董静 许甫超 秦丹丹 徐晴 葛双桃 李梅芳

摘要：通过4年穗发芽鉴定，从260份小麦（Triticum aestivum L.）种质中筛选出高抗穗发芽品种鄂麦352，同时结合子粒发芽、子粒+芒、子粒+穗轴、子粒+颖壳4种处理，发现其高抗穗发芽不仅与其较强的子粒休眠性有关，还与芒、穗轴和颖壳有关。利用其作为穗发芽抗性亲本配制2个杂交组合，分析表明容易选出抗穗发芽后代，具有较高的育种价值。

关键词：小麦（Triticum aestivum L.）;鄂麦352;穗发芽;抗性机制;价值

中图分类号：S512.1         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2018）22-0022-02

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.22.007           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： The pre-harvest sprouting resistance （PHS） of 260 wheat （Triticum aestivum L.） germplasm was assessed and Emai 352 was identified with high resistance by 4 years intact spike germination in room. Through the germination test of seed，seed+awn，seed+spike stalk，seed+glumes，it showed that long dormant period，awn，spike stalk and glumes were involved in controlling PHS in Emai 352. Comparison of the PHS of two crossed progeny from Emai 352，the result indicated that it was easy for selecting lines with high PHS and Emai 352 was a good parent for PHS breeding.

Key words： wheat（Triticum aestivum L.）; Emai 352; pre-harvesting sprouting; mechanism of resistance; value

小麥（Triticum aestivum L.）穗发芽（Pre-harvest sprouting，PHS）是指小麦在收获前遇到阴雨或在潮湿环境下的穗上发芽。小麦穗发芽不仅降低产量，而且严重劣化加工品质及种用价值。长江中下游冬麦区是中国穗发芽重灾区之一[1]。2018年湖北、安徽和江苏等省小麦再次发生大面积穗发芽，灾情严重，加快抗穗发芽品种的选育已经刻不容缓。但是，自郑麦9023引入湖北省以来，多年来湖北省小麦育种主要以产量超越郑麦9023为目标，对穗发芽抗性重视不够，有关小麦品种穗发芽鉴定及育种研究报告较少[2-4]。本试验通过小麦穗发芽种质筛选、鄂麦352穗发芽抗性机制及其作为抗性亲本的价值分析，以期为湖北省小麦穗发芽育种提供参考。

1  材料与方法

供试品种包括作者所在团队保存的260份小麦种质以及配制的杂交组合郑麦9023/鄂麦352、郑麦9023/（郑麦9023/鄂麦352）世代材料。所有材料种植在湖北省农业科学院粮食作物研究所武昌南湖及鄂州试验基地。

穗发芽鉴定采用室内整穗发芽法。取材及试验按参考文献[3]进行。子粒、子粒+芒、子粒+穗轴、子粒+颖壳发芽按参考文献[5]进行。

2  结果与分析

2.1  整穗发芽鉴定

2012-2015年对260份小麦种质进行了穗发芽抗性鉴定，结果（图1）表明，260份种质4年间7 d穗发芽率平均为40.2%，各种质平均值变幅为27.7%～52.3%。高感穗发芽对照品种郑麦9023在4年间7 d穗发芽率平均为81.1%，变幅为68.4%～98.9%;鄂麦352平均为4.5%，变幅为0.8%～7.8%，波动较小。可以看出，鄂麦352穗发芽抗性强，年度间较稳定，是筛选出的少有的几个目前在湖北省生产上大面积应用的抗穗发芽品种之一。

2.2  不同处理对发芽的影响

为了了解穗部性状、休眠性对穗发芽抗性的影响，选取了高抗穗发芽品种永川白麦子（地方品种）、鄂麦352和品系40615、耐穗发芽品种鄂麦11和鄂麦18、高感穗发芽品种郑麦9023共6份种质进行了3 d和7 d子粒、子粒+芒、子粒+穗轴、子粒+颖壳处理发芽试验。结果（表1）显示，鄂麦352子粒3 d和7 d发芽率分别为1.5%、36.0%，较低，说明子粒有较强的休眠性，子粒+芒、子粒+穗轴、子粒+颖壳处理的3 d发芽率均较低，7 d发芽率分别为20.0%、20.5%、20.0%，明显低于子粒发芽率，说明其高抗穗发芽不仅与其较强的子粒休眠性有关，还与芒、穗轴和颖壳或它们的分泌物有关。

40615的7 d子粒发芽率为45.0%，明显高于鄂麦352，说明其休眠性弱于鄂麦352，为中等水平，子粒+穗轴、子粒+颖壳处理的7 d发芽率分别为14.5%、25.0%，说明其穗轴和颖壳或它们的分泌物对其穗发芽抗性有较大的贡献。

耐穗发芽品种鄂麦11，3、7 d子粒发芽率分别为65.0%、94.0%，说明子粒休眠性较弱，但子粒+穗轴、子粒+颖壳的7 d发芽率分别比子粒发芽率降低了10.0、19.5个百分点，说明其穗发芽抗性与穗轴和颖壳或它们的分泌物有关，其中颖壳的作用较大。鄂麦18的3、7 d子粒发芽率分别为67.0%、93.0%，说明子粒休眠性较弱，但子粒+穗轴、子粒+颖壳处理的7 d发芽率分别比子粒降低了31.5、27.5个百分点，说明其穗发芽抗性与穗轴和颖壳或它们的分泌物有关，其中颖壳的作用较大。

永川白麦子为高抗穗发芽地方品种，3、7 d发芽率均较低，其抗性表现为子粒休眠性。郑麦9023的3、7 d 4种处理的发芽率差异不大，表明子粒休眠性极弱，芒、穗轴、颖壳对其发芽率影响也较小。

总体看，穗部性状、休眠性在不同品种中对穗发芽抗性贡献不同，表现出品种特异性。鄂麦352子粒休眠抗性虽然达不到地方品种永川白麦子的水平，但明显优于鄂麦18等品种，在栽培品种中属于比较优良的材料。

2.3  鄂麦352抗穗发芽亲本价值分析

为了更好地利用鄂麦352穗发芽抗性，2013年对郑麦9023/鄂麦352 F2单株进行了测定，发现后代中出现较高比例的抗穗发芽单株，初步判断鄂麦352是一个较好的抗性亲本。2018年对郑麦9023/鄂麦352 F6、郑麦9023/（郑麦9023/鄂麦352）BC1F4白粒后代进行了穗发芽鉴定。结果表明，郑麦9023/鄂麦352 F6的389个后代株系中抗性为高抗（HR）的占6.9%、抗（R）的占37.3%，合计达到44.2%，其中红粒占41.1%，白粒占3.1%，证实鄂麦352能较好地将穗发芽抗性传递给后代，但由于鄂麦352是红粒，单交后代群体白皮后代数量较少，因此要选择白皮抗穗发芽后代需要扩大群体。为此，将郑麦9023/（郑麦9023/鄂麦352）BC1F4白粒后代随机抽取了292份，检测发现HR株系占4.4%、R株系占21.4%，合计达到25.8%。证实通过扩大白皮后代群体，选择白皮抗穗发芽后代的几率增加。同时田间观察，多数后代其他農艺性状较好，说明鄂麦352是一个优良的抗穗发芽亲本，在育种中应该多加应用。

3  小结与讨论

本试验证实鄂麦352高抗穗发芽，但其抗性不全是来自子粒休眠性，其作为穗发芽抗性亲本使用，改良效果较好。这与DePauw等[6]报道加拿大利用红粒抗穗发芽种质RL4137育成Columbus、AC Domain、Snowbird等抗穗发芽品种的研究结果一致。

作者在前期的研究中从鄂麦11等耐穗发芽品种的后代中也选择出耐穗发芽的品系[3]，因此通过滚动回交、矮败小麦等聚合来自不同来源栽培品种的抗穗发芽基因，是抗穗发芽育种的一条重要途径。

此外，地方品种永川白麦子等高抗穗发芽具有主效基因，但因不良农艺性状太多，在传统育种实践中没有取得成功，如何采用分子育种手段，既快速导入抗穗发芽基因又能减少不良农艺性状的遗传累赘是下一步关注的重点。

长江中下游麦区收获期降雨压力较其他麦区大，发掘更多的抗源，遗传解析现有优良抗（耐）品种的抗性机理和遗传机制，对加快抗穗发芽育种具有重要的意义。

参考文献：

[1] 肖世和，日长生，张海萍，等.小麦穗发芽研究[M].北京：中国农业科学技术出版社，2002.92-99.

[2] 董  静，李梅芳，许甫超，等.湖北小麦材料穗发芽抗性评价[J].湖北农业科学，2011，50（24）：5040-5043.

[3] 董  静，许甫超，秦丹丹，等.湖北省白皮小麦品种穗发芽抗性鉴定及改良[J].湖北农业科学，2016，55（23）：6057-6060.

[4] 董  静，秦丹丹，许甫超，等.小麦穗发芽抗性的分子机制和育种研究进展[J].湖北农业科学，2015，54（22）：5509-5512.

[5] 苗西磊，王德森，夏兰芹，等.白粒小麦品种（系）穗发芽抗性机制分析[J].麦类作物学报，2011，31（4）：741-746.

[6] DEPAUW R M，KNOX R E，SINGH A K，et al.Developing standardized methods for breeding preharvest sprouting resistant wheat，challenges and successes in Canadian wheat[J].Euphytica，2012，188（1）：7-14.