黄淮南部小麦新品种（系）在过渡生态区南阳盆地利用分析

简俊涛 王清华 杨 辉 刘 骏 朱传杰 李玉鹏张 彬 张 震 全洪雷 谢彦周 王成社

（1南阳市农业科学院，473000，河南南阳；2焦作市农林科学研究院，454002，河南焦作；3西北农林科技大学农学院/旱区作物逆境生物学国家重点实验室，712100，陕西咸阳）

小麦条锈病是可引起大区病害流行的气传病害，一般可导致10%～30%的产量损失，病害严重时可造成绝收[1]。南阳位于河南省西南部，在豫鄂陕三省交界，常年小麦种植面积约为66.7万hm2，总产量占河南总产的10%，对于保障河南省乃至全国的口粮安全至关重要。南阳处于小麦生产区的长江中下游麦区和黄淮麦区的过渡区[2-3]，独特的气候导致病害发生较重，南阳是小麦条锈病重要的冬繁和春季流行区，1990年南阳麦区小麦条锈病大爆发，造成本地19.7万hm2小麦受灾严重，2017年南阳小麦条锈病大流行，条锈病发生面积49.7万hm2，近年南阳春季小麦条锈病表现出扩展蔓延流行加快、流行盛期长且危害面积大的趋势[4-6]。当前南阳部分主栽品种西农979、郑麦9023和衡观35等条锈抗性丧失[7]，可能加剧南阳麦区条锈病病害的发生和爆发，使用抗病品种抵御条锈病发生是最经济环保的手段之一，这对外来小麦品种和本地小麦新品种在条锈病抗性选育上提出了更高的要求。南阳麦区小麦生长后期多阴雨、寡照，生殖生长后期气候多变且生殖生长期短，被业界认为是中筋小麦主产区，而不适宜优质强筋（中强筋）小麦生产。胡学旭等[8]对2006-2014年我国小麦品质进行分析，发现强筋和弱筋小麦比例在减少，中筋小麦比例在增加。洪宇等[9]对2020年我国小麦品质进行分析，发现面包加工品质依然总体水平不高，“强筋不强、弱筋不弱”的问题仍然较为突出，近年各育种单位越来越重视优质强筋小麦新品种选育，立足于南阳盆地，科研人员进行了尝试和探索，李金良等[10]对南阳小麦生态区进行研究，将南阳市分为4个小麦生态区，其中伏牛山山前岗丘平底适宜强筋小麦的种植；李金榜等[11]研究不同氮肥基追比对郑麦7698的品质影响，发现以基肥、追肥比4:6为优；张磊等[12]对郑麦7698在河南省14个地市种植并进行品质分析，发现在南阳也达到了优质强筋标准。对2种物候型小麦品种优质强筋的小偃81和中筋的西农1376进行分播期研究，发现在南阳麦区分播期种植的小偃81均能达到优质强筋或中强筋指标，此外对矮抗58及其衍生小麦品种品质进行分析[13-14]也发现，在南阳优质强筋小麦品种周麦32和周麦36部分年份品质也能达到优质强筋或中强筋。对周8425B与小偃81的家系在南阳进行早晚播，后代半数家系品质达到强筋（中强筋）指标[15]。蔚睿等[16]对黄淮麦区小麦新品种（系）抗条锈水平进行分析，发现条锈抗性较10年前大幅度提高。国家黄淮南片小麦区域试验材料来源丰富，适应性广，样品抗性、品质突出，覆盖了陕西、江苏、河南和安徽等省份。为筛选和培育适合南阳麦区的优质强筋（中强筋）小麦品种，本研究选用2020-2021年国家黄淮南片区域试验的91份小麦品种（系）为材料，对条锈抗性、品质及重要农艺性状进行分析，为新品种在南阳麦区推广和优质强筋资源利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为2020-2021年国家黄淮南片参加区域试验的91份（编号P1～P91）小麦新品种（系），2020年区域试验材料和2021年区域试验材料在南阳种植收获后的材料用于品质测定。条锈菌流行小种条中32和条中34由西北农林科技大学王保通教授课题组提供。

1.2 小麦条锈病鉴定

以铭贤169作为感病对照，于2020-2021年2月中下旬在南阳田间进行喷雾接种混合菌种条中32和条中34。4月中下旬、5月初和5月上旬调查南阳发病情况。参照文献[17-18]的方法，按照0～9级标准记录反应型，0～3级为高度抗病（R），4～6级为中度抗病（MR），7级为中度感病（MS），8～9级为高度感病（S），当反应型高于7级但发病病程缓慢记为慢条锈（SR），参照国家区域试验抗病鉴定结果，综合评判抗病类型。

1.3 测定项目与方法

参照区域试验记载标准对幼苗习性、抽穗期、株高、株型、旗叶叶姿、穗型、穗长、千粒重及穗粒数等农艺指标进行记录和测定，对2020年征集的区域试验种子样品及2021年南阳收获后的种子测定主要品质指标，适当参照国家区域试验结果综合评判品质。主要测定品质指标包括蛋白质含量、稳定时间、湿面筋含量、最大拉伸阻力、吸水率和拉伸面积。采用法国肖邦公司CD-1仿工业试验磨粉机将清理干净的种子制粉（出粉率70%，-5℃储存）。使用瑞典Perten公司的近红外谷物分析仪DA7200测定蛋白质含量、湿面筋含量和吸水率；参照AACC54-10方法，使用德国Brabender公司的拉伸仪（Extensograph）测定最大拉伸阻力和拉伸面积；参照AACC54-21方法，采用810104型电子粉质仪（Farinograph，德国Brabender公司）测定稳定时间。

1.4 数据处理

使用Excel 2007对数据进行处理，用SPSS 22.0进行聚类分析，用GGE Biplot进行最优指标筛选。

2 结果与分析

2.1 小麦新品种（系）条锈病抗性及品质分析

从表1可见，91份国家黄淮南片区域试验品种（系）区试条锈抗性鉴定结果表明，有高抗品种1份（1.10%），慢条锈34份（37.36%），中感26份（28.57%），高感30份（32.97%）。南阳混合菌种接种鉴定结果表明有高抗14份（15.38%），中抗25份（27.47%），中感28份（30.77%），高感24份（26.37%）。

表1 91份区域试验小麦品种（系）系谱、条锈抗性及品质特性Table 1 Pedigree,stripe rust resistance and quality of 91 wheat varieties(lines)for regional test

续表1 Table 1(continued)

区域试验于2021年在南阳种植收获测定的品质结果表明，有强筋7份（7.69%）、中强筋13份（14.29%）以及中筋71份（78.02%），这20份强筋及中强筋品种（系）参照系谱来源，优质强筋亲本使用频次前3位的是新麦26、郑麦366和周麦32。对2020年区域试验参试样品进行品质测定，结果显示，有强筋21份（23.08%），中强筋36份（39.56%），中筋34份（37.36%）。

由表2可知，2020年区域试验参试样品蛋白质平均含量达到14.05%，变幅11.16%～17.10%，变异系数7.79%；湿面筋平均含量达到30.81%，变幅25.40%～37.50%，变异系数4.81%；吸水率平均达到59.56%，变异系数较小，为2.42%；稳定时间平均值达到9.61min，变幅大，变异系数18.30%；最大拉伸阻力平均值达到577.23EU，变幅347.00～799.00EU，变异系数最小，仅1.61%；拉伸面积平均达到128.45cm2，变幅63.00～198.00cm2，变异系数4.02%。总体而言，稳定时间和蛋白质含量变异系数较大，吸水率和最大拉伸阻力变异系数较小，湿面筋含量和拉伸面积变异系数居中。从2020年区域试验参试样品品质和主要品质指标变异分析结果可见，近年各育种单位加强了优质麦选育，然而从区域试验材料于2021年在南阳种植收获后测定的结果显示，部分品种（系）品质在南阳种植后不达标。

表2 2020年91份区域试验小麦品种（系）样品主要品质指标变异分析Table 2 Variation analysis of main quality indexes of 91 wheat varieties(lines)for regional test in 2020

2.2 39份条锈中抗及以上小麦品种（系）农艺性状聚类分析

如图1所示，参照2021年南阳条锈病抗性结果，对区域试验91份小麦品种（系）中的39份条锈抗性达到中抗及以上的材料根据主要农艺指标幼苗习性、抽穗期、株高、株型、旗叶、穗型、穗长、千粒重及穗粒数进行聚类分析。在平方欧式距离6.25时分为7个类群。类群Ⅰ包括存麦29、德研1650、中育1686、郑麦158、泛麦26、豫农903、西农172、涡麦169、许科10号、西农1125和西农161，特点是幼苗半匍匐、抽穗期波动大但总体偏早、株高中等、株型中紧略松散、旗叶上冲、穗纺锤形、穗中等偏短，千粒重和穗粒数中等，突出特点是穗中等偏短。类群Ⅱ包括陕禾1028和泉麦39，突出特点是株高中等、长方形穗、穗中等偏长。类群Ⅲ包括涡麦179、豫农905、轮选125和憨丰3468，突出特点是千粒重偏小、穗粒数多、旗叶斜上冲，憨丰3468千粒重40.3g，豫农905穗粒数平均36.7个。类群Ⅳ包括瑞华麦519、科麦1609、商麦185、西农162、泛麦23、职院171、偃高160、西农9112和中金795，突出特点是千粒重中等偏大、抽穗中早，科麦1609千粒重达到51.4g。类群Ⅴ只有丰工40，突出特点是幼苗直立、抽穗早、株高偏高、穗偏短、千粒重高、穗粒数少。类群Ⅵ包括西农1366、现麦686、郑研麦176、泛育麦20和郑麦33，突出特点是旗叶上冲、穗中长、穗粒数多。Ⅶ类群包括郑麦163、新麦58、驻麦586、百农5819、新农9799、西农609和富麦916，突出特点是株型偏紧凑、株高中矮，其中新麦58株高最矮，为67cm。在平方欧式距离为18.75处，类群Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ又聚为一类，类群Ⅵ和Ⅶ聚为一类。

图1 39份条锈中抗及以上品种（系）的重要农艺性状聚类分析Fig.1 Cluster analysis of 39 varieties(lines)with moderate or above stripe rust resistance in important agronomic traits

2.3 39份条锈中抗及以上小麦品种（系）品质分析

如表3所示，对2021年南阳条锈病抗性结果达到中抗及以上的39份品种（系）进行品质分析，其中蛋白质平均含量达到13.98%，变幅11.78%～15.91%，变异系数7.48%；湿面筋平均含量达到30.79%，变幅25.80%～36.00%，变异系数5.29%；吸水率平均达到61.98%，变异系数较小，为2.64%；稳定时间平均值达到10.36min，变幅大，变异系数20.16%；最大拉伸阻力平均值达到463.74EU，变幅199.00～788.00EU，变异系数最小，为2.57%；拉伸面积平均达到77.77cm2，变幅5.00～151.00cm2，变异系数8.15%。稳定时间和拉伸面积变异系数较大，其次是蛋白质和湿面筋含量，吸水率和最大拉伸阻力变异系数较小。拉伸面积均值小，变异系数较大，推测2021年在南阳麦区拉伸面积为影响品质的重要指标，可能是品质是否达到优质的一个关键指标，变异系数较大也说明对于这一重要指标来说区域试验材料丰富，依然可能选出适宜南阳麦区的优质小麦品种。

表3 2021年39份条锈中抗及以上小麦区试品种（系）主要品质指标变异分析Table 3 Variation analysis of main quality indexes of 39 wheat varieties(lines)with moderate stripe rust resistance or above in 2021

2.4 6份早穗型强筋及中强筋小麦品质特性、重要农艺性状与利用分析

参照2021年南阳条锈病抗性鉴定结果，在条锈病抗性达到中抗及以上，抽穗期早于对照周麦18，以及2021年国家区域试验品质结果和2021年南阳收获后品质结果，同时达标的优质强筋及中强筋材料，仅有6份表现出抗性好、早穗型且品质达到强筋及中强筋，这6份中有5份材料进入生产试验，分别是富麦916、泛麦26、西农1125、陕禾1028和泛育麦20，西农172完成试验程序准备报审。对这6份优质强筋及中强筋小麦品种品质和关键农艺指标进行分析，可为后续南阳麦区优质麦推广利用、优质亲本选择和优质麦选育提供参考。参照图1，6份优质强筋及中强筋小麦品种系谱分析发现，主要优质强筋源为当前主推的优质强筋小麦品种新麦26、周麦32、西农979、西农20、郑麦7698和西农529，其中新麦26使用最频繁。

将重要品质指标蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间、最大拉伸阻力、拉伸面积与重要农艺性状株高、千粒重等进行综合分析（图2），筛选农艺性状与品质最优的小麦品种（系）。根据双标图分析法原理，图2中所有垂直线的交点是数据指标的最佳平衡点。离平衡点越近则综合指标越好。在兼顾品质和农艺指标下，P36（陕禾1028）最优，其次是P85（泛育麦20）。

图2 6份早穗型强筋（中强筋）小麦品种（系）品质、重要农艺指标的筛选Fig.2 Screening of quality and important agronomic indexes from six early-head type and strong or medium strong gluten wheat varieties(lines)

3 讨论

3.1 黄淮麦区区域试验品种（系）种质丰富多样

自绿色革命（矮化育种）以来，世界小麦产量不断提高，然而当前小麦产量提高已经进入瓶颈期，抗病性提升、优异株型构建和品质改良依然是当前小麦育种的使命。小麦条锈病是我国小麦生产的主要病害之一，小麦抗性品种在长期的种植过程给予病害小种抗性压力选择，条锈菌小种变异频率加大，最终新小种的出现导致推广的品种抗性丧失，加强抗病品种的选育意义重大。要提高小麦抗病性，加强抗病多样性种质资源利用非常必要，携带Yr9的1B/1R抗源和92R系抗源在小麦抗条锈病育种上起重要作用[19-21]。蔚睿等[16]对黄淮麦区小麦条锈抗性进行研究，发现新品种（系）综合条锈抗性较10年前大幅提高。杜晓宇等[22]对黄淮南片新育成小麦品种（系）品质分析发现，面团稳定时间的变异系数最大，这与本研究结果一致，蛋白质和湿面筋含量变异系数次之，表明黄淮麦区区域试验品种（系）在面团稳定时间、蛋白质和湿面筋含量的遗传基础丰富，改良空间较大。这为筛选适宜南阳麦区的品种进行推广种植、改善南阳麦区小麦品质提供参考，其次作为亲本选择，采用多种方式杂交，使选育高产优质品种成为可能。

3.2 黄淮麦区区域试验优异品种（系）在南阳麦区利用策略

南阳盆地小麦正常播种在10月中下旬，一般次年5月底收获，总体表现为生育期短。对适应南阳麦区的小麦品种三要素进行研究，发现千粒重贡献最大，此外中早熟、抗病性强、半矮秆且抗倒伏能力强、播期弹性大等是该区小麦育种目标[23]。成株期在南阳进行条锈混合菌种接种鉴定，对条锈病抗性达到中抗及以上的39份小麦品种（系）的主要农艺指标幼苗习性、抽穗期、株高、株型、旗叶叶姿、穗型、穗长、千粒重及穗粒数进行聚类分析，可将其分为7个类群，农艺类型丰富，各类群各有突出亮点，在株型、穗型、早穗及高千粒重上选择利用提供参考。对适宜南阳麦区的品种（系）品质分析发现，在考虑面团稳定时间的同时要兼顾拉伸面积和蛋白质含量多样性资源利用。南阳气候独特，与其他地区相比，南阳小麦表现为生育期短、早熟性需求突出，为增加灌浆时间，早穗型易于选择，以往南阳主推品种（如西农979和衡观35等）都为半冬性早穗型品种。以兼顾条锈抗性、抽穗早于对照周麦18、区域试验结果和南阳品质均达标的优质强筋（中强筋）为材料进行进一步研究，共有6份小麦品种（系）达到该标准，其中富麦916、泛麦26、西农1125、陕禾1028和泛育麦20等进入2022年国家黄淮南部生产试验，西农172准备报审。朱保磊等[24]对河南主要优质麦资源进行分析，发现优质资源主要来源于小偃6号及其姊妹系，本研究入选的6份优质强筋及中强筋小麦品种系谱分析发现，直接优质强筋源为当前主推的优质强筋小麦品种新麦26、周麦32、西农979、西农20、郑麦7698、西农529，其中优质强筋品种新麦26使用最频繁。进一步查询系谱推测优质资源来自于临汾5064和小偃6号及其姊妹系。

4 结论

黄淮南部小麦新育91份区域试验品种（系）部分条锈病抗性较好，品质类型丰富，但优质强筋及中强筋占比仍然较少，变异系数较大的是面团稳定时间和蛋白质含量，适宜南阳麦区的小麦新品种（系）品质指标面团稳定时间和拉伸面积在南阳表现出较大的变异系数。农艺性状聚类分析表明，7个类群在农艺性状上表现类型丰富。陕禾1028和泛育麦20条锈抗性好、农艺综合性状优，且品质达到强筋及中强筋，适合在南阳麦区优质麦推广利用中发挥较大价值，在育种上可作为优质亲本资源加强利用。