小麦冬春性鉴定方法及评价指标研究

2021-02-03孙军伟杨子光孟丽梅张珂

农学学报 2021年2期

孙军伟杨子光孟丽梅张珂

摘要：本研究旨在探索并驗证科学、直观、适用的小麦冬春性鉴定方法与评价指标，更好地指导小麦科学定性，合理用种。以59份小麦品种为试验材料，通过2008—2013年度的连续大田春播试验以及人工模拟低温春化处理试验，研究了小麦品种冬春性的基因型间差异，对春播抽穗率、苗穗期、抽穗所需低温春化天数、苗期生长习性、成熟情况等指标进行了比较分析。春播二期条件下，冬性类品种的抽穗率均小于30%，均表现为未成熟；而春性类品种的抽穗率均大于30%，成熟情况表现为基本成熟和完全成熟。以抽穗率为主要分类指标，用最短距离法进行聚类分析，参试品种可分为两大类别。春播一期条件下，冬春性类不同类型品种抽穗率分为4个范围，以抽穗率为主要分级依据可把冬性类品种进一步分级。春播三期条件下，以抽穗率为主要依据，同时参考苗穗期和成熟情况可把春性类品种进一步分级。春播抽穗率是评价小麦品种冬春性的主要依据指标，苗穗期、抽穗所需低温春化天数可作为评价小麦春性的次级指标，苗期生长习性、品种成熟情况可作为评价小麦冬春性的参考指标。

关键词：小麦；冬春性；田间春播鉴定法；人工低温春化鉴定法；评价指标

中图分类号：S311文献标志码：A论文编号：cjas20200300057

Winter-spring Characteristics of Wheat： Identification Method and Evaluation Index

Sun Junwei， Yang Ziguang， Meng Limei， Zhang Ke

（Luoyang Agricutural and Forstry Science， Luoyang 471023， Henan， China）

Abstract： The purpose is to explore and verify the scientific， intuitive and applicable methods and evaluation indexes for winter- spring wheat identification， and to guide the scientific determination of wheat and the rational use of seed in the future. Using 59 wheat varieties as test materials， spring sowing test and artificial vernalization test were conducted from 2008 to 2013， genotypes of wheat varieties in winter and spring were studied， the heading rate of spring sowing， seedling-heading period， vernalization time for heading， growth habit and maturity were analyzed. Under the second stage of spring sowing， the spring sowing heading percentage of winter varieties was less than 30%， all of them were immature， but the spring sowing heading percentage of spring varieties was more than 30%， they were of basic maturity and maturity. Taking the spring sowing heading percentage as the main classification index and the shortest distance method was used for cluster analysis， wheat varieties could be divided into two categories. The tassel rates of winter and spring varieties could be divided into four ranges under the first stage of spring sowing. Winter varieties could be further classified based on the heading rate. The spring varieties could be further classified according to the heading rate and the seedling ear stage and maturity under the third stage of spring sowing. The spring sowing heading percentage was the main index to evaluate winterness and springiness of wheat varieties， the seedlingheading period and the number of days of low temperature vernalization required for heading could be used as secondary indexes. Growth habit and variety maturity at seedling stage could be used as reference indexes.

Keywords： Wheat； Winter-spring Characteristics； Spring Sowing Identification Method； Artificial Vernalization Method；EvaluationIndex

0引言

小麦是世界上第二大粮食作物。在中国，小麦仅次于水稻、玉米，其种植面积和总产分别占粮食作物的25.83%和21.6%。小麦产量对稳定国内粮食供给，保障粮食安全具有至关重要的作用[1]。

随着生产力的发展和遗传改良力度的加大，中国秋播地区存在小麦品种春化趋势[2-3]。据统计，在黄淮南片的河南、皖北、苏北等地春性和弱春性品种种植面积已经占小麦播种面积的1/2左右。然而，近年来秋暖冬寒和倒春寒频繁，造成小麦冻害时常发生，对小麦生产带来一定的风险[4-6]。因此品种审定前对其进行冬春的判定，对品种的审定和推广具有重要的意义。但目前小麦区域试验品种冬春性的确定仅按育种者及试验中的变现型来确定，常常出现冬春性类型出现差异很大的品种同组参试，给品种管理带来压力。

面对小麦冬春性问题，众多学者选用多种方法进行研究，例：晚播量法[7]、田间春播法[8]、形态观察法[9-10]、综合顺序分类法[11]、人工模拟低温春化鉴定法[12-13]、分子生物学方法[14-15]，并提出品种苗期生长习性、小麦主茎全生育期总叶片数[16]、品种抽穗期相差天数、品种通过春化所需最低低温春化天数以及春化基因[17-18]的等形态或分子指标可作为小麦冬春性鉴定指标，但迄今为止，一直没有一套实用、公认、直观、可靠、可操作性强的小麦鉴定方法与评价指标体系。为此，作者在前人研究的基础上，自2008年开始用5年时间，以选用59份不同生态麦区广泛种植或国家小麦区试对照种作为试验材料，进行小麦冬春性鉴定方法与指标体系研究，验证创新科学、实用、直观的评价指标与鉴定方法，为小麦科学定性和合理用种提供可靠的理论依据与技术支撑。

1材料与方法

1.1试验材料

2009—2013年选用59个不同生态区广泛种植或国家小麦区试对照品种为试验材料（表1）。

1.2试验设计

试验采用田间春播与人工模拟低温春化处理相结合的鉴定方法，于2009—2013年分别在洛阳农林科学院试验田及实验室低温光照培养箱内进行。洛阳农林科学院试验田土壤为黏土，地下水位4～5 m，0～20 cm土层土壤有机含量15.4 g/kg，全氮含量2.21 g/kg、速效磷含量18.4 g/kg、速效钾含量104 g/kg。

1.2.1田间春播鉴定法

（1）试验处理：春播一设置3个播期。第一播期为侯平均气温达3℃时，洛阳市一般为2月下旬；第二播期为侯平均气温达7℃时，洛阳市一般为3月上旬左右；第三播期为侯平均气温达10℃以上时，洛阳市一般为4月上旬。

（2）田间设计：试验采用裂区排列，每个播期均设3次重复，试验小区长2 m，3行区，行距0.23 m，出苗后人工定苗，每行50棵基本苗，株距均匀。

苗穗期：指春播小麦出苗到始穗期的天数。

1.2.2人工模拟低温春化处理

（1）试验处理：低温春化时间共设置10个处理。每隔5天一次处理，冬性类品种春化处理时间为（0、25、30、35、40、45天）；春性类品种春化处理时间为（0、5、10、15、20天）每个处理均选取籽粒饱满种子50粒，放置于直径10 cm、高1 cm的灭菌培养皿内，70%酒精消毒处理2～3 min，用蒸馏水冲洗2～3遍，用滤纸吸干附着水，每品种加蒸馏水10 mL，并于25℃培养箱催芽24 h，萌动后置于2℃低温光照培养箱进行春化处理，培养皿内滤纸保持湿润状态。最后在候平均气温达10℃以上时（一般在4月上旬），同期播种于大田。

（2）试验设计：光照培养箱内每个处理随机排列，春化结束田间播种时采取裂区设计，春化处理时间为主区、参试品种为副区，主副区均采用顺序排列，每小区1行，每行播50粒经过春化处理的种子。

（3）主要调查项目：播种期、出苗期、始穗期、抽穗期、成熟期；基本苗数、最高总茎数、抽穗数。

2结果与分析

2.1春播第二播期不同生态类型参试品种冬春性鉴定结果

研究结果表明，春播第二播期条件下，参试的冬性类品种幼苗习性为1级和3级，抽穗率为0～29.3%，苗穗期为56.3～94天，成熟情况表现为未成熟；而参试的春性类品种幼苗习性为3级和5级，抽穗率为43.0%～ 76.8%，苗穗期为40.6～67.0天，成熟情况表现为正常成熟。小麦冬春性的传统识别方法一般认为幼苗习性匍匐、半匍匐、直立（1级、3级和5级）即表明该品种为冬性、半冬性和春性，实践表明，参试的大多数春性类和冬性类品种的幼苗习性均为3级，显然以幼苗习性作为鉴定指标难以区分参试品种的冬春性；从两大类品种的苗穗期来看，春性类和冬性类品种的苗穗期存在一定的交集，以苗穗期作为鉴定指标也不易区分品种的冬春性；从抽穗率和成熟情况来看，冬性类品种的抽穗率均小于30%，均表现为未成熟；而春性类品种的抽穗率均大于30%，成熟情况表现为基本成熟和完全成熟，以抽穗率为主要分类指标，以最短距离法进行聚类分析（表2），參试品种可分为两大类别，成熟情况可以作为参考指标。

2.2冬性类品种春播一期条件下分级结果

研究结果表明（表3），冬性类参试品种春播一期抽穗率在0～52.4%之间，苗穗期在57～92天之间，成熟情况表现为未成熟、基本成熟、接近成熟。冬性类不同类型品种抽穗率大致分为4个范围，强冬性品种抽穗率为0、冬性类品种抽穗率为1%～5%、弱冬性品种抽穗率为6%～20%、半冬性品种抽穗率大于20%，以抽穗率为主要分级指标，采用最短距离法进行聚类分析，可把参试冬性类品种进一步分级。相关分析表明，在一定程度上反映光照因素的苗穗期和抽穗率呈显著负相关（r=-0.3142；a=0.05时，r=0.2973；a=0.01时，r=0.3843），苗穗期可以考虑作为次级指标。而春播一期的春性类品种均能正常抽穗，苗穗期比较接近，成熟情况均表现为完全成熟，不利于春性类品种进一步分级。

2.3春性类品种春播三期条件下分级结果

由表4可知，冬性類品种除‘济麦20’、‘开麦20’、‘石4185’、‘石家庄8号’4个品种（抽穗率为0.1%～ 5.8%）抽穗外，其余品种均没有抽穗，成熟情况均表现为未成熟，品种田间表现几乎没有差异；而春性类品种均全部抽穗，春播抽穗率在15.8%～80.4%之间，苗穗期在33.4～56天之间，‘辽春17’苗穗期最短33.4天，‘洛麦24’、‘定西35’苗穗期最长56天，品种之间差异明显，成熟情况表现为未成熟、接近成熟和完全成熟。依抽穗率为主要依据，采用最短距离法进行聚类分析，可把春性类品种分级；另相关分析表明，苗穗期和抽穗率呈极显著负相关（r=-0.6972；a=0.05时，r=0.5529；a= 0.01时，r=0.6835），苗穗期可作为次要指标，而不同春性类型品种成熟情况可作为参考指标。

2.4人工模拟低温春化处理鉴定结果

冬性类品种春化处理表明：春化处理0天后，所有品种都没有抽穗，而春化处理45天，仅肥麦一个品种没有抽穗。由此说明冬性类品种在未经春化处理的情况下播种不能抽穗，肥麦抽穗所需的最低春化时间大于45天；春化处理25天，大多数冬性类品种都能抽穗，但抽穗率差异较大，介于0～70.5%之间；春化处理30天，冬性类品种都能抽穗（除肥麦外），随着春化时间的继续延长一直到45天，品种抽穗率有增加的趋势，总体来看，品种冬性越强，同一处理条件下，抽穗率越低（表5）。

春性类品种春化处理表明：春性类品种春化处理0天，所有品种均能抽穗，‘偃展4110’抽穗率最低为 6.5%，‘宁春4号’最高为87.6%，品种间差异明显。随着春化时间的延长，品种的抽穗率有增加的趋势，弱春性品种‘偃展4110’表现尤为明显，总体来看，春性俞强的品种在同一处理条件下，抽穗率也越高；春性和强春性品种抽穗率均大于30%，而弱春性品种抽穗率均小于30%。

3讨论与结论

小麦冬春性鉴定就是按照一定的方法、指标对小麦品种春化特征进行鉴定评价的过程[22]。众多学者提出了一些小麦冬春性鉴定指标。王建林[11]、赵虹[19]等研究认为，苗期生长习性与品种的冬春性呈显著正相关，可以大致判断品种的冬春性，这与本人的研究结果并不一致，随着育成品种的增多，幼苗生长习性一致、品种冬春性差别大的品种越来越多，幼苗习性仅可作为参考指标；张灿军[7]、冀天会[21]提出春播抽穗、苗穗期是鉴定小麦品种冬春性的可靠指标，这与本人的研究结果基本是一致的，春播抽穗率可以作为小麦冬春性鉴定的可靠指标，但苗穗期只能作为次级指标，主要是选取参试品种数量与类型不一致，随着参试品种类型与数量的增加，苗穗期大致可以以区分品种的冬春性。王建林等[11]用人工模拟低温春化处理鉴定方法对20个大麦品种进行冬春性鉴定研究，根据抽穗所需低温处理的天数将参试品种划分为强春性、春性、弱春性、弱冬性、冬性、强冬性六种类型；根据不同品种通过春化阶段对温度要求和的高低和时间长短的不同，小麦学者将小麦划分为春性、半冬性、冬性三种类型[22]，苗果园等[12]利用低温春化处理的方法将我国小麦品种分为春性、半冬性、冬性、强冬性四种类型；这与本人的研究结果基本一致，用低温春化处理鉴定法可以鉴定小麦品种冬春性。

由于本试验试验品种类型有限，且人工模拟低温春化处理天数设置最长仅为45天，强冬性品种抽穗所需低温春化天数等有待继续研究。