2018—2020年河南省審定半冬性小麥品種的綜合性狀表現

王玲燕, 彭 東, 任廣乾, 馬海濤, 竇士樹, 朱紅彩, 黃金華, 董彥琪

(河南省新鄉市農業科學院,河南 新鄉 453000)

0 引言

【研究意義】河南屬于黃淮冬小麥主產區,全區地勢低平,氣候溫和,2019年小麥播種面積達5 706.65 萬hm2[1],年平均產量 3 741.77 萬 t。河南小麥連年增產,連續6年總產在3 500萬t以上,是全國第一小麥生產大省[2],生產上多以半冬性小麥為主,且新品種推廣應用起到至關重要的作用。因此,開展半冬性小麥品種綜合性狀分析對培育新品種,進一步提高產量及改善品質具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】多年來,小麥育種以解決生產中突出問題為導向,由傳統的培育高產品種向培育高產、優質專用小麥新品種轉變。新品種選育會不斷改進或優化小麥的產量和品質性狀,從而使其產質量不斷提高[3]。王漢霞等[4]分析2006—2018年北京市審定的49個小麥品種提出,北京市小麥品種產量的提高應在保持適宜單位面積穗數的基礎上增加穗粒數,提高千粒重,同時引進新的抗病、優質種質資源,以培育高產、優質且多抗的小麥新品種。張中州等[5]分析2005—2012年河南省審定的半冬性小麥品種提出,小麥育種和高產栽培應在大群體的基礎上,主攻千粒重,將大群體與大穗相結合,同時注意產量三要素的協調發展。蔣進等[6]分析2008—2018年四川省審定的100個小麥品種的綜合性狀認為,多穗型品種更適合四川氣候和生產條件;相同品種的多個品質指標間不協調,總體較差,品質遺傳改良研究亟需加強。胡學旭等[7]分析2006—2015年中國小麥生產區742個小麥品種7 561份樣品的5項品質指標指出,中國小麥品種結構有所改善,但各類小麥達標比例較低,小麥質量有較大提升空間。近年來,由于生物和非生物災害的影響,小麥赤霉病、根(莖)腐病、紋枯病、葉銹病和白粉病等病害發生日趨嚴重,且已成為常發病害[8-9]?！狙芯壳腥朦c】雖然張中州等[5]已對2005—2012年河南省半冬性小麥品種的產量和主要農藝性狀開展了研究,然而時隔多年,河南小麥新品種不斷增加,僅2018—2020年就新增審定半冬性小麥品種123個,但目前鮮見對新審定半冬性小麥品種綜合性狀的研究報道?！緮M解決的關鍵問題】以2018—2020年河南省審定的123個半冬性小麥品種為研究對象,采用相關分析方法對其產量、農藝性狀、品質性狀及抗病性進行分析,以期為河南優質小麥的育種及生產應用提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 資料來源

2018—2020年河南省主要農作物品種審定委員會審定的123個半冬性小麥品種,對照品種為周麥18。各品種主要農藝性狀和品質性狀相關數據來源于審定公告中其參加2年多點區域試驗的平均值。

1.2 研究方法

1.2.1 產量和農藝性狀 對各品種的株高、穗數、穗粒數、千粒重、產量及增產幅度等指標的最大值、最小值和變異系數進行統計分析。

1.2.2 產量與主要農藝性狀間的相關性與偏相關性 通過相關分析,分析產量(y)與株高(x1)、穗數(x2)、穗粒數(x3)及千粒重(x4)等性狀間的相關性和偏相關性。

1.2.3 產量與主要農藝性狀的通徑分析 通過通徑分析,分析穗數、穗粒數、千粒重對產量的直接作用和間接作用效應。

1.2.4 小麥品種的品質性狀 對各品種的粗蛋白質含量、籽粒容重、濕面筋含量、吸水量、穩定時間、拉伸面積和最大拉伸阻力等指標的最大值、最小值和變異系數進行統計分析,對比2017年國家農作物品種審定委員會關于印發《主要農作物品種審定標準(國家級)》的通知[10]中小麥優質品種分類標準,對各品種進行等級劃分。

1.2.5 審定小麥品種的抗病性 分析各小麥品種對小麥條銹病、白粉病、葉銹病、紋枯病和赤霉病的抗性表現。

1.3 數據統計與分析

采用 Excel 2016處理數據和繪制圖表,用DPS 9.50進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 河南省審定半冬性小麥品種的產量和農藝性狀

由表1可知,各品種的株高為68.20～86.85 cm,平均為78.05 cm,變異系數4.48%;產量為5 377.05～8 549.55 kg/hm2,平均為7 758.41 kg/hm2,變異系數7.94%;單位面積穗數為507.75萬～672.00萬穗/hm2,平均為582.74萬穗/hm2,變異系數5.03%;穗粒數為27.55～38.25粒,平均為34.33粒,變異系數4.84%;千粒重為36.75～52.25 g,平均為44.97 g,變異系數5.55%;增產幅度為-2.90%～10.05%,平均為5.26%,變異系數39.10%。從變異系數看,各農藝性狀的變異均在10%以下,表明各個審定品種間有較高的相似性,進一步遺傳改良工作難度較大。各審定品種產量三要素變異系數依次為千粒重>穗數>穗粒數。就產量而言,穗數接近580萬穗/hm2,穗粒數34粒,千粒重45 g以上,株高70～80 cm的小麥品種更適合河南省的氣候和生產條件,容易實現高產穩產。

表1 2018—2020年河南省審定半冬性小麥品種的產量和農藝性狀

2.2 產量與主要農藝性狀的相關性與偏相關性

2.2.1 相關性 由表2可知,除株高(x1)外,農藝性狀穗數(x2)、穗粒數(x3)、千粒重(x4)均與產量(Y)呈極顯著正相關,相關程度表現為穗數(0.40)>千粒重(0.34)>穗粒數(0.30);產量三要素穗數(x2)、穗粒數(x3)及千粒重(x4)相互間呈顯著或極顯著負相關,相關系數分別為-0.21、-0.18和-0.33;株高與千粒重呈顯著正相關,相關系數為0.19。說明,穗數是影響河南半冬性小麥品種產量提升的主要因素,其次是千粒重和穗粒數,且三者間在生長過程中互相制約。因此,在培育新品種過程中需要考慮三者協同發展,同時一般株高較高的品種千粒重也較高。

表2 2018—2020年河南省審定半冬性小麥品種產量及主要農藝性狀的相關性

2.2.2 偏相關性 經偏相關分析(表3),除株高(0.064 5)外,當其他因素一定時,產量三要素均與產量呈極顯著正相關,其偏相關程度表現為穗數(0.744 2)>千粒重(0.731 9)>穗粒數(0.726 3)。說明,產量構成三要素與產量密切相關。

表3 2018—2020年河南省審定半冬性小麥品種產量與主要農藝性狀的偏相關性

2.3 產量與主要農藝性狀的通徑分析

從表4看出,株高、穗數、穗粒數和千粒重對產量的直接作用均表現正向效應,其中后三者的作用表現較一致,其對產量直接貢獻的程度表現為千粒重(0.669 5)>穗數(0.658 4)>穗粒數(0.652 6)>株高(0.036 8),株高的直接作用最小,與相關性和偏相關性分析的結果一致。從間接通徑系數看出,各因素對產量的間接作用存在一定差異。其中,株高通過穗數對產量的間接作用為負效應,而產量三要素之間互相影響對產量的間接作用也均表現為負效應,以千粒重通過穗粒數對產量的間接作用最大(-0.218 7)。說明,河南地區半冬性小麥育種過程中,千粒重、穗數和穗粒數三者間需協調發展。

表4 2018—2020年河南省審定半冬性小麥品種產量及其構成因素間的通徑系數

2.4 審定小麥品種的品質性狀

從表5看出,各品種的粗蛋白質含量為12.70%～23.15%,平均為14.55%,變異系數為8.18%;籽粒容重為720.50～821.50 g/L,平均為791.12 g/L,變異系數為2.08%;濕面筋含量為23.45%～35.80%,平均為29.90%,變異系數為8.13%;吸水量為51.00～64.90 mL/100g,平均為57.77 mL/100g,變異系數為4.74%;穩定時間為1.40～21.50 min,平均為4.59 min,變異系數為70.63%;拉伸面積為14.00～145.00 cm2,平均為46.17 cm2,變異系數為52.16%;最大拉伸阻力為64.00～636.00 EU,平均為214.37 EU,變異系數為53.78%。其中,穩定時間、拉伸面積和最大拉伸阻力的變異系數較大,表明該性狀存在豐富的變異類型,有較大的改良空間;而蛋白質含量、容重、濕面筋含量和吸水量的變異系數較小,是相對穩定的性狀。

表5 2018—2020年河南省審定半冬性小麥品種的品質性狀

根據2017年國家農作物品種審定委員會關于印發《主要農作物品種審定標準(國家級)》的通知[10]中小麥優質品種分類標準,123個半冬性品種中,從單項指標看,粗蛋白質含量、濕面筋含量、吸水率、穩定時間、最大拉伸阻力和拉伸面積分別有87個、47個、29個、7個、9個和6個品種達到強筋小麥標準。綜合各性狀指標表現看,中麥578、鄭麥158、豐德存麥21、藁優5766和富麥916共5個品種達到強筋小麥標準,商麥8達中強筋小麥標準,二者合計占所有審定半冬性小麥品種的4.88%;達中筋小麥標準的品種有20個,占16.26%;其余品種僅部分指標達到強筋、中強筋或弱筋小麥標準,其中,中創811和先麥18的濕面筋含量小于24%,豐德存麥20號、平麥189和禾美988等17個品種的吸水率小于55 mL/100g,農麥22、新植716和鄭麥20等41個品種的穩定時間小于3 min,洛麥34、囤麥259和百麥1811等89個品種的拉伸面積小于50 cm2。

2.5 審定小麥品種的抗病性

由表6可知,123個半冬性小麥品種對小麥條銹病、白粉病、葉銹病、紋枯病和赤霉病的抗性表現存在明顯差異。條銹病抗性:抗條銹病的品種有50個,占40.65%,其中,囤豐809、禾豐3號、農麥22、鄭品麥26號、中原豐1號和金豐205表現高抗,占所有審定半冬性小麥品種的4.88%;中抗品種44個,中感品種73個,分別占35.77%和59.35%;無高感條銹病品種。白粉病抗性:無品種表現高抗白粉病;中抗白粉病品種27個,占21.95%;感病品種96個,包括中感品種90個,高感品種6個,分別占73.17%和4.88%。葉銹病抗性:無品種表現高抗葉銹病;僅泛育麥18、泛育麥20和天民304表現中抗葉銹病,占2.44%;其余品種均表現感病,其中,中感品種72個,高感品種48個,分別占58.54%和39.02%。紋枯病抗性:僅遂麥139表現高抗紋枯病,占0.81%;平麥189和鄭品麥27號表現中抗,占1.63%;感病品種120個,其中,中感品種78個,高感品種42個,分別占63.41%和34.15%。赤霉病抗性:123個半冬性小麥品種均表現感赤霉病,其中,中感品種5個,高感品種118個,分別占4.07%和95.93%。綜上發現,123個審定半冬性小麥品種中,天民304兼抗條銹病、白粉病和葉銹病;中植0914、機麥210、賽德麥8號、農麥22、秋樂168、鄭麥1354、晨博998、鄭麥22、創星26號、鄭品麥26號、溫麥968、禾麥11、富麥709和中原豐1號14個品種兼抗條銹病和白粉病;泛育麥18兼抗條銹病和葉銹病;鄭品麥27號兼抗條銹病和紋枯病。

表6 2018—2020年河南省審定半冬性小麥品種的抗病性

3 討論

作為全國糧食生產第一大省的河南,小麥品種的好壞直接影響到國家糧食安全,甚至對穩定全球小麥產量都起著重要作用[11-12]。生產上要選擇綜合性狀好且抗性強的品種,同時還要注重穗型、穗大小及千粒重等性狀的選擇。分析2018—2020年河南省審定的123個半冬性小麥品種的主要農藝性狀發現,產量構成要素中,千粒重變異系數最大,其次是穗數和穗粒數。說明近3年河南小麥品種的千粒重對提升產量的潛力最大,與張中州等[5]的研究結果一致,但與王漢霞等[4]的研究結果不一致,后者研究產量構成要素中,穗數的變異系數最大,其次為穗粒數和千粒重。究其原因可能與研究對象不同及生態環境條件存在差異有關。

相關分析結果表明,穗數與產量關系最密切,所有農藝性狀與產量關系均呈正相關。偏相關分析結果與之一致。審定品種的產量三要素對產量直接貢獻依次為千粒重>穗數>穗粒數,均呈正效應。表明,選育新品種時穗粒數和千粒重是提高產量潛力的關鍵。與段國輝等[13]的研究結論一致,但與蔣進等[6]的產量與穗粒數呈負相關,楊洪強等[14]的穗粒數與產量關系最密切,產量構成三要素直接貢獻依次為穗粒數>穗數>千粒重等結論不同,原因可能是研究的對象不同所致。此次研究對象主要是近3年河南省審定的半冬性小麥品種,時間跨度小,而后二者研究對象分別是四川省審定的小麥品種和河南省旱地小麥品種。因此,河南半冬性小麥的新品種選育要注重多穗和大穗型相結合,以協調提高穗粒數。

河南省近3年審定的半冬性小麥品種中有5個強筋小麥品種,1個中強筋小麥品種,20個中筋小麥品種,其中,中麥578最大拉伸阻力636.00 E.U,拉伸面積135.50 cm2,穩定時間15.35 min,吸水量59.60 mL/100g,濕面筋含量31.70%。123個品種中,94.31%的品種粗蛋白質含量(干基)≥13.0%;69.92%的品種濕面筋含量(14%水分基)≥28.5%;面團穩定時間變異系數最大,平均穩定時間較短,為4.59 min,有41個品種面團穩定時間低于3.00 min,達弱筋小麥標準,占所有審定半冬性小麥品種的33.33%。因此,根據不同育種目標,可選擇利用前述優良品質性狀。同時,充分發揮河南省的地理資源優勢,加快優質高產專用小麥新品種的選育工作。

抗病性是衡量小麥品種優劣的重要指標。研究發現,審定的123個半冬性小麥品種中無兼抗5種病害的品種,所有品種均對赤霉病感病;40.65%的品種抗條銹病,表明近3年審定的小麥品種對條銹病抗性較強;僅天民304中抗條銹病、白粉病和葉銹病,14個品種兼抗條銹病和白粉病,1個品種兼抗條銹病和葉銹病,1個品種兼抗條銹病和紋枯病,有3個品種對紋枯病表現抗性。整體看,河南省審定的123個半冬性品種對赤霉病、葉銹病及紋枯病抗性較差,應重視提高其抗性水平。聚合抗病基因資源,培育優質、高產、多抗小麥新品種仍是今后的發展方向。

4 結論

2018—2020年河南省審定的123個半冬性小麥品種的相關分析和偏相關分析結果一致,產量及主要農藝性狀的變異幅度較大(4.48%～7.94%),且主要農藝性狀與產量均呈極顯著正相關水平,相關程度依次為穗數(0.40)>千粒重(0.34)>穗粒數(0.30)>株高(0.13);對產量的直接通徑系數依次為千粒重(0.669 5)>穗數(0.658 4)>穗粒數(0.652 6)>株高(0.036 8),可為主攻千粒重、多穗型和大穗相結合、協調提高穗粒數的優質小麥品種選育提供理論支撐。品質性狀分析以面團穩定時間變異系數最大(70.63%),強筋、中強筋小麥品種少,中筋小麥品種或部分指標達到強筋、中強筋或弱筋小麥標準的品種多。兼抗2種病害的有16個品種,兼抗3種病害的僅有天民304,無兼抗3種以上病害的品種。