小麥耐熱種質資源的鑒定與篩選

陳冬梅，馬永安，劉保華，蘇玉環，王雪香

（邯鄲市農業科學院，河北 邯鄲 056001）

小麥生長發育后期受到異常高溫天氣影響，會導致籽粒品質變劣和產量降低[1～3]。華北地區是我國小麥主產區之一，小麥灌漿期經常出現30℃以上的高溫干熱風天氣，一般造成小麥減產5%～10%，嚴重年份減產幅度高達20%以上[4，5]。因此，鑒定和篩選耐熱種質資源，培育耐熱、抗干熱風品種，對于應對高溫氣候和保障小麥穩產高產意義重大。前人在小麥耐熱性方面進行了大量研究，但多集中在小麥耐熱性鑒定方法[6～9]和高溫對小麥生理生化過程的影響[10～13]等，而對不同品種耐熱性的遺傳差異研究較少。于是，以黃淮麥區推廣小麥品種（品系）為試材，在大棚增溫條件下對其耐熱性進行了鑒定，以期為小麥抗熱性遺傳改良提供耐熱資源。

1 材料與方法

選擇黃淮麥區100份推廣小麥品種（品系）在邯鄲市農業科學院附屬試驗場進行試驗，其中，河北品種69份，河南品種9份，山東品種11份，山西和陜西品種等6份，新品系5份。試驗地前茬為玉米，中壤土，肥力中等。2015年10月10日播種小麥，行長2 m，行距28 cm，均勻點播種子20粒/行，2行/區。采用對比試驗設計，小麥生長環境設熱脅迫和自然條件（CK）2個處理，其中，熱脅迫處理采用塑料（無色透明聚乙烯塑料膜，厚0.06 mm）大棚增溫，5月11日～6月2日扣棚，每天8：00～18：00用增溫棚遮蓋（遇雨時撤掉，確保小麥水分狀況與自然條件生長區一致）。隨機區組排列，3次重復。小麥其他管理措施同常規大田生產。

分別在棚內和棚外距離小麥群體表面垂直高度30 cm處掛溫濕度計，每隔2 h記錄1次棚內和棚外的溫度與濕度。

小麥生育期，觀察品種的生長情況，并調查抽穗期、開花期和成熟期。成熟后分區收獲，室內脫粒計產，并測定千粒重。根據熱感指數公式[7，8]，計算參試品種的千粒重熱感指數、產量熱感指數和熱感總指數：

千粒重熱感指數=（1-某品種熱脅迫處理的千粒重/該品種對照處理的千粒重）/（1-所有品種熱脅迫處理的千粒重平均值/所有品種對照處理的千粒重平均值）

產量熱感指數=（1-某品種熱脅迫處理的產量/該品種對照處理的產量）/（1-所有品種熱脅迫處理的產量平均值/所有品種對照處理的產量平均值）

千粒重熱感指數＜1，為千粒重抗熱品種；千粒重熱感指數≥1，為千粒重熱感品種。產量指標類同。

熱感總指數=產量熱感指數+千粒重熱感指數

2 結果與分析

2.1 熱脅迫處理下環境溫度的變化

熱脅迫處理的棚內日平均溫度為26.4～35.8℃，最低值、最高值分別較CK高1.4和3.6℃；全脅迫期，棚內平均溫度為30.4℃，日最高溫度平均值為43.0℃，分別較CK高2.6和5.0℃（表1）。其中，灌漿后期（5月27日～6月2日），每天10：00～14：00的棚內溫度高達30.0～43.0℃；平均溫度為32.8℃，較CK高3.3℃。肉眼觀察，熱脅迫處理的小麥未見“燒葉”或明顯的“避熟”現象。

表1 熱脅迫處理下小麥灌漿期的棚內溫度 （益）Table 1 Temperature in plastic-covered tunnel under heat stress at filling stage

2.2 熱脅迫處理下參試材料的千粒重和產量變化

自然環境條件下，參試材料的千粒重為39.7～63.2 g，產量為 0.38～1.10 kg/m2（表 2）。

熱脅迫條件下，參試材料的千粒重為35.0～56.9 kg/m2，產量為 0.27～0.81 kg/m2，均＜其 CK；千粒重平均值為47.4 g，產量平均值為0.58 kg/m2，分別較CK（50.2 g，0.67 kg/m2）降低5.6%和13.4%。表明高溫會明顯抑制小麥籽粒干物質的積累。

2.3 參試材料的抗熱性評價

2.3.1 利用千粒重熱感指數進行評價 參試材料的千粒重熱感指數為0.04～3.60（表3），差異較大。表明參試品種的千粒重抗熱類型存在明顯差別。

邯11-5272等43份材料千粒重熱感指數＜1，為千粒重抗熱型品種。其中，邯07-8069、邢麥13號、魯原502、石家莊8號、邯11-5276、良星99和邯麥17千粒重在自然環境（54.1～58.1 g）與熱脅迫條件下（52.0～56.9 g）均較高，為高粒重抗熱型品種。

其他57份材料均為千粒重熱感品種。其中，衡01-6599等44份材料千粒重熱感指數為1.00～1.96，屬千粒重熱中感型品種；金禾9123等13份材料千粒重熱感指數為2.02～3.60，屬千粒重熱敏感品種。濟麥19、D08-6、石 4366、洛麥 21、鑫麥 296、邯農1412、周18、邢麥4號、煙農19、濟麥 22、金禾9123、邢麥3號和周16自然環境下的千粒重（54.4～63.2 g）以及千粒重熱感指數（1.06～2.68）均較高，為高粒重熱感品種。

表2 參試材料的千粒重和產量及其熱感指數與抗熱性評價Table 2 The 1 000-grain weight，yield，heat sensitive index and heat resistance appraisal of tested wheat germplasm resources

（續表）

2.3.2 利用產量熱感指數進行評價 參試材料的產量熱感指數為0.09～2.38（表4），差異較大。表明參試品種的產量抗熱類型存在明顯差別。

邯11-5276等57份材料產量熱感指數＜1，為產量抗熱型品種。其中，邯4564、邯4589、堯麥16、邯麥12、洛旱3號、石優20、臨麥4號、衡7228和山前麥產量在自然環境（0.77～0.92 kg/m2）與熱脅迫條件下（0.75～0.81 kg/m2）均較高，為高產抗熱型品種。其中，山前麥產量在自然環境（0.92 kg/m2）和熱脅迫條件下（0.81 kg/m2）均最高，高產抗熱性最為突出；邯4564產量熱感指數（0.15）最小，穩產抗熱性好。

表3 參試材料的千粒重熱感指數及其抗熱性鑒定結果Table 3 The heat sensitive index for 1 000-grain weight and heat resistance of tested wheat germplasm resources

其他43份材料均為產量熱感型品種。其中，洛麥24、煙中144、邯麥17、濟麥22、衡136、科農1006、科農213、蘭考906-16和科農9204自然環境下的產量 （0.80～1.10 kg/m2） 以及產量熱感指數（1.05～2.38）均較高，為高產熱感型品種。

表4 參試材料的產量熱感指數及其抗熱性鑒定結果Table 4 The heat sensitive index for yield and heat resistance of tested wheat germplasm resources

2.3.3 利用熱感總指數進行評價 參試材料的熱感總指數為0.19～4.49，差異較大。表明參試品種的綜合抗熱類型存在明顯差別。

冀麥 23、邯麥 13、洛旱2號、邯 6172、、邯4589、洛旱3號和衡05-4444等26份材料熱感總指數≤1.55，且除邯4564千粒重熱感指數＞1外，其他品種產量熱感指數和千粒重熱感指數均＜1，這些品種抗熱穩定性好，為高抗熱型品種。

衡4388、石麥15、良星99等21份材料熱感總指數為1.70～2.00，指標值相對較小，屬中抗熱型品種。

石新733、邯3475、石麥22、魯原502等30份材料熱感總指數為2.01～2.89，指標值相對較大，屬中熱感型品種。

邢麥3號、濟麥22、煙農19等23份材料熱感總指數為3.05～4.49，指標值較高，屬熱敏感型品種。

3 結論與討論

小麥灌漿期受到熱害脅迫后，雖然是通過降低粒重而影響產量的，但是受不同基因型千粒重對產量構成貢獻大小不同的影響，若僅對千粒重熱感指數進行單方面選擇，則有可能丟失具有較高產量潛力的抗熱材料。因此，采用千粒重熱感指數與產量熱感指數之和的熱感總指數進行評價，能夠客觀地反映品種的抗熱性[14]。通過熱感總指數對100份小麥品種的抗熱性進行綜合評價，從中篩選出高抗熱型資源26份。其中，大面積推廣品種8份，分別是邯6172、邯5316、邯4589、邯4564、石家莊8號、石新828、冀5418和冀麥23；主推品種8份，分別是邯麥13、邯麥12、衡05-4444、冀5265、堯麥16、臨麥2號、洛旱2號和洛旱3；新審定品種4份，分別是邯麥16、邢麥6號、邢麥13號和邯陵15；新育成品系6份，分別是邯11-5272、邯11-5276、邯 02-6018、邯07-8069、邢05-1241和科農3106共6份。參試材料中部分品種的試驗結果與韓利明等[15]的研究結果相同。這些材料抗熱性穩定，可作為抗熱育種資源加以利用，也可作為抗熱品種在生產上推廣種植，這已被生產應用所證實。

小麥為密播作物，產量受種植密度影響較大，而千粒重受種植密度影響相對較小。本研究是在稀播條件下進行的，因此，通過千粒重熱感指數篩選出的抗熱材料可靠性較高。如邯6172、邯5316、石家莊8號和良星99等高粒重耐熱型品種，目前已經作為抗熱育種材料而廣泛利用。本試驗條件下通過產量熱感指數鑒定出的抗熱材料，其抗熱性還有待于密植條件下做進一步驗證。

小麥耐熱性是一個復雜的生物學性狀[2]。熱感指數受試驗樣本數量影響較大，抗熱指標只是反映某品種某性狀在所有參試品種中的相對表現。因此，對一個品種耐熱性的認識，在注重評價抗熱指標的同時，還要關注與耐熱性關系較為密切的農藝性狀，如午睡現象[16]、早熟性[17]、冠層溫度[18]、根系活力[19]、綠葉功能期[20]、葉片蠟質[21]和落黃特性[22]等。邯鄲市農業科學院非常重視小麥落黃性的選擇，通過落黃性與諸多農藝性狀的協調選擇，先后培育出高產耐熱邯麥系列品種，逐步形成了落黃突出的鮮明育種特色。

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