旱地小麦高代新品系的农艺性状

吴秀宁，张军，于浩世

（1.商洛学院 健康管理学院，陕西商洛726000；2.商洛学院 生物医药与食品工程学院，陕西商洛726000）

小麦是陕西省的主要粮食作物，常年种植面积约120万公顷，其中旱地小麦面积占70%左右[1]。由于地理位置特殊，干旱已成为陕西最大的气候灾害[2]。据不完全统计，1961—2006年陕西平均受旱面积为48.7%，2001年高达91.9%[3]。在全球变暖的大背景下，小麦全生育期遭受干旱的风险呈上升趋势[4]。因此，选育（用）抗旱丰产性好的小麦新品种对保障陕西及同类型生态区的粮食生产具有重要的意义。

科学、准确地鉴定和筛选新品系，是关系作物抗旱育种成效的主要环节。抗旱性评价多以外设胁迫来鉴定萌发期等特定生育阶段的品种（系）抗旱性能[4-5]。多采用生理指标和农艺性状相结合来评价品种（系）的生产能力[1,4,6-7]。这些报道为后续研究提供了较好地借鉴和参考。而高代品系类型复杂、种子量少，很难对其进行特定生育期抗旱性评价，加之（室内）模拟干旱逆境下的研究也难以代表大田的真实情况。本研究以课题组选育地26份旱地小麦高代新品系为材料，通过对其田间自然生长条件下的农艺性状进行分析，并依据性状进行聚类，以期为科学合理地鉴定新品系提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计与材料

试验于2017—2018年在商洛学院秦岭植物良种繁育中心张村小麦育种试验田进行。试验地地势平坦，土壤质地属褐土。肥力水平中等，有机质17.7 g·kg－1，速效氮58.12 mg·kg－1，速效磷18.71 mg·kg－1，速效钾93.72 mg·kg－1。播种前结合整地施复合肥（N-P2O5-K2O：14-16-15）、尿素10 kg·hm－2。试验为间比排列，小区长5m，宽1.34m，5行区。2017年10月30日人工开沟种植，播种密度为20万株/公顷。全生育期无灌溉，适期进行人工除草，成熟期及时人工收获。2018年4月7日遭遇倒春寒。其余管理措施参照小麦区域试验田。

供试材料为小麦育种团队2016年出圃的26份高代品系，选用商洛地区小麦区试试验对照品种小偃15为对照。

1.2 指标测定

田间记载冻害率、抽穗期、穗数、株高。冻害率为低温（最低温度约6℃）发生72 h后，参考安晓东等[8]方法进行调查。每小区取中间1 m固定样段，成熟后在样段内随机选取10株带回室内考种，测定穗下茎节长、穗长、穗粒数。混合脱粒后测定千粒重、籽粒饱满度。籽粒饱满度划分为5级，即1（差）、2（较差）、3（中）、4（较饱）、5（饱满）。小区全部收获脱粒晒干，测定产量。

1.3 数据处理

Excel 2003进行数据整理和作图，SPSS 22进行变异性分析和相关性分析。聚类时将原始数据进行标准正态转换，后在欧式距离水平上采用离差平方和法进行系统聚类[6]。

2 结果与分析

2.1 不同小麦高代品系主要农艺性状的表现

不同小麦高代品系主要农艺性状见表1。

表1 供试品系及其主要农艺性状表现

由表1可得，供试品系的冻害率、穗数、株高、穗下茎节长、穗粒数、千粒重和产量存在较大差异，而抽穗期、穗长、饱满度差异较小。以冻害率、穗数、株高和抽穗期为例，品系27、25的冻害率最为严重，分别为80.1%和70.3%；品系12最低，为0.6%。品系27、13的穗数较多，分别为832.9、821.3万/公顷；品系11最少，为493.4万/公顷。品系28株高最大，为90.4 cm，品系23、20最低，分别为74.4 cm、74.3 cm。其余品系（种）介于二者之间。品系15和品系12抽穗期分别为4月16日和4月17日，品系7等10个品系（种）为4月18日，品系1等16个品系为4月19日。

2.2 农艺性状的变异性分析

供试品系（种）的变异系数见表2。其中，冻害率的变异系数最大，为115.8%；其次为穗粒数和饱满度，变异系数分别为30.1%和22.7%；穗数、穗下茎节长、千粒重和产量的变异系数介于11.6%～16.6%。株高的变异系数最小，为5.4%。可见供试品系的农艺性状上具有较大的变异程度。

表2 供试品系主要农艺性状变异

2.3 农艺性状的相关性分析

由表3可得，产量与冻害率、穗数均在0.01水平上负相关。株高与穗粒数在0.05水平上正相关。穗粒数与冻害率在0.05水平上显著负相关、与穗数则在0.01水平上负相关。饱满度与冻害率在0.05水平上正相关、与千粒重在0.01水平上极显著正相关。

表3 供试品系主要农艺性状相关性分析

2.4 农艺性状的聚类分析

对供试品系的10个主要农艺性状进行聚类分析（图1），26份小麦高代品系在欧式距离为11时可以划分为5个类群（表4）。第Ⅰ类群包括7个品系，依次为7、9、11、12、16、17、19和对照。这一类群冻害率较低、株高较低、穗数中等、穗粒数较多，其中品系12较对照小偃15增产3.8%（为方便分析，对照产量取平均值4 591.6 kg·hm-2，下同）。第Ⅱ类群包括14个品系，依次为1、2、3、4、6、10、14、18、20、22、23、24、26和28，本类群冻害率和株高相对较高、穗数较低、千粒重较大，除品系1和6较对照增产4.1%和1.6%外，其余品系产量均不同程度地低于对照。第Ⅲ类群包括5和13号2个品系，冻害率相对较大、穗数较大、株高较高，产量均低于对照。第Ⅳ类群包括25和27号2个品系，冻害率最大、穗数较大、株高最高、穗粒数较低、千粒重较大，产量低于对照。第Ⅴ类群只有15号这1个品系，冻害率较低，千粒重最大，产量低于对照1.7%。

表4 各类群主要农艺性状平均值

图1 旱地小麦高代新品系的主要农艺性状的聚类分析

3 讨论与结论

科学、准确地筛选高代品系是小麦育种的重要环节。受高代品系数量多且类型复杂等特点，对新品系的鉴定多是基于产量等单个性状、参考田间调查结果进行决选[9]，育种过程中缺乏综合、定量的统计分析。加之受育种者主观因素，难免会造成决选失误，使得一些综合性状优良的品系被淘汰。聚类分析可克服上述缺陷，在评价小麦[6,10,11]、玉米[12]、花生[13]、水稻[14]、棉花[15]、马铃薯[16]等作物优劣的真实性方面受到了众多学者的认可。本试验中，通过聚类将27份小麦参试材料分为5个类群。第Ⅰ类群的7个品系综合性状与对照接近，属低秆、中等穗数、多粒类型。本类型品系可进入品系比较试验。第Ⅱ类群的14个品系穗数较低，其中品系1和6较对照增产4.1%和1.6%，品系10减产0.1%。这些品系综合性状优良，在继续试验观察的同时，根据各自农艺性状特点加以改造利用。

产量为数量性状，是作物遗传特性和外界环境共同作用的结果[17]。农艺性状具有表现直观、便于识别、与生产直接相关等特点，在分子标记快速发展的今天，作物品种改良很大程度上依赖于农艺性状的研究[18]。郭瑞林等[19]研究认为参与聚类的性状并非越多越好，应选取能反映资源客观实际的性状。前人研究多选用产量及其构成要素、株高等农艺性状用于聚类分析[9,11,18-20]，本试验将抽穗期、籽粒饱满度，特别是首次将冻害率列入其中，取得了较为满意的结果。经历倒春寒后，冻害率与小麦产量极显著负相关、与穗粒数显著负相关、而与饱满度呈显著正相关、与千粒重极显著正相关。可见将冻害率作为主要农艺性状参与聚类分析是可行的。就倒春寒对小麦生长影响而言，低温降低了单株穗粒数、相对提高了每粒的营养物质供应[21]，表现为低温后籽粒饱满度和千粒重呈增加趋势。此外，生产实践表明小偃系列小麦品种在陕西旱塬区域表现出较好的丰产稳产性，本试验选用的对照品种小偃15自2006年起至今为商洛地区小麦区域试验对照品种，小偃22自2001年起为陕西省小麦区试对照品种[21]。在全球气候变化不稳定的背景下，丰富育种基础材料的遗传多样性是提高小麦育种水平的必由之路。