播期对小麦生态型间杂种优势的影响.

孔德真 聂迎彬 徐红军 穆培源 崔凤娟 田笑明 桑伟

（新疆农垦科学院作物研究所 谷物品质与遗传改良兵团重点实验室，石河子 832000）

小麦是全球重要的粮食作物，每天约有20%的食物来源于小麦［1］。小麦为异源六倍体作物，相对于二倍体的玉米、水稻等作物，强优势组合的选择难度较大，大幅度增产20%以上的强优势组合严重缺乏［2］。目前，突破强优势杂交种创制的关键是拓展资源的遗传基础（生态远缘、地理远缘、遗传远缘），冬性小麦与春性小麦杂交（或春小麦与冬小麦杂交），是小麦不同生态型间杂交，它扩大了优良亲本的选择范围，打破了现有小麦强优势组合选配的界限［3］，是提高强优势杂交组合选配效率的重要途径。

虽然六倍体小麦的杂种优势是非常明显的，但是现在还没有找到产量和性状满意的杂交组合，通过扩大筛选不同生态类型间的杂交组合是非常有必要的［4］。马翎健等［5］曾对不同冬、春性类型小麦进行组配发现，冬麦×春麦杂交组合，F1代产量优势明显优于其他类型组合。同时，冬、春性小麦的杂交后代分离幅度大，变异类型丰富，超亲遗传出现的机会多。通过冬×春小麦杂交，不仅可以选育适应性广的品种类型，而且可以选育更加早熟的品种，如安徽农科院运用弗兰尼（春）×早洋麦（冬）杂交培育出早熟品种安徽11，南大2419（春）×胜利麦（冬）正反交选育出安徽5号、安徽9号早熟品种［6］。

在杂交小麦推广过程中，为了适应气候的变化，充分利用气候资源，确保杂交小麦的丰产丰收和高产高效，播期已经成为杂交种推广过程的关键问题［7］。播期可以影响小麦的生育进程和小麦群体产量［8-9］。对于三系法进行杂交小麦育种，通过调节播期，可以使冬×春小麦（春×冬小麦）杂交组合的双亲花期基本相遇，但筛选提高强优势组合的研究较少。本研究以新疆麦区大面积推广的6个冬、春麦品种为试验材料，组配了8个正、反交杂交种，在新疆石河子垦区，通过正常秋播、临冬播种和春播来鉴定不同类型杂交种的抗寒性、生育期及其杂种优势，旨在为小麦生态型间强优势杂交组合选配提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地基本情况 试验于2014-2015年度在新疆农垦科学院试验站（86o06’E，44o26’N，海拔525 m）进行，该地区属温带大陆性干旱气候，年均降水量180-270 mm，年均气温8.3℃，年日照总时数 2 300-2 700 h（表1）。

表1 2014-2015年小麦生长期月平均温度和降雨量

表1为2014-2015年小麦生长季节气象数据，平均气温为8.34℃，平均降水量为15.23 mm，正常年（2010-2015年小麦生育期平均气温为9.3℃，平均降水量为16.59 mm）。采用国内较常用的降水年型划分标准［10］划分降水年型，试验区域近10年（2005-2015年）小麦生育期间年均降水量为125.2 mm，2014-2015年降水量接近年均降水量（新疆石河子垦区11月至次年3月降水主要以雪的形式存在），属于平水年。

1.1.2 供试材料和试验设计 杂交组合分为春×冬、冬×春和春×春杂交3种方式，共有8个杂交组合及其亲本（表2）。试验为两因素裂区设计，播期为主区，供试材料为副区（随机排列）。播期设3个水平：T1（秋播）2014年10月2日播种；T2（临冬播）2014年11月3日播种；T3（春播）2015年3月21日播种；田间5行区种植，每行25粒种子，行长1.8 m，行距0.25 m，2次重复。田间水肥管理同大田。

1.2 方法

1.2.1 抗寒性鉴定及生育期调查 抗寒性鉴定分级标准见李亚科等［11］方法。田间记载小麦出苗期、抽穗期、开花期和成熟期。

1.2.2 小麦产量测定和室内考种 小麦成熟收获期，每个材料随机选择拔取10株，室内考察株高、单株穗数、主穗粒数、单株粒重、茎秆产量等性状，剩余材料按小区收割脱粒风干后测定总生物量和经济产量，计算收获指数。

表2 供试杂交种及亲本材料

杂种优势计算［12］：

中亲优势（%）=（F1-MP）/MP×100；

超亲优势（%）=（F1-HP）/HP×100；

F1：杂种F1的性状值，MP：为双亲平均值；HP：为高值亲本平均值。

1.2.3 数据处理 以Excel 2010绘制图表，采用Excel 2010和DPS数据处理统计软件进行数据分析。

2 结果

2.1 冬×春（或春×冬）组合杂交种及亲本抗寒性鉴定

由表3可知，正常秋播，冬性亲本的抗寒性高于春性亲本，春性亲本间抗寒性差异很大，新春38号明显好于新春17号。当冬性与春性亲本正交和反交，F1代抗寒性没有明显差异，但倾向于冬性亲本；当2个春性品种杂交，F1代的抗寒性也倾向于抗寒性强的亲本；说明无论春性品种作为父本还是母本，F1代表现为抗寒性增强。T1播期出苗期为10月12日，T2播期出苗期为次年3月15日，种子在冬季以萌芽形态在土壤里，正反交组合都能安全越冬，T3播期出苗期为4月8日，冬性亲本均不能抽穗。

表3 杂交种和亲本抗寒性鉴定

2.2 播期对杂交F1组合及其亲本农艺性状的影响

从表4方差分析结果看出，各考察性状在不同播期、不同组合及播期×组合互作的差异均达到极显著水平。分析播期（主区）可见，小区产量、茎秆产量和株高在3个播期之间差异达到显著水平，表现为T1＞T2＞T3，单株粒重、主穗粒数和收获指数在T1、T2播期之间差异不显著，但与T3播期比较达到显著水平。由于组合（副区）之间小区产量差异极显著，有必要重点分析播期对不同杂交组合及亲本小区产量的影响（表5）。

表4 二裂区试验方差分析

表5 播期对杂交F1组合及其亲本产量的影响

由表5可知，播期对杂交小麦及其亲本产量的影响十分显著。随播期推迟，平均减产40.59%、55.72%和41.39%；8个杂交组合T2（临冬播）和T3（春播）小区产量较T1（秋播）显著降低，其中10号组合小区产量降幅为85.54%和76.06%；正反交组合中春×冬杂交组合（1号和5号）小区产量下降幅度大于冬×春杂交组合（2号和6号），春×春组合（12号和13号）产量下降幅度较平稳；杂交种产量下降幅度大于其春性亲本，春性亲本较冬性亲本产量下降幅度小；6号组合3个播期的平均产量（705.95 g）显著高于其他杂交组合。

T1播期8个杂交组合产量都高于其亲本产量，冬、春正反交组合间产量差异不显著。若以杂交组合平均值为基准，其中1号和2号、5号和6号正反交组合的小区产量明显高于组合平均值；T2播期5号和6号、9号和10号两对组合产量虽有下降但仍高于其亲本产量，并且春性亲本临冬播种产量多高于冬性亲本，如亲本3号（春）＞4号（冬）和11号（冬），7号与8号亲本产量无显著差异；T3播期杂交种产量多数组合（除5号和6号外）低于其春性亲本产量，说明这些组合不适合春播。上述结果揭示在保证安全越冬前提下，小麦生态型间杂交种在正常秋播（T1）时才能发挥其高产潜力。

2.3 播期对杂交F1组合杂种优势的分析

对8个杂交组合小区产量作杂种优势分析，以筛选出强优势组合，结果见表6。由表6可见，随播期推迟，杂种优势急剧降低，T3播期除5号和6号组合外其他杂交组合已无优势可言。T1播期从正、反交组合杂种优势表现来看，春×春组合MP和HP杂种优势基本无差异，而冬×春和春×冬组合MP优势大于春×春组合。若以杂种优势≥20%为强优势组合指标，T1播期强优势组合是新春38号×新冬41号（1号）、新冬41号×新春38号（2号）、巴春02-509×新冬33号（5号）、新冬33号×巴春02-509（6号），T2播期强优势组合是2号、5号、6号、9号组合。这些强优势组合的高值亲本也是新疆春麦或冬麦推广品种，因此，HP优势也可以视同为CH（超标）优势。有必要深入分析这几个强优势组合产量与产量性状间的相关性。

2.4 强优势组合产量与产量性状的相关分析

由表7可知，在不同播期内，小区产量与其他性状的相关性表现出差异。T1播期5个性状与小区产量间均表现出正相关性，其中，茎秆产量对小区产量的相关性最高，说明产量性状和生物产量共同正向作用提高了强优势组合产量。T2播期株高、茎秆产量与小区产量间为弱的负相关，单株穗数、主穗粒数、单株粒重与小区产量间为正相关性，说明T2播期主要是产量性状影响强优势组合的产量，T3播期株高和单株粒重与小区产量为负相关，主穗粒数和单株穗数与小区产量达到了显著正相关性，说明在春播条件下，增加主穗粒数和单株穗数有利于提高强优势组合的产量。相关分析揭示了播期间小区产量表现为T1＞T2＞T3（表4和表5）的原因。

表6 播期对杂交组合杂种优势分析

表7 强优势杂交组合单株粒重与产量性状之间的相关分析

3 讨论

通过冬、春小麦杂交选育出杂种优势强适应性广泛的品种是一条很有效的途径［13］。新疆冬季寒冷，冬×春和春×冬杂交种能否安全越冬，是首先要考虑的因素。蒋纪芸等［14］研究表明，随着播期的推迟，籽粒的收获产量表现出下降的趋势；王东等［15］研究表明，早播或晚播都对收获产量和籽粒品质造成较大的影响。

本研究通过不同播期对8个不同生态类型的杂交组合进行产量和产量相关性状比较，筛选出2对正、反交的强优势组合（1和2号、5和6号组合）。通过对杂交组合的产量和相关性状进行比较分析发现，随着播期的推迟，不同杂交组合间小区产量和产量性状均出现了先下降后升高的的趋势，并且在不同播期、不同组合间差异均达到了显著水平，这与谢家琪等［16］研究的结果一致；张向前等［17］研究发现，偏早播会使群体的干物质下降，过度晚播对干物质的积累影响最大，因此适期的播种会使群体的干物质积累达到最大，最终会不断转化成收获产量。粒重是产量构成因素中的重要组成，而平均灌浆速率和灌浆期持续时间共同决定着小麦籽粒最大粒重［18］，在不同品种相同播期，后期的灌浆速率决定了产量水平。随着播期的推迟，不同组合和亲本主穗粒数、株高、单株粒重、茎秆产量都表现出下降的趋势。与张明明等［19］和杨桂霞等［20］等研究结果一致，可能使不同小麦品种的分蘖数降低，从而导致有效收获穗数的减少，最终导致产量的降低。对强优势组合产量与产量因素的相关分析发现，产量性状和生物产量共同正向作用提高了强优势组合产量，这与冀天会等［21］和刘尚前等［22］研究结果相一致。

杂交小麦组合亲本选择过程中，不育系（A）的选择一般选用冬性优良材料，适宜正常秋播来提高制种产量；恢复系（R）选择春性优良材料临冬播种不仅可以安全越冬还可提高产量，这样可使冬、春生态类型间的材料花期相遇进行杂交，产生的杂交种应该选择正常秋播，使杂交种表现出更强的杂种优势。

4 结论

随着播期的推迟，杂交种和亲本的产量均表现出下降的趋势，但杂交种产量的下降幅度大于其亲本，正反交之间的产量差异不显著，杂交种通过播期产量比较，正常秋播能表现出高产的潜力；筛选出4个杂种优势明显的杂交组合：新春38号×新冬41号、新冬41号×新春38号、巴春02-509×新冬33号、新冬33号×巴春02-509，其可通过调节播期解决冬性较弱的杂交种越冬问题和后续冬春亲本间的花期不遇及株高差配置问题，提高杂交种的制种产量。