小麥疊氮化鈉誘變?nèi)后w產(chǎn)量及相關(guān)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?nèi)后w為試驗材料，調(diào)查該群體的產(chǎn)量、千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)等產(chǎn)量相關(guān)農(nóng)藝性狀，分析該群體農(nóng)藝性狀的遺傳多樣性及相關(guān)性，并估計其遺傳參數(shù)。結(jié)果表明，每穗小穗數(shù)的遺傳多樣性指數(shù)最高，為1.444 1，其后依次是穗粒數(shù)>畝穗數(shù)>千粒質(zhì)量>產(chǎn)量>穗長，穗粒數(shù)的變異系數(shù)最大，為16.08%，每穗小穗數(shù)變異系數(shù)最小，為6.54%。簡單相關(guān)分析結(jié)果表明，穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量與株高均極顯著正相關(guān);產(chǎn)量和穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量之間極顯著正相關(guān)。偏相關(guān)分析結(jié)果表明，產(chǎn)量和株高、畝穗數(shù)、千粒質(zhì)量之間顯著或極顯著正相關(guān)。穗粒數(shù)、株高和產(chǎn)量的選擇潛力較大，更有可能從該群體中選出偏離平均數(shù)大的家系類型。

關(guān)鍵詞：小麥;疊氮化鈉誘變;產(chǎn)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(zhì)資源創(chuàng)新的重要手段。化學(xué)方法誘發(fā)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(yīng)用于植物化學(xué)誘變的高效低毒的化學(xué)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(nóng)作物上加以應(yīng)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(yīng)用疊氮化鈉構(gòu)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(chǎn)量性狀為數(shù)量性狀，受多基因和多種環(huán)境因素影響，而且性狀間也存在互相聯(lián)系和制約。小麥的產(chǎn)量取決于很多內(nèi)、外環(huán)境因素，從農(nóng)藝學(xué)的角度來講，主要與株高、小穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和小區(qū)產(chǎn)量[12-13]等農(nóng)藝性狀有關(guān)。小麥產(chǎn)量構(gòu)成三因素中，畝穗數(shù)對產(chǎn)量的影響最大，調(diào)節(jié)能力最強，其次對產(chǎn)量貢獻較大的是穗粒數(shù)[14]。有關(guān)小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素對產(chǎn)量影響大小，前人雖有研究，但因材料或地區(qū)不同，分析結(jié)果有所不同[15-16]。黑龍港流域是國家重要的冬小麥種植區(qū)之一。滄麥6005是滄州市農(nóng)林科學(xué)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(chǎn)量構(gòu)成因素相關(guān)性狀的遺傳多樣性及與產(chǎn)量的相關(guān)性進行分析，并對有關(guān)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(chǎn)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(nóng)林科學(xué)院前營試驗站，2018年6月收獲。同期調(diào)查株高、穗長、每穗小穗數(shù)、畝（1畝=667 m2）穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量。本試驗采用完全隨機試驗設(shè)計，重復(fù)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(chǎn)。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(fēng)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(jié)束后在自來水下徹底沖洗1 h，于通風(fēng)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(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進行統(tǒng)計分析，不同品系間性狀的差異采用變異系數(shù)表示，遺傳多樣性指數(shù)采用Shannon-Weaver信息指數(shù)，計算公式：H′=-∑PilnPi，其中Pi為某一性狀第i個級別出現(xiàn)的概率[17-18]。為了便于統(tǒng)計分析，將小麥產(chǎn)量相關(guān)性狀進行分級，進而計算遺傳多樣性指數(shù)，同時進行相關(guān)分析及誘變?nèi)后w遺傳參數(shù)估計[19]。

2 結(jié)果與分析

2.1 滄麥6005疊氮化鈉誘變?nèi)后w產(chǎn)量及相關(guān)性狀的描述性統(tǒng)計分析

由滄麥6005疊氮化鈉誘變?nèi)后w產(chǎn)量相關(guān)性狀的基本統(tǒng)計結(jié)果（表1）表明，每穗小穗數(shù)的遺傳多樣性指數(shù)最高，為1.444 1，其后依次是穗粒數(shù)>畝穗數(shù)>千粒質(zhì)量>產(chǎn)量>穗長>株高。不同品系間的變異系數(shù)存在很大差異，穗粒數(shù)、產(chǎn)量和株高的變異系數(shù)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(shù)和千粒質(zhì)量，變異系數(shù)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(shù)的變異系數(shù)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?nèi)后w產(chǎn)量及相關(guān)性狀的簡單相關(guān)分析

對滄麥6005疊氮化鈉誘變?nèi)后w產(chǎn)量相關(guān)性狀進行簡單相關(guān)分析，結(jié)果（表2）表明，穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量與株高均極顯著正相關(guān);穗長和小穗數(shù)、穗粒數(shù)極顯著正相關(guān);穗粒數(shù)和小穗數(shù)極顯著正相關(guān)，穗粒數(shù)和畝穗數(shù)之間極顯著負相關(guān);畝穗數(shù)和千粒質(zhì)量之間極顯著負相關(guān);產(chǎn)量和穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量之間極顯著正相關(guān);其他性狀兩兩間相關(guān)關(guān)系不顯著。研究結(jié)果說明，小麥產(chǎn)量的3個構(gòu)成因素畝穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量之間存在制約關(guān)系，另外，株高對產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響也不容忽視。

2.3 滄麥6005疊氮化鈉誘變?nèi)后w產(chǎn)量及相關(guān)性狀的偏相關(guān)分析

對滄麥6005疊氮化鈉誘變?nèi)后w產(chǎn)量相關(guān)性狀進行偏相關(guān)分析，結(jié)果（表3）表明，產(chǎn)量和株高、畝穗數(shù)、千粒質(zhì)量之間顯著或極顯著正相關(guān);穗長和千粒質(zhì)量，畝穗數(shù)和穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量之間顯著或極顯著負相關(guān);小穗數(shù)和穗粒數(shù)、畝穗數(shù)和產(chǎn)量、穗粒數(shù)和產(chǎn)量、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量之間顯著或極顯著正相關(guān);其他性狀兩兩之間偏相關(guān)系數(shù)均不顯著。

2.4 滄麥6005疊氮化鈉誘變?nèi)后w產(chǎn)量及相關(guān)性狀的遺傳參數(shù)

對72個誘變?nèi)后w的產(chǎn)量及相關(guān)性狀進行方差分析，結(jié)果（表4）表明，產(chǎn)量及其相關(guān)性狀群體間均差異極顯著。進而依據(jù)隨機模型估計該群體的遺傳參數(shù)（表5）。其中，株高、穗長、小穗數(shù)、畝穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)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(shù)外其他性狀廣義遺傳力均比較高，說明除每穗小穗數(shù)外其他6個產(chǎn)量相關(guān)性狀的變異絕大部分是由遺傳原因造成的。穗粒數(shù)的遺傳變異系數(shù)（GCV）最高，為15.03%，其后依次為株高>產(chǎn)量>千粒質(zhì)量>畝穗數(shù)>穗長>每穗小穗數(shù)，每穗小穗數(shù)遺傳變異系數(shù)最小，為6.11%。穗粒數(shù)、株高、產(chǎn)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(shù)大的家系類型。

3 結(jié)論與討論

在小麥的產(chǎn)量構(gòu)成三要素中，畝穗數(shù)和穗粒數(shù)在一定范圍內(nèi)相互協(xié)調(diào)，小麥畝穗數(shù)和千粒質(zhì)量也只在一定范圍內(nèi)有聯(lián)系，穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量之間相對獨立。在本研究中，畝穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量之間存在制約關(guān)系，與近年相關(guān)研究結(jié)論[20-21]一致。另外， 穗粒數(shù)與產(chǎn)量的簡單相關(guān)系數(shù)和偏相關(guān)系數(shù)顯著或極顯著存在，說明穗粒數(shù)是影響小麥產(chǎn)量的主要因素，穗粒數(shù)對產(chǎn)量有很大的直接作用，這與姚國才等研究結(jié)果[22]一致。但是本研究亦表明，株高對產(chǎn)量構(gòu)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(xué)誘變劑。利用疊氮化鈉進行化學(xué)誘變的方法是創(chuàng)造小麥新種質(zhì)、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(fā)展?jié)摿Α１狙芯刻峒暗?2個疊氮化鈉誘變?nèi)后w的株高、穗長、畝穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量性狀均具有較高的廣義遺傳力，說明除每穗小穗數(shù)外其他6個產(chǎn)量相關(guān)性狀的變異絕大部分是由遺傳原因造成的。穗粒數(shù)的遺傳變異系數(shù)最高，其后依次為株高>產(chǎn)量>千粒質(zhì)量>畝穗數(shù)>穗長>每穗小穗數(shù)，這與前面計算的變異系數(shù)基本一致。說明穗粒數(shù)、株高、產(chǎn)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(shù)大的家系類型。

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