春小麦新品种JZ5引种赞比亚试验

王晓波，包和平,2

（1.吉林农业大学农学院，吉林 长春 130118；2.现代农业技术教育部国际合作联合重点实验室，吉林 长春 130118）

【研究意义】中国援赞比亚农业技术示范中心项目经中国国家商务部批准，吉林农业大学代表吉林省政府具体承建，分基础建设期、技术合作期、自主运营期3个时期[1]。示范中心和赞比亚大学、赞比亚农业部有着良好的合作基础，围绕“科学研究、示范推广、人员培训和宣传展示”四大核心任务开展了农作物新品种的选育及推广工作。【前人研究进展】为丰富赞比亚的种质资源，Nachilima等[2]2018年引进巴西和美国的大豆种质资源，在赞比亚进行叶面病害发病率和严重程度评估试验；国内较早引进赞比亚的杂交水稻试种成功，增产效果显著[3]；Mwenda[4]在对中国和赞比亚4种环境下的水稻遗传力研究时发现，特定环境条件下水稻的一些产量性状与整精米率呈显著正相关。但相比水稻、大豆等作物，赞比亚小麦品种选育几近空白。

【本研究切入点】赞比亚属热带草原气候，一年可分为旱季和雨季，全年均为无霜期，适宜多种农作物生长[3]，约占农户总数97%的小农户，均以手工耕作为主，自给自足，生产工具简单，缺乏化肥、良种和先进农业技术，旱季耕地闲置，而小麦适宜在旱季种植。赞比亚小麦年需求量在15万t以上，而赞比亚常年种植面积仅有1.5万hm2，年均总产量只有9万多t，占总消费量5%，需部分进口，小麦产量尚不能满足需求。旱季即4—10月是小麦的最适生长季，为解决旱季光温资源浪费及市场需求，小麦急需本地化生产，增加农户收入，维护粮食安全，赞比亚政府计划进一步扩大小麦种植面积[5]。选择适宜赞比亚当地种植的高产、优质、抗性强的小麦品种，日益受到重视。【拟解决的关键问题】赞比亚当地小麦品种单一，抗性弱，高产稳产性差，品质一般，正规育种单位或育种工作者极少，急需进行品种改良。赞比亚的旱季是小麦生长最佳季节，适宜种植春性小麦。为加快品种更新改良速度，引种是有效方法之一，而我国优良的春小麦品种是否适应赞比亚的环境条件，是小麦引种能否成功的关键所在。为适应不同环境条件，需要大量的种质资源作为育种材料，从中筛选出适宜赞比亚小麦生产的品种至关重要。2009年，示范中心项目建设初期，从我国东北地区等春小麦的集中产区引种多个小麦材料开展引种试验，希望选育出适应当地环境条件的高产稳产、抗逆性强的小麦新品种，并尽快投入市场进行商业化生产。

1 材料和方法

1.1 试验材料

参试小麦品系12个，对照品种4个，分别为：MRI 843〔CK1，由SCCI（赞比亚农业部种子认证和控制研究所）提供〕、Loerie Ⅱ（CK2，由SCCI提供）、MRI 875（CK3，由SCCI提供）、CHOZA（CK4，由SCCI提供）、REYNA 15（ZARI）、TEMERIND-8（Klein Karoo）、DUZI（Klein Karoo）、4196（Zamseed）、REYNA-8（ZARI）、MRI/SST 884（MRI/Sygenta）、JINMAI 5（示范中心）、4192（Zamseed）、RSM 11-07（MRI/Sygenta）、NABUQ-6（ZARI）、4202（Zamseed）、SABLE（Klein Karoo）。

1.2 试验方法

2014—2015年，在赞比亚Chiawa-Zambeef Farm（简称Chiawa，扎姆农场）、Nanga Research station（简称Nanga，南迦帕研究所）、SCCI、Miller Farms-Lilayi（简称Lilayi，米勒农场）、Golden Valley Agricultural Research Trust （GART）in Chisamba（简称GV，基桑巴的金谷农业研究信托基金所）、Mpongwe（姆彭戈韦区）等6个试验点进行春小麦区域试验，数据来自2015年。

试验随机区组设计，3次重复。小区行长5.0 m，行距0.2 m，5行区，种植密度3.2×106株/hm2。试验在赞比亚旱季即4月种植，以复合肥做基肥（300 kg/hm2），在分蘖末期孕穗前追施尿素（250 kg/hm2）。其他田间管理按常规方法进行，人工种植和收获。

1.3 测定项目及方法

小麦生长期间进行生育期、株高的观察和测定；灌浆期按1～5级记录锈病、白粉病、蚜虫、干热风、倒伏性、镰刀菌引起的赤霉病和茎腐病等为害程度（1=无病或耐病；5=非常敏感）；成熟时每小区选取1 m2麦穗进行室内考种分析；成熟时小区全部收获脱粒测定实际产量。

使用最小显著差异法（LSD）对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 生育期

表1为参试小麦品种的生育期表现，其中，Lilayi试验点的生育期数据缺失。16个参试小麦品种平均生育期为108 d，生育期最短的是MRI843、为103 d；生育期最长的是REYNA15、为112 d，相差9 d；JINMAI5的生育期为111 d，比生育期最短的MRI843多8 d，比对照种中生育期最长的Loerie Ⅱ多3 d。所以，对于同一熟期品种来说，生育期长也是丰产的重要性状[6-7]。

2.2 株高

从表2可以看出，16个供试小麦品种平均株高为89.62 cm，最高的是7号参试小麦，达98.20 cm；最矮的是MRI 843，只有77.53 cm；JINMAI5各试验点平均株高为81.64 cm，比16个供试小麦品种平均株高低7.98 cm，比MRI 843高4.11 cm，比LoerieⅡ、MRI 875、CHOZA对照种分别低14.39、5.82、10.89 cm。与所有对照种相比，JINMAI5的株高较低，在所有供试小麦中排倒数第4位。株高相对较低是现代育种的目标之一，便于适应机械化，也是抗倒伏的重要参数[8-9]。

2.3 产量性状

2.3.1 穗长、穗粒数 表3为供试小麦品种穗长及穗粒数变化，JINMAI5平均穗长为9.23 cm，略低于所有16个供试小麦，但其穗粒数最多、达65粒，比其他供试小麦的平均穗粒数（57.02粒）多8粒，比MRI 843、LoerieⅡ、MRI 875、CHOZA多11.9、3.8、3.7、8.8粒。

2.3.2 百粒干质量、容重 16个供试小麦品种百粒干质量和容重见表4。从表4可以看出，JINMAI5的容重与4个对照种及其他供试小麦品种的平均数基本相当，达到780.0 g/L。同一参试小麦品种在不同地点其容重有所不同，与前人研究结果一致，即容重会随环境条件改变而变化[10-11]。JINMAI5的百粒干质量略高于其他供试小麦品种的平均值0.2 g，高于或与对照持平，说明JINMAI5籽粒饱满、灌浆充分，不受干热风影响，比百粒干质量最低的MRI875增加0.7 g。穗粒数测定值最高的为JINMAI5，百粒干质量又明显高于所有供试小麦品种的平均值，比百粒干质量最高的SABLE略低，排第3位。一般来说，穗粒数多百粒干质量会降低[12]，但JINMAI5却表现出二者均较高，是难得的新品种培育材料。

表1 不同地区参试小麦品种生育期（d）比较Table 1 Comparison of growth（d）period of tested wheat in different areas

表2 不同地区参试小麦品种株高（cm）比较Table 2 Comparison of plant height（cm）of tested wheat in different areas

2.4 产量

从表5可以看出，JINMAI5在两年区试产量中表现均较突出。JINMAI5在所有16个供试小麦品种中排第4位，高于16个供试小麦品种的平均产量320 kg/hm2，增产幅度达6.4%；比MRI 843、Loerie II、CHOZA 分别高 470、400、170 kg/hm2，增产幅度分别达12.2%、8.1%、3.3%，仅比MRI 875减产0.4%；平均产量达到5 323.9 kg/hm2，最高产量达到11 000 kg/hm2，增产潜力大。

2.5 抗病性

调查结果（表6）显示，JINMAI5在白粉病、蚜虫、干热风危害、倒伏性上未发病或未达到为害程度，说明JINMAI5高抗白粉病、蚜虫、干热风，抗倒伏。赞比亚各地小麦均有不同程度发病，有些年份或地区发病较重，因此，小麦的抗病性对赞比亚小麦产业发展非常重要。JINMAI5的病害为害程度只有一个试验点锈病为2.1级，说明JINMAI5抗锈病、镰刀菌引起的赤霉病和茎腐病等能力强。

3 讨论

截至目前，产量指标仍是作物育种的首要目标[13]，小麦产量受基因型控制[14-15]。Ali等[15]在研究六倍体小麦是四倍体小麦与二倍体杂草进行自然杂交进化而来的基因组测序时发现，存在明显的基因多样性和丰富的重复性，染色体上最强的外来QTL等位基因在1D，籽粒相对增加8.6%，可以确定的是外来入侵将有助于提炼有用的外来染色体片段，以提高产量。不仅如此，小麦各种性状同时受基因型和环境条件影响，如株高、穗长、穗粒数、粒重、抗性等存在品种和地区间差异[16-18]。本试验结果也表明，在同一试验点尽管环境相同、栽培措施一致，但品系（品种）间由于基因型差异，导致生育期、株高、产量、抗性存在明显差异，如几乎所有参试小麦均在金谷农业研究所和姆彭戈韦区试验点表现高产；而同一品系（品种）小麦在不同地区的试验点，因环境差异导致其不同的产量表现和抗性。

表3 不同地区参试小麦品种穗长（cm）和穗粒数比较Table 3 Comparison of ear length（cm）and number of grains of tested wheat in different areas

表4 不同地区参试小麦品种百粒干质量和容重比较Table 4 Comparison of hundred seed weight and volume weight of tested wheat in different areas

表5 不同地区参试小麦品种产量（kg/hm2）比较Table 5 Comparison of grain yield （kg/hm2） of tested wheat in different areas

穗粒数是小麦产量构成因素之一，是衡量小麦高产潜力的重要指标，有研究认为，穗长和小穗数（影响穗粒数）受基因型控制[19,14]。张宏娟等[14]进行小麦转录因子基因TaNAC67参与调控穗长和每穗小穗数的研究发现，扫描由282份普通小麦构成的自然群体，并将基因型和表型性状检测结果进行关联分析，TaNAC67-6D的2个标记SNP-D-1、SNP-D-2分别与小麦的穗长和每穗小穗数显著相关，其中Hap-6D-3是增加穗长和每穗小穗数的最优单倍型。由于穗长、穗粒数受基因型控制，具有明显的遗传表达，这也为今后小麦高产育种指明方向。有研究认为穗粒数多百粒干质量会降低[12]，本试验结果也与此规律基本一致，如MRI843、4196、MRI875的穗粒数与百粒干质量分别为53.1、57.1、61.3粒和5.4、4.9、4.7 g；但JZ5却表现出平均穗粒数最高（65粒）、百粒干质量也较高（5.4 g）的特点。小麦种植期间正值赞比亚旱季，空气十分干燥，干热风对小麦灌浆影响较大，而JZ5灌浆速率快、结实率高，几乎不受干热风影响，说明JZ5丰产潜力大、稳产性好、抗逆性强。

小麦锈病、赤霉病、茎腐病是全世界小麦生产的主要病害[19-20]，马金娟等[20]在研究小麦品种间抗病性差异时发现，137份参试材料对条锈病和赤霉病表现的抗性差异较大，说明品种间的抗病性存在明显差异，本试验结果也印证了这一点。

表6 不同地区参试小麦品种锈病和镰刀菌的危害程度比较Table 6 Comparison of damage levels of leaf rust and fusarium on tested wheat in different areas

在赞比亚小麦育种资源和资料有限的情况下，通过几年调查和试种，本地农作物品种普遍表现为耐旱、抗倒伏，如何将中国高产、优质的作物基因与赞比亚本地抗性基因相结合，培育出高产、优质、抗逆的新品种是今后赞比亚育种的方向。我国春麦区由于春季风大、降雨少，小麦出苗及苗期生长受限；麦收时正赶上雨季，小麦易倒伏形成穗发芽。此时抗旱抗倒伏的赞比亚小麦品种优势就显现出来，赞比亚的抗旱基因也可以作为我国小麦育种资源的补充。大量研究表明，栽培措施的改进对提高小麦产量和品质至关重要[21-22]。良种良法才能使优良品种的优异性状得到充分表达，这也是赞比亚小麦高产的又一重要课题。

4 结论

经过4年的引种选育及区域试验、生产试验，JINMAI5于2016年3月7日通过赞比亚农业部种子认证和控制研究所（SCCI）审定，定名为JZ5号（以C7906作母本、NS2作父本杂交选育而成）。属春性，生育期 109 d，白皮小麦，株高 82 cm，叶片小而上冲，秆硬，穗长10 cm，穗粒数65粒，千粒干质量54.2 g，容重820 g/L，比赞比亚主推品种增产12.2%，产量潜力 11 000 kg/hm2；高抗白粉病，耐干热风，抗倒伏能力强。该品种适宜在赞比亚的卢安瓜河和赞比西河河谷地区，中央省、南方省和东方省的高原草地以及西北省的卡拉哈日（Kalahari）沙地高原和赞比西河冲积平原，西北省、铜带省、北方省和卢阿普拉省3个生态区[23]种植。