大麥種質資源穗長、每穗實粒數和千粒重的表型分析

張英虎，沈會權，臧慧，欒海業，喬海龍，陶紅，陳健，徐肖，楊紅燕，陳和

(江蘇沿海地區農業科學研究所， 江蘇 鹽城 224002)

產量是大麥育種的重要目標，有效穗數、每穗實粒數和千粒重是大麥產量構成三要素，但三要素之間相互影響，加劇了產量性狀的育種難度[1]。不同研究者在分析大麥產量及其與產量構成要素的相關性中發現千粒重與產量相關性最大[2-5]。因此提高千粒重，是培育高產大麥的有效措施。提高大麥千粒重的基礎是鑒定或培育出千粒重較高的大麥種質資源，陳曉東等[6]分析了125份大麥資源(包含22份野生大麥和103份栽培大麥)千粒重的表型變異，發現二棱大麥千粒重顯著高于六棱大麥。張新忠等[7]對不同來源的98個二棱大麥和89個六棱大麥品種(系)的千粒重進行分析，發現在揚州大學試驗點二棱大麥千粒重的變化范圍為24.18～55.69 g，六棱大麥的千粒重變化范圍為15.50～40.38 g。前人結果表明，大麥千粒重表型變異豐富，從大麥資源中特別是二棱大麥資源中能夠鑒定出千粒重高的大麥資源。江蘇沿海地區是我國大麥三大主產區之一[8]，研究此地區利用的大麥種質資源中千粒重，以及與千粒重關系緊密的穗長和每穗實粒數的表型變異，篩選出優異大粒資源，對大麥高產育種具有重要價值。本研究通過對江蘇沿海地區利用的179份大麥種質資源穗長、每穗實粒數和千粒重進行分析，研究大麥種質資源3性狀的表型變異及其相關性，篩選出優異大麥種質，以期為大麥產量育種提供一定的參考依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗材料為江蘇沿海地區農業科學研究所品種資源庫中的179份大麥種質資源，為江蘇沿海地區農業科學研究所近年來重點利用的親本資源，按棱形可分為152份二棱大麥品種和27份六棱大麥品種；按皮裸性可分為157份皮大麥品種和22份裸大麥品種。

1.2 處理設計和數據測定

試驗分別于2014—2015年在江蘇沿海現代農業示范園(金海農場)，2014—2015年和2015—2016年在江蘇沿海地區農業科學研究所試驗農場進行。江蘇沿海地區農業科學研究所試驗場土壤為壤性脫鹽潮土，土壤pH值7.8(脫鹽土)，江蘇沿海現代農業示范園(金海農場)土壤為含鹽砂壤土，土壤pH值8.5(鹽土)，土壤有效氮、磷、鉀及鹽分離子含量見喬海龍等[9]。田間試驗采用隨機區組試驗，每份材料種植1行，行長1.5 m，每行45粒種子，行距30 cm，3次重復，水肥和田間管理同一般大田。大麥蠟熟期在田間每行選取20個穗子，測定穗長和每穗實粒數，種子收獲后測定千粒重，金海農場試驗點僅進行了千粒重的測定。

1.3 數據分析

2 結果與分析

2.1 大麥種質資源穗長、每穗實粒數和千粒重的簡單描述分析

表1顯示了大麥種質資源穗長、每穗實粒數和千粒重的表型簡單描述情況，大麥種質資源穗長、每穗實粒數和千粒重平均值分別為6.80 cm、32.39粒和39.18 g，三個性狀表型變異豐富，變幅分別為4.33～9.98 cm、22.27～69.43粒和21.32～56.05 g，變異系數分別為14.56%、35.60%和14.27%。大麥穗長、每穗實粒數和千粒重的遺傳率都較高，分別為82.45%、95.82%和90.37%。穗長在二棱大麥和六棱大麥中的平均值分別為6.85 cm和6.53 cm，差異不大，二棱大麥的每穗實粒數平均值為27.90粒，小于六棱大麥的57.71粒，但其千粒重平均值為40.74 g，大于六棱大麥的30.40 g。穗長、每穗實粒數和千粒重三個性狀中，二棱大麥的變異系數均小于六棱大麥，表明六棱大麥的變異更豐富。

2.2 大麥種質資源穗長、每穗實粒數和千粒重的聚類分析

利用大麥種質資源數據進行了大麥穗長、每穗實粒數和千粒重三性狀間的相關性分析，結果如表2所示，千粒重與穗長在二棱材料、六棱材料和總和中均呈顯著正相關，相關性分別為0.33、0.29和0.31；千粒重與每穗實粒數呈負相關，在六棱材料和總和材料中均呈極顯著負相關，相關系數分別為-0.58和-0.69，在二棱材料中相關性不顯著。利用穗長、每穗實粒數和千粒重3個表型性狀對大麥種質資源進行聚類分析，將大麥種質資源聚成4類(圖1)。

表1 大麥種質資源穗長、每穗實粒數和千粒重簡單描述統計

注：2015Y表示2015年金海農場測定的數據，在最小值、最大值和平均值列中，穗長的單位為cm，每穗實粒數的單位為粒，千粒重的單位為g。

2.3 大麥種質資源不同聚類穗長、每穗實粒數和千粒重的特征分析

表3顯示了大麥不同聚類亞群表型特征，聚類1中材料數最多，達到123份，聚類3中材料數最少，只有3份；聚類1～3主要為二棱大麥，聚類4主要為六棱大麥，裸大麥主要在聚類2和聚類4中；聚類2中材料的穗長最長，其平均值為8.39 cm，聚類4中材料的每穗實粒數最多，其平均值為59.42粒，聚類3中材料的千粒重最高，其平均值為54.09 g。

表2 大麥種質資源穗長、每穗實粒數和 千粒重相關性分析

注：**表示相關性極顯著(P<0.01)。

圖1 基于穗長、每穗實粒數和千粒重的 大麥種質資源聚類結果

表3 大麥種質資源不同聚類間穗長、每穗實粒數 和千粒重的多重比較結果

注：同列數據后沒有相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

表4顯示了篩選的聚類2中穗長優異，聚類3中千粒重優異和聚類4中的每穗實粒數優異的材料，篩選出的優異材料大多引自外地，表明引進資源在育種中的重要性。

3 討論

本研究通過對179份江蘇沿海地區利用的大麥種質資源的穗長、每穗實粒數和千粒重的分析，發現穗長、每穗實粒數和千粒重遺傳率都在80%以上，三個性狀的變異系數分別為14.56%、35.60%和14.27%，表明該種質群體在三性狀上遺傳變異廣泛，二棱大麥與六棱大麥在穗長上差異不顯著，但六棱大麥每穗實粒數顯著高于二棱大麥，二棱大麥千粒重顯著高于六棱大麥，該結果與陳曉東等[6]、張新忠等[7]和Fox等[10]結果一致。

表4 大麥種質資源中穗長、每穗實粒數和 千粒重篩選出的優異種質

每穗實粒數和千粒重是大麥產量的構成因素，張英虎等[2]通過分析2007—2014年江蘇沿海地區二棱大麥品比材料，發現千粒重與產量相關性最高，其次是每穗實粒數。本研究結果顯示，大麥每穗實粒數和千粒重在六棱大麥中呈極顯著負相關，但在二棱大麥中雖然呈負相關，但相關性不顯著，表明可以實現千粒重和每穗實粒數的協同提高。在二棱大麥中穗長與每穗實粒數和千粒重都呈極顯著正相關，該結果與前人研究結果一致[11-12]，因此，通過增加穗長可以實現千粒重和每穗實粒數的協同提高，進而提高大麥產量。

本研究利用穗長、每穗實粒數和千粒重將大麥資源聚成4類，聚類2中穗長較長，聚類3中千粒重較大，聚類4中每穗實粒數較多，由此進一步優選出了不同聚類中的優異材料13份。種質資源的表型是目的，但基因型是基礎，許多研究者對大麥千粒重等性狀進行了遺傳解析[13-15]。今后，在研究大麥種質資源表型的基礎上，擬對該種質的基因型進行分析，從DNA分子水平解析大麥千粒重等性狀的遺傳變異，更好地為大麥育種服務。