套袋材料對藜麥穗長及產量的影響

侯麗媛，董艷輝，王育川，秦作霞，李亞莉，趙 佳，趙 菁，秦永軍，吳慎杰

（1.山西農業大學生命科學學院，山西太原030031；2.山西農業大學農業經濟管理學院，山西太原030006；3.晉中學院，山西晉中030619）

藜麥（Chenopodium quinoa Willd.）為莧科（Amaranthaceae）藜亞科（Chenopodioideae）藜屬（Chenopodium）1年生雙子葉植物。自20世紀70年代中期以來，藜麥的營養價值和保健價值逐漸引起人們的關注[1-3]，開始在世界各地種植[4-5]。近年來，隨著藜麥種植面積在國內的發展壯大，諸多問題也日益凸顯出來，如藜麥種質資源混雜、品質優劣不均、新品種選育進程緩慢等，這些問題嚴重制約了我國藜麥產業的可持續發展[5]。

藜麥以自花授粉為主，但在繁殖過程中，因遺傳型和環境的差異，常有不同程度的異交現象發生[6]。TAPIA[7]研究發現，藜麥播種距離影響藜麥的異交率，且異交率在0.5%～9.9%。RISI等[8]研究認為，藜麥異交受不同花類型比例、自交不親和程度及風力等因素的影響。SILVESTRI等[9]研究發現，藜麥異交率可高達17.36%。因此，藜麥在自然條件下授粉得到的個體遺傳基礎復雜，基因型呈雜合狀態，后代不斷分離[10]。優良的純系品種能夠提供優良穩定的遺傳基因[11]。因此，獲得高純度的親本自交系是藜麥育種的關鍵[12]。

純合品系其遺傳組成的特點是群體同質、個體純合、自交不衰退[13]。但使用套袋在降低異交率的同時，必然會影響穗部的一些農藝性狀和最終的產量。鄭瑞杰等[14]在栗屬植物人工控制雜交育種過程中使用硫酸紙袋和杜邦紙袋作為授粉隔離袋進行研究，結果發現，硫酸袋內平均溫度極顯著高于杜邦紙袋和不套袋對照處理。蔣授文等[15]研究結果發現，水稻穗部套袋遮光處理與對照相比，單穗產量、千粒質量、穗長、穗粒數均有下降，且不同套袋遮光時期和不同水稻品種，單穗產量、千粒質量等降低幅度不等。因此，在藜麥良種的繁育過程中，為了有效避免不同植株花粉的污染，對選育植株進行套袋隔離處理，而選擇一種隔離套袋既能降低異交率，又不會對穗部的農藝性狀造成很大影響就顯得尤為重要。

本研究為了避免藜麥純化過程中的異型雜交，保證品種純度，選擇純合度相對較高的110個藜麥材料，在初花期分別使用無紡布袋、0.074 mm紗袋和羊皮紙袋3種隔離袋對花序進行套袋，成熟期測定不同套袋材料主穗的穗長和產量，旨在為藜麥隔離套袋材料的選擇提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

選取山西農業大學生命科學學院藜麥課題組收集、培育的110份純合度相對較高的藜麥品系（種），于2020年5月種植于山西省靜樂縣康家會鎮鋪上村。試驗所用的無紡布袋、0.074 mm紗袋和羊皮紙袋均為定做的長方形袋，規格為長30 cm、寬25 cm。

1.2 試驗方法

2020年在藜麥初花期同一品種選取9株植株生長發育大致相同的材料進行套袋處理，3株用無紡布袋，3株用0.074 mm紗袋，3株用羊皮紙袋。3次重復。

具體方法：在藜麥初花期前，從植株頂端開始往下修剪，去掉其分支和葉片，裸露出2～3 cm主干，用隔離袋從植株頂端向下將整個花序套住，同時在植株旁邊插入一根竹竿（或塑料桿），并且將隔離袋輕輕系在桿上，以盡量減小隔離袋對主穗生長的影響。

1.3 測定項目及方法

待10月份藜麥成熟后，分別將套袋的各藜麥品系（種）主穗用剪刀剪下來，使用直尺測量穗長，脫粒測定單穗產量。

1.4 數據分析

通過MATLAB軟件對110個藜麥品系（種）采用3種隔離袋材料獲得的主穗長和產量進行正態分布性檢驗，并在此基礎上采用兩正態總體參數的檢驗方法分別對無紡布與0.074 mm紗袋和羊皮紙袋的均值進行t檢驗。使用Excel對供試材料的平均穗長和平均產量進行標準差和變異系數分析。

2 結果與分析

2.1 不同套袋材料對藜麥主穗長和產量的影響

由表1可知，供試材料使用無紡布、0.074 mm紗袋和羊皮紙袋的平均穗長分別為23.19、18.30、21.19cm。可見，使用無紡布套袋的主穗最長，0.074mm紗袋最短，羊皮紙袋居中。使用無紡布袋的穗長變幅在13～43 cm，使用0.074 mm紗袋和羊皮紙袋的穗長變幅分別在9～35、12～41 cm，穗長變幅表現依次為無紡布袋處理＞羊皮紙袋處理＞0.074 mm紗袋處理。

表1 不同套袋藜麥主穗穗長和單穗產量

就某個藜麥品種（系）來說，除個別藜麥品種（編號12、15、31、47、106）外，穗長同樣表現為無紡布袋處理＞羊皮紙袋處理＞0.074 mm紗袋處理。例如，編號為100的藜麥品系使用無紡布袋的穗長為（24.00±1.00）cm，使用0.074 mm紗袋的穗長為（17.00±1.00）cm，使用羊皮紙袋的穗長為（22.00±1.00）cm。

使用無紡布、0.074 mm紗袋和羊皮紙袋的單穗產量分別為72.71、60.80、6.06 g。使用無紡布獲得的單穗產量最大，使用0.074 mm紗袋的單穗產量次之，而使用羊皮紙袋單穗產量最小，表現依次為無紡布袋處理＞0.074 mm紗袋處理＞羊皮紙袋處理。使用無紡布、0.074 mm紗袋和羊皮紙袋單穗產量變 幅 分 別 為50.58～131.46、35.38～107.93、1.29～22.59 g，表現依次為無紡布袋＞0.074 mm紗袋＞羊皮紙袋。

就某個品種（系）來說，也同樣表現為單穗產量無紡布袋＞0.074 mm紗袋＞羊皮紙袋。例如，編號為100的藜麥品系使用無紡布袋的單穗產量為60.42 g，使用0.074 mm紗袋的單穗產量為47.68 g，使用羊皮紙袋的單穗產量為3.49 g。

續表1

2.2 正態分布結果

采用MATLAB對試驗數據進行分布圖像繪制。由圖1、2可知，通過與正態曲線相比較，推測使用3種隔離袋材料獲得的穗長和單穗產量為正態分布，通過擬合確定均符合正態分布。進一步用QQ-plot分別對試驗數據是否服從正態分布進行檢驗，以樣本的分位數作為橫坐標，以按照正態分布計算的相應分位點作為縱坐標，把樣本表現為直角坐標系的散點。由圖3可以看出，樣本點呈一條圍繞第一象限對角線的直角，可見上述數據服從正態分布。

在驗證了3種隔離袋的穗長和單穗產量符合正態分布的基礎上，以使用無紡布隔離袋獲得的穗長為對照，分別以0.074 mm紗袋和羊皮紙袋為隔離袋的穗長為處理，采用兩正態總體參數的檢驗方法分別對2個處理間的均值進行t檢驗，結果顯示，使用無紡布袋與0.074 mm紗袋以及無紡布袋和羊皮紙袋獲得的穗長的P值分別為5.418E-14和0.001 061，表明使用無紡布袋與0.074 mm紗袋和羊皮紙袋獲得的穗長間差異極顯著。同樣，對使用3種隔離袋獲得的單穗產量的均值進行t檢驗，結果顯示，使用無紡布袋與0.074 mm紗袋和羊皮紙袋獲得的單穗產量均值的P值分別為2.767E-06和＜2.2E-16，表明使用無紡布袋與0.074 mm紗袋和羊皮紙袋獲得的單穗產量間差異極顯著。

由表2可知，隔離袋使用無紡布袋、0.074 mm紗袋和羊皮紙袋的穗長的變異系數分別為20.06%、23.55%和21.19%，其中，0.074 mm紗袋穗長的變異程度最大，羊皮紙袋穗長的變異系數居中，無紡布穗長的變異系數最小。使用無紡布袋、0.074 mm紗袋和羊皮紙袋的單穗產量的變異系數分別為25.39%、29.46%和63.70%，其中，羊皮紙袋單穗產量的變異系數最大，0.074 mm紗袋單穗產量的變異系數居中，無紡布單穗產量變異系數最小。由此可知，隔離袋使用無紡布獲得的主穗穗長和單穗產量的變異系數均最小。

表2 供試材料穗長和單穗產量標準差分析

3 結論與討論

藜麥的繁殖模式以自交為主，但有一定的異交率，導致藜麥品種的異質性和雜合性很高，藜麥品種通過自行繁殖種子難以保持其性狀穩定，因此，對藜麥品種選育工作造成很大困難[16]。選育純化的優良品種是獲得純合基因型的前提，是雜交育種的基礎。因此，高純度的親本自交系是配制高質量藜麥雜交種的首要條件[17]。目前，全世界引種藜麥的80多個國家都在從事藜麥種質資源評價、品種選育等相關研究工作[18]。套袋隔離是純化育種的常規手段，通常用紗袋或半透明的羊皮紙袋等進行花序或單花的套袋隔離。套袋隔離可以有效地防止外來花粉干擾，對藜麥材料的純化和良種繁殖具有積極的意義。而對于藜麥隔離套袋材質的選擇是保證藜麥育種工作順利進行的前提。

但使用套袋隔離在降低異交率的同時，必然會影響穗部的一些農藝性狀和最終的產量[14-15]。本研究發現，選用不同的隔離袋材料對藜麥主穗的穗長和產量造成的影響不同，其中，使用無紡布的穗長最長，其次為羊皮紙袋，穗長最短的是0.074 mm紗袋，表現為無紡布袋處理＞羊皮紙袋處理＞0.074 mm紗袋處理；單穗產量表現為使用無紡布的產量最高，其次為0.074 mm紗袋，產量最低的為羊皮紙袋，表現為無紡布袋處理＞0.074 mm紗袋處理＞羊皮紙袋處理。使用無紡布袋獲得的穗長和單穗產量均高于其他2種材質，這說明使用無紡布隔離袋既能降低異交率，又不會對穗長和產量造成太大的影響，這在育種中具有重要的意義。

t檢驗結果表明，無紡布袋分別與0.074 mm紗袋和羊皮紙袋獲得的穗長和產量均值都有極顯著差異?？梢姡x用的3種隔離袋材料對穗長和產量有明顯的區別，而使用無紡布對穗長和產量造成的影響最小。

通過對供試材料的穗長和產量的標準差分析，發現藜麥使用不同的隔離套袋材料對植株的變異系數是不同的，使用0.074 mm紗袋穗長的變異程度最大，無紡布的穗長變異系數最小；使用羊皮紙袋的單穗產量變異系數最大，無紡布單穗產量變異系數最小。由此可知，隔離套袋使用無紡布獲得的主穗長和產量的變異系數均最小，對藜麥主穗造成的影響最小。

在測量穗長中發現，使用0.074 mm紗袋的主穗彎曲嚴重，使用羊皮紙袋的主穗也有明顯彎曲，但彎曲程度較輕，而使用無紡布的主穗穗形基本沒有發生變化。本研究選用的3種隔離袋尺寸均為30 cm×25 cm，單個無紡布袋、0.074 mm紗袋和羊皮紙袋的質量大約分別為5.30、11.50和9.0 g。分析可能是因為0.074 mm紗袋較無紡布袋和羊皮紙袋重，造成了主穗彎曲嚴重，同時也影響到了穗的長度，進而造成了單穗產量的減少。田間調查發現，使用0.074 mm紗袋的藜麥莖稈更容易折斷，而藜麥本身植株莖稈空心、脆弱易折，使用0.074 mm紗袋增加了穗的質量，進一步加劇了莖稈折斷的風險。0.074 mm紗袋價格較其他2種袋貴，會增加生產成本。

本研究發現，使用羊皮紙袋套袋的主穗雖然發生較明顯彎曲，但穗長與無紡布套袋的穗長相比變化不大。使用羊皮紙袋的單穗產量低，可能是因為羊皮紙袋保溫性好，容易導致隔離袋內溫度過高，進而造成藜麥籽粒發育不良，籽粒數量和飽滿度降低，還容易發生霉變，導致籽粒受損，最終嚴重影響到單株穗的籽粒質量。這與鄭瑞杰等[14]研究結果一致。

本研究結果表明，使用無紡布袋與0.074 mm紗袋和羊皮紙袋相比，獲得的藜麥主穗穗長最長而且單穗產量也最高。使用無紡布袋隔離的主穗長和單穗產量與不使用任何套袋隔離材料的穗長和單穗產量相比差別很小，可以忽略不計。另外，加之無紡布價格低廉、隔離效果好，不會對主穗穗形、穗長及產量造成不利的影響。因此，無紡布隔離套袋是藜麥育種的最佳隔離套袋材料。