新疆春小麥品種耐熱性評價

李召鋒，張東海，王竹瓊，張錦宏，楊茂深，李衛華

(1.石河子大學農學院/新疆生產建設兵團綠洲生態農業重點實驗室, 新疆石河子 832000; 2.新疆巴里坤縣紅山農場試驗站，新疆巴里坤 832000)

新疆春小麥品種耐熱性評價

李召鋒1，張東海1，王竹瓊2，張錦宏1，楊茂深1，李衛華1

(1.石河子大學農學院/新疆生產建設兵團綠洲生態農業重點實驗室, 新疆石河子 832000; 2.新疆巴里坤縣紅山農場試驗站，新疆巴里坤 832000)

為篩選出豐產性好的耐熱性春小麥品種，在花后15 d至成熟期以自然生長為對照，分析了塑料棚高溫處理下19份新疆主推春小麥品種產量性狀的變化，并采用產量指數、千粒重熱感指數及容重熱感指數相結合的方法對供試材料的耐熱性進行評價。結果表明，灌漿期高溫脅迫下小麥千粒重降低，進而導致減產。新春6號、新春9號、新春11號、新春17號、新春22號、新春27號、新春31號、新春33號和新春37號在高溫及常溫條件下的豐產性均較好，其中新春6號及新春37號豐產性突出。千粒重熱感指數小于1的品種有10個，分別為新春6號、新春17號、新春22號、新春26號、新春29號、新春32號、新春34號、新春36號、新春40號和新春41號。容重熱感指數小于1的品種有10個，分別為新春6號、新春11號、新春17號、新春22號、新春27號、新春32號、新春33號、新春34號、新春39號和新春40號。綜合熱感指數及產量指數，新春6號、新春17號、新春22號及新春37號的耐熱性較好，可作為耐熱高產品種在生產中推廣應用。新春40號豐產性較好，千粒重及容重熱感指數小于1，千粒重高，可作為小麥耐熱育種的親本。新春41號在兩種溫度條件下千粒重高，可作為耐熱性種質資源。

春小麥；高溫脅迫；耐熱性；產量指數

高溫脅迫會引起作物植株生理變化，進而導致產量降低和品質劣化。高溫脅迫分為熱激(或熱休克)和慢性熱脅迫兩種，熱激(或熱休克)指相對短時間的極端高溫脅迫,慢性熱脅迫指較長時間的相對高溫脅迫[1]。環境溫度高于小麥特定發育階段適宜溫度要求時，就對小麥構成了熱脅迫[2]。小麥灌漿期的適宜溫度為18～22 ℃，上限溫度為26～28 ℃，灌漿期日平均氣溫在15.8～27.7 ℃范圍內，每升高1 ℃，灌漿時間約縮短3.1 d，單粒重約降低2.8 mg[2-3]。在小麥灌漿期，我國北方小麥主產區常出現32 ℃以上的干熱風天氣，使約70%的小麥面積受到高溫干熱風影響，為害頻率為十年七遇，小麥約減產10%～20%[2，4]。由于溫室效應的加劇，極端高溫天氣出現的頻率越來越高，持續時間越來越長，高溫危害已成為我國小麥生產中面臨的主要非生物逆境脅迫之一。通過遺傳改良，選育高產、優質、耐熱性好的品種是應對高溫危害的根本途徑。

對品種資源進行耐熱性篩選及評價是耐熱育種的基礎。田間直接鑒定法、人工模擬直接鑒定法和間接鑒定法是小麥耐熱性鑒定中常用的三種方法[3,5]，其中人工模擬直接鑒定法在小麥品種耐熱性研究中應用較為廣泛[4,6-14]。常用的耐熱性評價方法大概可分為兩種類型，一種是基于個體水平的評價方法，一種是基于群體水平的評價方法。常用的評價指標有熱感指數、產量及幾何平均產量等。但目前由于簡單易行的穩定評價指標缺乏，小麥耐熱性評價體系尚未形成[15]。徐如強等[13]研究指出，熱感指數具有較好的重演性，是小麥耐熱性鑒定中常用的評價指標。陳希勇等[14]認為，在小麥耐熱性評價中需要兼顧耐熱性與豐產性，需將熱感指數與平均幾何產量結合起來對品種的耐熱性進行綜合評價。但儀小梅等[8]研究指出，熱感指數僅說明熱脅迫下品種的穩定性，而不能說明高產的可塑性，具有一定的局限性。韓利明等[4]持有類似的觀點，認為以熱感指數是否小于1來劃分品種耐熱性的方法有待商榷。同時，用幾何平均產量對常溫和高溫條件下品種的豐產性及穩產性進行評價時缺乏明確的界定標準[6]，不利于該指標的廣泛應用。此外，耿曉麗等[6]、許為鋼等[16]在小麥耐熱性研究中應用了細胞膜熱穩定性等間接評價指標。傅曉藝等[8]、儀小梅等[11]還應用抗逆系數和抗逆指數對小麥灌漿期耐熱性進行了研究，并提出了劃分的標準。新疆小麥主產區灌漿期經常會出現干熱風天氣，對小麥生產危害嚴重，而目前關于新疆小麥品種耐熱性評價的研究鮮見報道。本研究旨在對新疆種植面積較大的19份春小麥品種的耐熱性進行評價，以期篩選出豐產性好的耐熱性品種，為春小麥耐熱性改良提供親本材料，同時為春小麥品種布局提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與種植方法

供試材料為19份新疆主栽及新育成品種，分別為新春6號、新春9號、新春11號、新春17號、新春22號、新春26號、新春27號、新春29號、新春31號、新春32號、新春33號、新春34號、新春35號、新春36號、新春37號、新春38號、新春39號、新春40號和新春41號，均由石河子大學麥類作物研究所提供。試驗在石河子大學農學院試驗站進行。試驗材料于2016年3月25日播種，7月4日成熟。試驗設對照組與高溫處理組，組內設2次重復，5行區，行長2.0 m，行距0.25 m，精確點播，基本苗均為600×104株·hm-2。滴灌，全生育期灌水8次，每次灌水600 m3·hm-2，灌溉周期為10～15 d。全生育期基施尿素(N含量為46.6%)125 kg·hm-2和磷酸二銨(N含量為16.5%，含P2O547.5%)155 kg·hm-2;在三葉期、拔節期、孕穗期和灌漿期隨水分別追施尿70、150、80和80 kg·hm-2。管理措施同大田。

1.2 高溫脅迫處理

高溫處理組于開花后15 d(6月19日)開始采用塑料大棚人工模擬高溫處理，直至收獲(7月4日)，每天11:00-17:00高溫脅迫，其余時段揭去塑料薄膜，用溫度計記錄棚內熱脅迫和棚外對照組離地90 cm(小麥冠層)處的溫度，共計15 d。高溫處理期間棚內外平均溫度分別為32.6和29.4 ℃，差異達極顯著水平(t=4.11,P=0.001)。

1.3 考種項目與測定方法

1.3.1 產量性狀的測定

成熟時各小區隨機選取10株小麥，測定主莖高度、穗長、小穗數、穗粒數和穗粒重。各小區混合收獲、脫粒、清除雜質，測定小區籽粒產量(統一折算為13%含水量)。

1.3.2 籽粒容重、千粒重及主莖生物量的測定

使用GAC-2100AGRI型谷物水分測定儀測定籽粒容重及含水量，隨機選取1 000粒籽粒測定千粒重，3次重復。成熟期各小區隨機選取10株完整小麥，取主莖地上部分于烘箱內120 ℃殺青20 min，再80 ℃烘干至恒重，用0.01電子秤測主莖干重即為生物量。

1.4 耐熱性評價指標的測定

1.4.1 千粒重和容重熱感指數的測定

1.4.2 產量指數的測定

在作物產量比較試驗中通常以某品種產量是否比對照增減產5%來衡量該品種的產量水平。若比對照增長5%以上，則認為該品種具良好的豐產性；若比對照減產5%以上，則認為該品種豐產性欠佳；若介于兩者之間，則認為該品種與對照產量相當。本研究以環境指數(參試材料在某種環境下產量的平均值)為參照，定義某品種產量與環境指數的比值為產量指數。若某品種的產量與環境指數的比值大于1.05，則該品種屬于高產類型；若比值小于0.95，品種屬于低產類型；若介于0.95～1.05之間，品種屬于中產類型。

1.5 數據處理

使用Excel 2007對數據進行處理。

2 結果與分析

2.1 灌漿期熱脅迫對小麥產量的影響

灌漿期高溫脅迫下供試材料的平均產量為2 962.50 kg·hm-2，比對照降低了2 524.67 kg·hm-2，降幅為46.01%，減產極顯著(表1)。高溫脅迫極顯著降低了穗粒重、千粒重、主莖生物量、收獲指數及籽粒容重，且降低幅度表現為產量>千粒重>穗粒重>收獲指數>籽粒容重>主莖生物量。高溫脅迫對穗粒數無顯著影響，說明灌漿期高溫脅迫對穗粒重的影響是通過千粒重實現的，而千粒重的下降是導致小麥減產的主因。

表1 灌漿期熱脅迫對小麥農藝性狀的影響Table 1 Effect of heat stress on the agronomic traits at grain filling stage of wheat

**:P<0.01.

2.2 不同溫度下供試品種產量指數的差異

在常溫下，產量指數大于1.05的品種有5個，分別為新春6號、新春17號、新春27號、新春35號和新春37號，為常溫高產型品種；產量指數介于0.95～1.05之間的有新春9號、新春11號、新春22號等7個品種，屬于常溫中產型品種；其余7個品種的產量指數小于0.95，為常溫低產型品種。高溫條件下，產量指數大于1.05的品種有7個，分別為新春6號、新春22號、新春33號、新春37號、新春39號、新春40號和新春41號，為高溫高產型品種；產量指數介于0.95～1.05之間的有新春9號、新春11號、新春17號等6個品種，為高溫中產型品種；其余6個品種的產量指數小于0.95，為高溫低產型品種。常溫及高溫條件下產量最高的品種是新春6號，產量分別為6 641.00及4 009.25 kg·hm-2(表2)。

表2 供試小麥品種的產量指數Table 2 Yield index of tested varieties

2.3 不同溫度下供試品種千粒重熱感指數的差異

由表3可知，千粒重熱感指數大于1的品種有9個，分別為新春9號、新春11號、新春27號、新春31號、新春33號、新春35號、新春37號、新春38號、新春39號，為千粒重熱敏感型品種。其余10個品種的千粒重熱感指數小于1，為千粒重耐熱型品種。常溫條件下，千粒重最高的是新春38號，高溫條件下千粒重最高的是新春41號。在千粒重耐熱型品種中，新春40號及新春41號的千粒重在兩種溫度下都高，新春17號和新春34號的千粒重較高。

2.4 不同溫度下供試品種容重熱感指數的差異

容重熱感指數大于1的品種有9個，分別為新春9號、新春26號、新春29號、新春31號、新春35號、新春36號、新春37號、新春38號、新春41號，屬容重熱敏感型品種。其余品種的容重熱感指數指數小于1，屬容重耐熱型品種(表3)。兩種溫度下新春34號容重均較低，其余品種的容重在兩種溫度條件下均較高。

以群體產量指數為基礎，結合千粒重及容重熱感指數可以看出，新春6號和新春37號在高溫及常溫條件下產量均高，耐熱性優良，可作為耐熱高產品種在生產中優先推廣應用。新春17號產量及千粒重均較高，新春22號產量及容重均較高，耐熱性好，可作為耐熱豐產品種在生產中應用。新春40號千粒重及容重熱感指數小于1，千粒重高，可作為耐熱育種的親本。新春41號在兩種溫度下千粒重高，可作為耐熱性育種種質資源。

表3 供試小麥品種的千粒重及容重熱感指數Table 3 Heat susceptibility of thousand-grain weight and test weight of tested varieties

STKW:千粒重熱感指數；STW:容重熱感指數；R:抗；S：感。

STKW:heat susceptibility of thousand-kernel weight; STW:heat susceptibility of test weight; R:resistance; S:susceptibility.

3 討 論

本研究表明，灌漿期高溫脅迫條件下千粒重的下降是導致小麥減產的主要原因，這與前人的研究結果一致[4,8]。表明千粒重是衡量小麥品種耐熱性的重要指標，同時由于千粒重不受小區面積的影響，因此以千粒重為簡易指標可以對小麥種質資源的耐熱性進行大規模鑒定。容重是小麥品種優劣的重要指標，對高溫反應敏感。與對照相比，熱脅迫下小麥容重降低6.50%，達極顯著水平。但產量是衡量作物品種耐熱性的首要指標，要同時兼顧供試材料在高溫及正常溫度條件下的產量表現，這樣才能篩選出可供生產應用的耐熱性品種，也克服了抗逆育種中僅強調逆境下高產，而忽略了正常條件下高產的問題[6]。因此，本研究以產量指數為基礎，結合千粒重和容重及其熱感指數對供試小麥品種的耐熱性進行綜合評價。結果表明，千粒重和容重熱感指數均小于1的品種有新春6號、新春17號、新春22號、新春32號、新春34號和新春40號，這些品種在高溫脅迫下具有較好的熱穩定性，耐熱性較好；在常溫及高溫條件下產量均較高的品種有新春6號、新春9號、新春11號、新春17號、新春22號、新春27號、新春31號、新春33號及新春37號，這些品種的豐產性及產量可塑性較好。兼具豐產性與耐熱性的品種有新春6號、新春17號和新春22號，這些品種耐熱性與新疆小麥生產實踐及多年觀察結果吻合。新春6號、新春17號和新春22號是新疆春小麥種植面積較大的主栽品種，在冷涼及高溫地區均大面積推廣種植，優良的耐熱性是它們能大面積推廣應用的主要原因之一。其中新春6號自1992年育成以來，已在生產上經過25年的考驗。建議今后在新疆春小麥品種(系)耐熱性鑒定時，以新春6號為耐熱性對照品種。韓利明等[4]研究指出，以熱感指數是否小于1來劃分品種耐熱性的方法不盡合理。盡管新春37號的熱感指數大于1，但在兩種溫度下的豐產性特別突出。因此，新春37號同樣是耐熱性優良的小麥品種。鑒于新春37號近年來在生產上的優異表現及新春6號混雜退化的實際情況，新春37號已成為新疆春小麥區域試驗的對照品種，佐證了新春37號兼具良好的豐產性及較強的抗逆能力。

陳 芳等[3]研究認為，采用單個指標評價小麥的耐熱性存在很大的局限性，應從生產實踐出發綜合不同指標對小麥品種的耐熱性進行綜合評價。在生產實踐中，產量是衡量品種優劣的首要指標，千粒重和容重是品種評價中不可或缺的指標。因此，本研究采取以產量為基礎，結合千粒重和容重對供試材料的耐熱性進行綜合評價。在育種實踐中一般以某品種是否較對照增減產5%為界評價品種的豐產性。本研究中作者以供試品種在高溫及常溫下的平均產量為參照，以某品種產量與平均產量的比值即產量指數，劃分供試品種的豐產性。由于供試材料為生產中種植的育成品種，豐產性均較高，為避免標準過高給評價結果可能帶來的局限性，故以5%為界評價品種的豐產性。同時為避免熱感指數以1為界給耐熱性鑒定帶來的困擾[4]，規定兩種溫度條件下產量指數均大于1.05豐產性突出的品種一般具有較好的耐熱性。作者試圖通過構建以豐產性評價為基礎，與重要性狀熱感指數相結合的耐熱性綜合評價方法，探索建立作物品種耐熱性科學評價體系。

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AnalysisandEvaluationtheHeatResistanceofSpringWheatCultivarsinXinjiang

LIZhaofeng1,ZHANGDonghai1,WANGZhuqiong2,ZHANGJinhong1,YANGMaoshen1,LIWeihua1

(1．College of Agriculture, Shihezi University/Key Laboratory of Oasis Ecology Agriculture of Xinjiang Production and Construction Crop, Shihezi, Xinjiang 832000,China; 2.Agricultural Experiment Station of Red Hill Farm, Balikun County of Xinjiang, Balikun, Xinjiang 839200,China)

The objective of this study was to evaluate the heat resistance of 19 spring wheat cultivars in Xinjiang, which was based on simulated heat treatment at grain filling stage of wheat. Yield index, heat susceptibility of thousand-kernel weight and heat susceptibility of test weight index were suggested as selection criteria for the evaluation of heat resistance. The results showed that high temperature stress reduced biological yield, harvest index, grain weight per spike, thousand-kernel weight, volume weight and grain yield, and the reduction of grain yield was mainly attributed to the decrease of thousand-grains weight. Xinchun 6, Xinchun 9, Xinchun 11, Xinchun 17, Xinchun 22, Xinchun 27, Xinchun 31, Xinchun 33 and Xinchun 37 performed high yield under both heat-stress and normal environments, among these cultivars Xinchun 6 and Xinchun 37 has higher yield. Cultivars with heat susceptibility of thousand-kernel weight (SKGW) <1 in this study were Xinchun 6, Xinchun 17, Xinchun 22, Xinchun 26, Xinchun 29, Xinchun 32, Xinchun 34, Xinchun 36, Xinchun 40 and Xinchun 41. Cultivars with heat susceptibility of test weight (SVW)<1 in this study were Xinchun 6, Xinchun11, Xinchun 17, Xinchun 22, Xinchun 27, Xinchun 32, Xinchun 33, Xinchun 34,Xinchun 39 and Xinchun 40. Based on the combination of both yield index and heat susceptibility index, Xinchun 6, Xinchun 17, Xinchun 22 and Xinchun 37 were characterized with high resistance to heat stress, which should be widely utilized in agriculture production. Xinchun 40 performed high yield and higher thousand-kernel weight under both normal and heat-stress environments, with SKGW<1 and SVW<1, which can be used as a heat resistance breeding parent. Xinchun 41 has higher thousand-kernel weight under normal and heat-stress environments,which can be used as a heat resistance germplasm resource.

Spring wheat; Heat stress; Heat resistance; Yield index

時間：2017-11-14

網絡出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20171114.1028.028.html

2017-04-22

2017-05-21

新疆生產建設兵團現代農業科技攻關與成果轉化計劃項目(2016AC027)；新疆生產建設兵團農轉項目(2015AC015)；石河子科學技術研究發展計劃動植物育種專項(GXJS2015-YZ05)

E-mail：hnlizhaofeng@163.com

李衛華(E-mail:lwh_agr@shzu.edu.cn)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)11-1497-06