小麥疊氮化鈉誘變群體產量及相關性狀遺傳特性分析

王偉 王斌 曹平平

摘要：以含有72個品系的滄麥6005疊氮化鈉誘變群體為試驗材料，調查該群體的產量、千粒質量、穗粒數等產量相關農藝性狀，分析該群體農藝性狀的遺傳多樣性及相關性，并估計其遺傳參數。結果表明，每穗小穗數的遺傳多樣性指數最高，為1.444 1，其后依次是穗粒數>畝穗數>千粒質量>產量>穗長，穗粒數的變異系數最大，為16.08%，每穗小穗數變異系數最小，為6.54%。簡單相關分析結果表明，穗粒數、千粒質量、產量與株高均極顯著正相關;產量和穗粒數、千粒質量之間極顯著正相關。偏相關分析結果表明，產量和株高、畝穗數、千粒質量之間顯著或極顯著正相關。穗粒數、株高和產量的選擇潛力較大，更有可能從該群體中選出偏離平均數大的家系類型。

關鍵詞：小麥;疊氮化鈉誘變;產量性狀;遺傳特性

中圖分類號： S512.103.52 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）03-0102-04

小麥在全球的種植面積廣泛，在我國農業生產中占重要地位。小麥品種的遺傳脆弱性是小麥育種不易突破的瓶頸之一。誘變育種是小麥新品種選育和種質資源創新的重要手段?；瘜W方法誘發基因突變是小麥遺傳改良的重要途徑之一[1]。疊氮化鈉（NaN3）是應用于植物化學誘變的高效低毒的化學誘變劑之一。疊氮化鈉已在小麥[2-3]、玉米[4]、水稻[5]、大麥[6-7]，大豆[8]等農作物上加以應用。另外，張希太等研究小麥疊氮化鈉誘變后代在株高、芒型、穗型等的變異特征，并從分子水平證明了疊氮化鈉對小麥的誘變效果[9-11]。但還鮮有應用疊氮化鈉構建小麥突變體庫的報道。

小麥是國際主要糧食作物之一。小麥產量性狀為數量性狀，受多基因和多種環境因素影響，而且性狀間也存在互相聯系和制約。小麥的產量取決于很多內、外環境因素，從農藝學的角度來講，主要與株高、小穗數、穗粒數、千粒質量和小區產量[12-13]等農藝性狀有關。小麥產量構成三因素中，畝穗數對產量的影響最大，調節能力最強，其次對產量貢獻較大的是穗粒數[14]。有關小麥產量構成因素對產量影響大小，前人雖有研究，但因材料或地區不同，分析結果有所不同[15-16]。黑龍港流域是國家重要的冬小麥種植區之一。滄麥6005是滄州市農林科學院育成的抗旱耐鹽堿能力突出的一個囯審小麥品種。本研究以72個滄麥6005疊氮化鈉誘變的突變體作為研究對象，對小麥產量構成因素相關性狀的遺傳多樣性及與產量的相關性進行分析，并對有關性狀作為遺傳潛力進行探討，旨在為黑龍港流域鹽堿地小麥高產育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為滄麥6005疊氮化鈉誘變突變體，共72個，2017年10月種于滄州市農林科學院前營試驗站，2018年6月收獲。同期調查株高、穗長、每穗小穗數、畝（1畝=667 m2）穗數、穗粒數、千粒質量和產量。本試驗采用完全隨機試驗設計，重復2次。小麥種植期間，其他栽培管理措施同于大田。

1.2 試驗方法

NaN3由美國西格瑪（Sigma）公司生產。參照NaN3在大麥中的處理方法[6]處理小麥種子：待處理滄麥6005種子浸入自來水，先后在4 ℃浸泡16 h，20 ℃浸泡 4 h，然后加入適量1 mol/L KH2PO4（pH值=3），搖勻。于通風櫥中加入5.0 mL 1 mol/L NaN3，混合充分。20 ℃輕柔振動2 h，處理結束后在自來水下徹底沖洗1 h，于通風櫥中用紙巾晾干種子，過夜。廢液用過量次氯酸鈉處理后傾倒于水槽。

1.3 分析方法

數據采用Excel和SPSS軟件進行統計分析，不同品系間性狀的差異采用變異系數表示，遺傳多樣性指數采用Shannon-Weaver信息指數，計算公式：H′=-∑PilnPi，其中Pi為某一性狀第i個級別出現的概率[17-18]。為了便于統計分析，將小麥產量相關性狀進行分級，進而計算遺傳多樣性指數，同時進行相關分析及誘變群體遺傳參數估計[19]。

2 結果與分析

2.1 滄麥6005疊氮化鈉誘變群體產量及相關性狀的描述性統計分析

由滄麥6005疊氮化鈉誘變群體產量相關性狀的基本統計結果（表1）表明，每穗小穗數的遺傳多樣性指數最高，為1.444 1，其后依次是穗粒數>畝穗數>千粒質量>產量>穗長>株高。不同品系間的變異系數存在很大差異，穗粒數、產量和株高的變異系數較大，分別為16.08%、14.15%和 13.47%，變幅分別為16.50～39.20、187.66～418.79 和35.00～82.00;其次為畝穗數和千粒質量，變異系數為11.25%和11.39%，變幅分別為32.00～55.20和20.60～42.60;穗長和每穗小穗數的變異系數較小，分別為9.87%和6.54%，變幅分別為5.50～9.34和12.30～17.70。

2.2 滄麥6005疊氮化鈉誘變群體產量及相關性狀的簡單相關分析

對滄麥6005疊氮化鈉誘變群體產量相關性狀進行簡單相關分析，結果（表2）表明，穗粒數、千粒質量、產量與株高均極顯著正相關;穗長和小穗數、穗粒數極顯著正相關;穗粒數和小穗數極顯著正相關，穗粒數和畝穗數之間極顯著負相關;畝穗數和千粒質量之間極顯著負相關;產量和穗粒數、千粒質量之間極顯著正相關;其他性狀兩兩間相關關系不顯著。研究結果說明，小麥產量的3個構成因素畝穗數、穗粒數和千粒質量之間存在制約關系，另外，株高對產量構成因素的影響也不容忽視。

2.3 滄麥6005疊氮化鈉誘變群體產量及相關性狀的偏相關分析

對滄麥6005疊氮化鈉誘變群體產量相關性狀進行偏相關分析，結果（表3）表明，產量和株高、畝穗數、千粒質量之間顯著或極顯著正相關;穗長和千粒質量，畝穗數和穗粒數、千粒質量之間顯著或極顯著負相關;小穗數和穗粒數、畝穗數和產量、穗粒數和產量、千粒質量和產量之間顯著或極顯著正相關;其他性狀兩兩之間偏相關系數均不顯著。

2.4 滄麥6005疊氮化鈉誘變群體產量及相關性狀的遺傳參數

對72個誘變群體的產量及相關性狀進行方差分析，結果（表4）表明，產量及其相關性狀群體間均差異極顯著。進而依據隨機模型估計該群體的遺傳參數（表5）。其中，株高、穗長、小穗數、畝穗數、穗粒數、千粒質量和產量的廣義遺傳力（h2b）分別為 0.95、0.86、0.54、0.89、0.94、0.90和0.87，除每穗小穗數外其他性狀廣義遺傳力均比較高，說明除每穗小穗數外其他6個產量相關性狀的變異絕大部分是由遺傳原因造成的。穗粒數的遺傳變異系數（GCV）最高，為15.03%，其后依次為株高>產量>千粒質量>畝穗數>穗長>每穗小穗數，每穗小穗數遺傳變異系數最小，為6.11%。穗粒數、株高、產量的選擇潛力相對較大，更有可能從該群體中選出偏離其平均數大的家系類型。

3 結論與討論

在小麥的產量構成三要素中，畝穗數和穗粒數在一定范圍內相互協調，小麥畝穗數和千粒質量也只在一定范圍內有聯系，穗粒數和千粒質量之間相對獨立。在本研究中，畝穗數、穗粒數和千粒質量之間存在制約關系，與近年相關研究結論[20-21]一致。另外， 穗粒數與產量的簡單相關系數和偏相關系數顯著或極顯著存在，說明穗粒數是影響小麥產量的主要因素，穗粒數對產量有很大的直接作用，這與姚國才等研究結果[22]一致。但是本研究亦表明，株高對產量構成因素的影響也不容忽視。

疊氮化鈉是一種高效且無毒害作用的植物化學誘變劑。利用疊氮化鈉進行化學誘變的方法是創造小麥新種質、選育小麥新品種的有效途徑之一，在擴大遺傳變異、加速提高育種效率、改進育種方法等方面有著很大發展潛力。本研究提及的72個疊氮化鈉誘變群體的株高、穗長、畝穗數、穗粒數、千粒質量和產量性狀均具有較高的廣義遺傳力，說明除每穗小穗數外其他6個產量相關性狀的變異絕大部分是由遺傳原因造成的。穗粒數的遺傳變異系數最高，其后依次為株高>產量>千粒質量>畝穗數>穗長>每穗小穗數，這與前面計算的變異系數基本一致。說明穗粒數、株高、產量的選擇潛力相對較大，更有可能從該群體中選出偏離其平均數大的家系類型。

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