131313 13 高振賢13 何明琦13

(1.石家莊市農林科學研究院， 河北 石家莊 050041； 2.河北農業(yè)大學農學院， 河北 保定 071001；3.河北省小麥工程技術研究中心， 石家莊 050041)

小麥是我國的主要糧食作物之一，在國民經濟中占有重要地位。小麥生育期長，經常遭遇非生物脅迫，其中干熱風是黃淮麥區(qū)經常發(fā)生的災害性天氣，其中>30 ℃的高溫條件是誘發(fā)干熱風的主要因素，實質上主要就是高溫脅迫[1]，干熱風嚴重影響了小麥的正常灌漿，從而造成籽粒品質變劣及產量降低[2]。肖世和[3]指出，用熱感指數(shù)反映品種對后期熱脅迫的敏感程度，利用千粒重熱感指數(shù)可鑒定出后期耐熱性較好的基因型。高溫脅迫對小麥的危害主要表現(xiàn)在光合作用效率的降低，呼吸作用增強，干物質積累減少，進而影響到植物營養(yǎng)生長，生殖器官的建成和籽粒灌漿。促使小麥灌漿期縮短，千粒重下降，嚴重的地區(qū)和年份減產可達10%～20%[4-6]。小麥品質主要受籽粒蛋白質含量和淀粉含量的影響，高溫脅迫會影響小麥產量和品質。因此研究高溫脅迫下小麥品種的耐熱性及小麥籽粒品質的變化及其遺傳改良具有理論指導意義。 董建力等[7]認為，在小麥灌漿后期采用人工升溫的方法鑒定小麥的耐熱性，操作簡便易行、成本低，試驗結果準確，是選擇抗熱、高產小麥材料行之有效的方法。近年來，小麥灌漿中后期的熱害脅迫越來越嚴重。在熱逆境下千粒重較穩(wěn)定的品種可能具有較強的耐熱性，熱感指數(shù)反映作物性狀對熱逆境的敏感性[8-9]，傅曉藝[10]利用千粒重和產量熱感指數(shù)鑒定了北部冬麥區(qū)和黃淮冬麥區(qū)的部分品種。韓利明[11]在小麥開花后利用塑料棚熱脅迫和自然生長處理鑒定小麥的抗熱性表明，千粒重可作為抗熱性篩選的簡易指標，熱處理下蛋白質含量和籽粒硬度增加。 日趨變暖的氣候條件說明小麥耐熱育種的研究亟待加強[12]，本試驗采用塑料大棚升溫方法模擬干熱風條件，分析高溫脅迫和自然生長環(huán)境下參試品種的產量、千粒重和主要品質性狀的變化，為小麥耐熱性育種提供新種質，為加快培育抗熱性品種提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用河北、山東、山西省的13份代表性主栽品種(表1)，2013年10月10日在石家莊辛集市馬蘭農場進行人工種植，基本苗300萬·hm-2，6行區(qū)，行長2.1 m，行距15 cm。

1.2 試驗處理

試驗處理與文獻[10]相同。

表2 13份小麥材料依產量和千粒重熱感指數(shù)、抗逆系數(shù)的分類

品種 TKW/g產量/(t·hm-2)熱處理對照熱處理對照STKWSyield分類STKW/SyieldACTKW/%AITKW/%分類堯麥1637.240.010.913.10.81.2R/S93.085.8LR滄麥02843.248.610.312.11.21.1S/S88.895.1MR衡13635.540.311.313.01.31.0S/S88.177.5S金禾912348.052.110.012.50.81.5R/S92.2109.8HR晉麥4743.246.611.612.10.80.3R/R92.799.4MR輪選10339.244.711.212.21.40.6S/R87.685.1LR石418535.838.810.111.11.10.7S/R92.382.0LR石麥1939.243.510.712.91.11.3S/S90.287.8LR石麥2239.343.011.212.91.31.0S/S91.489.1LR石優(yōu)2038.641.011.112.00.60.6R/R94.190.2MR泰山536645.748.611.412.60.60.7R/R94.1106.7HR邢麥6號40.643.09.612.61.11.8S/S94.495.1MR邢麥7號38.642.010.712.40.91.0R/S91.987.9LR

注：R為抗；S為感；LR為低抗；MR為中抗；HR為高抗；Syield為產量熱感指數(shù)；STKW為千粒重熱感指數(shù)；ACTKW為千粒重抗逆系數(shù)；AITKW

為千粒重抗逆指數(shù)。

1.3 產量調查

全區(qū)收獲后晾干稱重、測定千粒重和容重。

1.4 品質分析方法

利用近紅外儀(Perten DA 7200，瑞典)檢測籽粒蛋白質含量、沉降值、延展性、吸水率、濕面筋含量和硬度指標。

1.5 統(tǒng)計分析

熱感指數(shù)、抗逆系數(shù)和抗逆指數(shù)按照文獻[10]計算。品質分析采用DPS V 7.05分析軟件(浙江)進行。

表1 參試品種代號和系譜

編號品名 來源系譜 1堯麥16山西晉麥54/北農8號 2滄麥028 河北98(083)/滄核030 3衡136 河北衡4119/石家莊1號 4金禾91233河北石4185/92R137 5晉麥47 山西12057×(旱522×K37-20)6輪選103河北石麥12/石家莊8號 7石4185河北太谷核不育聚合雜交 8石麥19 河北石4185//(煙輻188/臨8014)F2 9石麥22 河北臨8014/冀麥38//石4185 10石優(yōu)20 河北冀935-352/濟南17 11泰山5366 山東不詳12邢麥6號 河北冀麥36/邯617213邢麥7號河北邢935031/高優(yōu)503

2 結果與分析

2.1 產量和千粒重分析

對參試材料進行產量熱感指數(shù)分析，晉麥47、輪選103、石4185、石優(yōu)20、泰山5366的熱感指數(shù)在0.3～0.7之間，其中晉麥47的熱感指數(shù)最低(為0.3，表2)，這些品種為產量抗熱性品種，正常環(huán)境下產量最高的是堯麥16(13.1 t·hm-2)，熱處理環(huán)境中產量最高的是晉麥47(11.6 t·hm-2)。堯麥16、滄麥028、衡136、金禾9123、石麥19、石麥22、邢麥6和邢麥7的熱感指數(shù)在1.0～1.8之間，這幾份材料為產量熱敏感性品種(表2)，其中邢麥6號的熱感指數(shù)最高(為1.8)。

對參試材料進行千粒重熱感指數(shù)分析，滄麥028、衡136、輪選103、石4185、石麥19、石麥22和邢麥6號的千粒重熱感指數(shù)在1.1～1.4之間，這幾份材料為千粒重熱敏感性品種(表2)。堯麥16、金禾9123、晉麥47、石優(yōu)20、泰山5366和邢麥7的千粒重熱感指數(shù)在0.6～0.9之間，這幾份材料的抗熱性較好。

高溫脅迫使千粒重降低。鑒定的品種(系)中，金禾9123和泰山5366的耐熱性最高，抗逆指數(shù)分別為109.38%和106.7%，抗逆系數(shù)也較高，均達到92%以上，2個品種在高溫處理和正常環(huán)境中的千粒重都很高(>45.0 g)；滄麥028、晉麥47、石優(yōu)20和邢麥6號共4個品種中等耐高溫，抗逆指數(shù)在90.2%～99.4%之間，抗逆系數(shù)均在88%以上，其中晉麥47的抗熱指數(shù)為99.4%，屬中高抗熱性的小麥品種。堯麥16、輪選103、石4185、石麥19、石麥22和邢麥7號干熱風抗性較低，抗逆指數(shù)在82.0～89.1%之間，石麥22的抗逆系數(shù)達91.4%，但抗逆指數(shù)稍低；衡136對高溫反應敏感，抗逆指數(shù)為77.5%(表2)。

綜合產量和千粒重分析可知，晉麥47、石優(yōu)20、泰山5366和金禾9123抗熱性好；石麥22和石4185的產量在正常和熱處理環(huán)境中差異不大，抗熱性較好；衡136的產量和千粒重在正常環(huán)境下較高，但在熱處理下產量和千粒重較低，抗熱性較差。

表3 13個品種在2種處理環(huán)境中品質性狀比較結果

性狀處理堯麥16石麥19邢麥6石4185邢麥7衡136滄麥028石麥22泰山5366晉麥47石優(yōu)20輪選103金禾9123濕面筋熱處理28.9A30.2a32.7A32.7A31.8a29.1a31.3A30.1A30.8A33.4a30.3a31.2a30.8a自然生長26.0B29.0b30.9B31.2B31.6a27.9a29.4B28.4B29.3B32.6a29.2b30.8a29.4b蛋白質熱處理12.7A13.2a14.3A14.4a13.9a12.5a13.4A13.1a13.2a14.4a13.1a13.5a13.7a自然生長11.5B12.5b13.4B13.9a13.8a11.9b12.6B12.5b12.8a14.1a12.7a13.3a13.1b硬度熱處理71.2a73.7a71.1a70.0a72.7a85.8a73.0a76.8a80.0a74.3a77.3a76.0a71.8a自然生長63.2a72.5a68.7a67.2a69.3a75.5b72.6a71.7a76.5a72.2a76.5a75.2a67.3a沉降值熱處理33.1a38.8a32.5a47.4a37.1a46.2a31.2a46.1a38.4a41.3a42.3a38.1a45.2a自然生長24.8a34.2a31.9a38.2a33.8a30.3a29.4a40.1a36.8a36.9a34.2a36.8a32.5a吸水率熱處理62.3A63.4a62.6a61.4a64.1a66.3a63.3a63.3a65.2a63.6a63.9a64.6a62.2a自然生長58.1B62.8a62.2a60.5a63.8a64.6a62.6a60.7a63.9a63.3a63.3a64.1a60.3a延展性熱處理144.0A136.5a148.0a158.5a151.5a140.5a141.0a152.5a146.0a164.5a135.5a152.5a155.0a自然生長135.0B135.0a145.5a155.0a147.5a137.5a138.5a147.5a144.5a164.5a132.5a150.0a149.0b

注：品種編號與表1相同；同列內標以不同字母(小寫、大寫)的值表示(5%、1%)水平上差異顯著。

2.2 品質分析

將兩種環(huán)境處理下的13個品種用DA 7200近紅外分析儀進行品質檢測(表4)，結果表明，灌漿期高溫處理下大部分品種的硬度增加，但差異不顯著，只有衡136的硬度差異顯著，堯麥16的濕面筋、蛋白質、吸水率和延展性的差異極顯著。堯麥16、石麥19、邢麥6、滄麥028、石麥22和金禾9123的濕面筋和蛋白質差異顯著。邢麥7、晉麥47和輪選103的各項品質指標均沒有顯著性差異。

3 討 論

利用千粒重和產量熱感指數(shù)鑒定了河北、山東和山西省的13個小麥品種，鑒定結果為晉麥47、輪選103、石4185、石優(yōu)20、泰山5366的熱感指數(shù)在0.3～0.7之間，其中晉麥47的熱感指數(shù)最低(為0.3，表2)，這些品種為產量抗熱性品種；石麥22和石4185的產量在正常和熱處理環(huán)境中差異不大，抗熱性較好；衡136的產量和千粒重在正常環(huán)境下較高，但在熱處理下產量和千粒重較低，抗熱性較差。堯麥16、金禾9123、晉麥47、石優(yōu)20、泰山5366和邢麥7的千粒重熱感指數(shù)在0.6～0.9之間，這幾份材料屬于千粒重抗熱性較好品種。

不同品種的產量和千粒重熱敏感性明顯不同，這與前人研究結果一致[14-17]。在抗熱性品種選育中，千粒重可以作為鑒定小麥抗熱性強弱的標準，此方法簡單、準確性高?？梢员苊庖蚱渌藶橐蛩卦斐傻漠a量結果不可靠，從而給試驗結果造成誤差。灌漿期高溫處理使小麥生理活動受到抑制，主要通過影響粒重即籽粒灌漿速率來影響產量。金禾9123的千粒重在2種環(huán)境下相對穩(wěn)定，而產量差異較大，但綜合考慮其應是一個抗干熱風品種，因為此品種千粒重高，庫容量大，黃淮南片麥區(qū)灌漿時間長，金禾9123在南片發(fā)揮了千粒重高的優(yōu)勢，這也是金禾9123已通過黃淮南片審定并在黃淮南片大面積推廣的主要原因。堯麥16在常規(guī)處理下產量較高，而在高溫處理下產量有所下降，鑒定為抗熱性稍差品種，所以堯麥16適宜在氣候條件適宜，干熱風很少發(fā)生的地區(qū)種植。石麥22是河北省主推的一個節(jié)水、抗旱性小麥品種，現(xiàn)作為河北省小麥節(jié)水區(qū)域試驗對照品種，旗葉較短小，根系發(fā)達，它特有的與節(jié)水相關的農藝性狀與耐熱性也有一定的關聯(lián)，這可能也是石麥22在熱處理下產量相對較高的原因。

邢麥7、晉麥47和輪選103的各項品質指標均沒有顯著性差異，這可能是這幾個品種在高溫脅迫下，生理生化變化過程與其它品種不同，要想深入挖掘所研究對象的高溫脅迫機理，應運用生理、生化及分子機制對其品質相關指標進行綜合分析。高溫脅迫處理下，籽粒硬度增加，并能顯著增加大部分小麥品種的蛋白質相對含量，這與前人[18-19]研究結果一致。目前，小麥耐熱性的機理已經取得一定進展，但還不是很明晰，目前利用生產上經過鑒定的耐熱種質資源培育耐熱性小麥新品種和通過栽培管理措施躲避干熱風的危害是最有效的措施。