冬小麥種質資源豐產抗旱性表型鑒定及分析

郭鵬燕　任杰成　趙吉平　許瑛　岳忠孝　張瑞棟

摘要 [目的]研究干旱脅迫對冬小麥農藝性狀及產量的影響，以及不同小麥種植資源的抗旱性和豐產性差異。[方法]設置了大田條件下設置灌溉和干旱2個處理，調查了50個小麥品種的株高、穗長、穗粒重、千粒重等13個性狀，對不同品種的相關指標進行分析。[結果]在不同的環境條件下，有效穗數、穗粒數、穗粒重變異較大，說明不同處理下主要通過穗部因子來影響產量;在干旱處理下，有效穗數、最高莖數與抗旱系數、抗旱指數呈極顯著正相關，說明提高有效穗數、最高莖數是提高干旱條件下產量的主要途徑，可作為抗旱鑒定指標。[結論]中麥4072、長麥6686、晉太9923的抗旱指數與抗旱系數均較高，說明這3個品種兼顧豐產與抗旱，可以作為抗旱豐產優選親本。

關鍵詞 冬小麥;抗旱性;豐產性;表型鑒定;種質資源

中圖分類號 S512.1+1文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）21-0020-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.21.007

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Identification and Analysis of Drought Resistance Phenotype of Winter Wheat Germplasm Resources with High Yield

GUO Pengyan， REN Jiecheng， ZHAO Jiping et al

（Institute of Industrial Crop， Shanxi Academy of Agricultural Sciences， Fenyang， Shanxi 032200）

Abstract [Objective]To study the influence of drought stress on winter wheat agronomic traits， as well as the yields and drought resistance differences between varieties. [Method] Irrigation or drought treatments were carried out in the field， and 13 traits of 50 different wheat varieties were investigated， including plant height， spike length， grain weight per spike， 1 000grain weight. Relavant index of different varieties were analyzed. [Result] Under different environmental conditions， effective ears， grains per panicle， grain weight per per panicle had relatively great variation， indicating that the yield was mainly affected by the panicle factor under different treatments. Under the drought treatment， effective ears， the highest tillers showed extremely positive correlation with drought resistance coefficient and drought resistance index， which indicated that increasing effective ears and the highest stems were the main way to increase yield under drought condition and these two index could be used as drought resistance identification index. [Conclusion] Zhongmai 4072， Changmai 6686 and Jintai 9923 showed relatively high drought resistance coefficient and drought resistance index， indicating that they could be used as the parents of high yield and drought resistance.

Key words Winter wheat;Drought resistance;Fertility;Phenotypic identification;Germplasm resources

基金項目 山西省農業科學院院攻關項目（YGG17046）;山西省農業科學院農業科技成果轉化與示范推廣項目（2018CGZH-18）。

作者簡介 郭鵬燕（1982—），女，山西文水人，副研究員，碩士，從事小麥的遺傳育種與栽培工作。

收稿日期 2019-04-11;修回日期 2019-05-04

干旱是世界上最嚴重的自然災害之一。其形成原因雖主要由降水少而引起，但也與自然環境因素和人類社會因素有關[1]。小麥是我國主要的糧食作物，在農業生產及國民經濟中占有重要地位[2] 。山西地處黃土高原，干旱少雨，生態環境脆弱，因此保護生態、節水發展是山西省農業發展的必由之路。小麥種植的歷史久遠，是山西最重要的糧食作物[3]，當前山西省農業發展面臨資源約束收緊、旱作品種選育滯后等問題，篩選或培育抗旱小麥品種是解決干旱問題最有效的途徑之一[4-5]。為了適應山西小麥各生態區氣侯條件及現階段農業發展的需要，育種工作者選育出一批新品種，但新品種在抗旱、高產方面仍沒有重要突破。抗旱性是干旱半干旱地區小麥育種的主要目標性狀，而及時準確地對小麥品種抗旱性做出鑒定是篩選抗旱小麥品種和選育小麥品種的基礎[6]。衛云宗等[7]進一步證明了水旱不同環境下交叉選擇方法用于抗旱、高產型小麥新品種選育的有效性。因此，在不同水分條件下評價抗旱性對小麥抗旱高產育種具有重要意義。鑒于此，筆者研究了50份冬小麥品種農藝性狀及產量的相關性和差異性，篩選水、旱條件下產量抗旱系數、抗旱指數表現顯著或極顯著相關的農藝性狀，并進行聚類分析，從而鑒定不同小麥品種的抗旱性及豐產性，旨在為冬小麥抗旱節水育種親本選配和種質資源利用、旱作良種攻關提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況 試驗于2017—2018年在山西省農業科學院經濟作物研究所小麥試驗田（37°27′N，111°25′E）進行，試驗田所處位置年平均氣溫10.1 ℃，日照 2 619.9 h，無霜期平均為185.8 d。年平均降水量為469.2 mm，歷年生育期降水172.5 mm，該試驗小麥生育期降水為231.3 mm，略高于常年降雨量。

1.2 試驗材料

供試材料為山西省農業科學院經濟作物研究所從各地征集的42份試驗品種及8份本所種質資源中優秀骨干品種，來源于我國的4個省 10個市（縣）共計50份材料，資源編號、材料名稱及來源詳見表 1。

1.3 試驗方法

試驗采用隨機區組設計，3次重復，小區長2.0 m，寬2.6 m，小區面積5.2 m2，每小區種10行，水旱同日于10月5日按450萬/hm2 基本苗開溝撒播。并分別于4月12日、5月5日和5月27日對水地進行灌溉，其他管理水旱地一致按常規措施進行。

在小麥出苗13 d時，定點數基本苗，拔節前期數最高莖數，成熟時在前期定點部位數有效穗數，按平均值計算折合公頃數。對小麥各個生育期記載，并計算小麥的營養生長期與生殖生長期。成熟后在每小區隨機選20株測定株高，并計算平均值，并在每小區選取中間4行隨機拔取20株，對穗長、穗粒數、穗粒重、千粒重進行室內考種。成熟時，分小區實收，按平均值計算折合產量。

1.4 數據分析 采用DPS 7.05及Excel 2003進行數據數據統計和分析。

安徽農業科學 2019年

2 結果與分析

2.1 農藝性狀及產量的變異分析

從表2可知，與干旱處理相比，灌溉處理的有效穗數高93.37個，有效分蘗率高12.3%，株高高11.2 cm，產量高1 731.89 kg/hm2;2種處理的變異系數由高到低依次均為產量>有效穗數>最高莖數>穗粒重>穗粒數>株高>穗長>有效分蘗率>千粒重>基本苗>生殖生長期>營養生長期>全生育期，說明產量在不同材料不同處理下變異均較大，全生育期在不同材料不同處理下變異小，表現穩定。

2.2 農藝性狀及產量抗旱系數、抗旱指數的相關性分析 由表3可知，在灌溉處理下，產量與最高莖數、有效穗數呈極顯著正相關，說明適時灌溉有助于提高分蘗的成穗數，從而提高總產量。產量與株高、千粒重、穗粒數達到極顯著正相關，相關系數依次為0.36、0.44、0.34?？购迪禂蹬c產量、最高莖數、有效穗數呈極顯著負相關?？购抵笖蹬c抗旱系數呈極顯著正相關。

由表4可知，在干旱處理下，產量與最高莖數、有效穗數、有效分蘗率呈極顯著正相關，相關系數依次為0.67、073、0.43，與株高呈極顯著正相關，與千粒重呈顯著正相關，相關系數為0.33;抗旱系數與產量呈極顯著正相關，相關系數為0.51，與最高莖數、有效穗數、有效分蘗率呈極顯著正相關，抗旱指數與產量、抗旱系數呈極顯著正相關，相關系數分別為0.86、0.87，與最高莖數、有效穗數、有效分蘗率呈極顯著正相關，相關系數依次為0.60、0.66、0.42。

3 結論與討論

3.1 農藝性狀及產量的差異分析

產量指標是育種、栽培追求的共同目標，產量的高低又取決于作物的生長發育情況。對50個品種產量構成因素在干旱和灌溉處理下的遺傳變異分析，結果顯示2種處理下產量的變異都較大。產量是多性狀累加的共同結果，只有產量性狀的協調發展，才能達到高產。趙紅梅等[8]研究表明，干旱處理下小麥品種株高、穗長、總小穗數、結實小穗數、單株干物重等較對照（灌溉處理）均有所下降，但多數供試品種在干旱處理中的收獲指數比對照（灌溉處理）高，這與該研究中多數供試品種收獲指數均低于灌溉處理的結論有一定的差異，可能與選擇的品種和環境有一定的關系。在不同的環境條件下，有效穗數、穗粒數、穗粒重變異也較大，說明不同處理主要通過穗部因子來影響產量。此外，灌溉與干旱的平均值比較可以看出，2種處理下株高差異較大，損傷程度也較重，株高是反映作物生物產量的重要指標，也說明了生物產量決定經濟產量，可以作為抗旱性鑒定的重要指標，這與王相權等[9]的研究結果一致。千粒重差異較小，受干旱脅迫較小，這也與許海霞等[10]結論基本相似。

3.2 灌溉處理下農藝性狀及產量抗旱系數、抗旱指數相關分析

產量與最高莖數、有效穗數相關性較高，說明適時灌溉有助于提高冬小麥分蘗的形成，促進分蘗的成穗數，從而提高小麥總體產量。最高莖數和有效穗數2個性狀與抗旱系數表現為極顯著負相關，因此最高莖數、有效穗數是提高灌溉條件下小麥產量的主要性狀。

3.3 干旱處理下農藝性狀及產量抗旱系數、抗旱指數相關分析

就作物生產來說，干旱脅迫條件下，實際產量是衡量品種抗旱性最直接的鑒定指標[11]。干旱處理下，產量與有效穗數和最高莖數呈極顯著正相關，說明影響干旱產量的主要因素是有效穗數和最高莖數，

穗數是冬小麥干旱條件下產量提高的關鍵，其次是最高莖數，它是產量的重要指標。前人也對小麥抗旱的形態學性狀進行了大量研究，結果顯示有效穗數可以作為小麥種質資源抗旱性劃分的重要依據[12]。抗旱系數、抗旱指數均與最高莖數、有效穗數呈極顯著正相關，說明提高最高莖數、有效穗數是提高干旱條件下產量的主要途徑。

該研究采用自然干旱，能反映作物在田間生產的實際情況，但結果易受氣候和環境因素的制約和影響。由于僅進行了1年試驗，因此研究結果有待進一步檢驗。

今后應加強多年多點次研究，積累豐富數據，為山西省抗旱豐產冬小麥品種的選育提供參考。

參考文獻

[1]李生秀.中國旱地農業[M].北京：中國農業出版社，2004.

[2] 趙廣才.北方冬麥區小麥高產高效栽培技術[J].作物雜志，2008（5）：91-92.

[3] 張東旭，張俊靈，閆金龍，等.山西小麥品（系）種穗部與籽粒性狀分析[J].山西農業科學，2017，45（6）：867-872.

[4] 張軍，吳秀寧，魯敏，等.拔節期水分脅迫對冬小麥生理特性的影響[J].華北農學報，2014， 29（1）：129-134.

[5] 李國瑞，馬宏亮，胡雯媚，等. 西南麥區小麥品種萌發期抗旱性的綜合鑒定及評價[J].麥類作物學報，2015，35（4）：479-487.

[6] 張燦軍，冀天會，楊子光，等.小麥抗旱性鑒定方法及評價指標研究I 鑒定方法及評價指標[J].中國農學通報，2007，23（9）：226-230.

[7] 衛云宗，喬蕊清，劉新月.高產耐旱冬小麥育種技術及其評價方法研究[J].華北農學報，2001，16（3）：17-22.

[8] 趙紅梅，郭程瑾，段巍巍，等.小麥品種抗旱性評價指標研究[J].植物遺傳資源學報，2007，8（1）：76-81.

[9] 王相權，黃輝躍，王仕林，等.四川冬小麥新品種（系）抗旱性鑒定及分析[J].中國農學通報， 2014，30（15）：39-45.

[10] 許海霞，李偉，程西永，等.干旱脅迫對小麥農藝性狀的影響[J].中國農學通報，2008，24（3）：125-129.

[11] 曹俊梅，周安定，吳新元，等.不同基因型冬小麥抗旱性鑒定及相關抗旱指標分析[J].新疆農業科學，2011，48（12）：2157-2164.

[12] 李瑞奇，卜冬寧，張曉，等.河北省冬小麥豐產抗旱性表型鑒定指標分析[J].植物遺傳資源學報，2012，13（2）：233-238.