馬小飛，李竹梅，王 敏，曹 勇，李曉麗， 姜蘭芳，郝建宇，張定一，姬虎太

(1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所，山西臨汾 041000； 2.山西省農(nóng)業(yè)種子總站，山西太原 030006)

小麥?zhǔn)鞘澜缈偖a(chǎn)量排名第二的糧食作物，養(yǎng)活了全球約五分之二的人口，小麥生產(chǎn)力需要每年增加1.6%，才能滿足人口增長對糧食的需求[1]。在山西省城鄉(xiāng)居民糧食消費中，小麥占74.9%，小麥生產(chǎn)事關(guān)我省糧食安全。山西小麥以抗旱和優(yōu)質(zhì)聞名，晉麥47獲國家科技進步二等獎，作為黃淮麥區(qū)旱薄地區(qū)域試驗的對照品種已20多年；長6878獲山西省科技進步一等獎，多年來作為北部冬麥區(qū)旱地組區(qū)試對照品種[2]；臨汾5064是我國3大優(yōu)質(zhì)骨干親本之一[3]。因此，山西省小麥產(chǎn)量和品質(zhì)遺傳改良研究對山西省乃至全國小麥育種和生產(chǎn)具有重要意義。

山西省地形狹長，橫跨6個緯度，海拔高差2.8 km以上，全省分為南部中熟冬麥區(qū)、中部晚熟冬麥區(qū)和北部春麥區(qū)三個麥區(qū)，這對小麥品種選育帶來挑戰(zhàn)[2]。在“十二五”時期，山西省小麥種植面積為70×104hm2左右，但目前已降到55×104hm2左右，小麥種植面積呈現(xiàn)下滑態(tài)勢[4]。優(yōu)良的小麥品種和及時的推廣工作是保證小麥生產(chǎn)的重要舉措[5]。研究表明，中國1985-1994年間小麥遺傳改良對產(chǎn)量提高的貢獻(xiàn)率為30.9%，每次品種更替可提高產(chǎn)量10%左右[3]。國內(nèi)外大量研究表明，小麥產(chǎn)量的提高主要源于收獲指數(shù)和單位面積粒數(shù)的增加[6-8]，收獲指數(shù)的提高主要是因為株高降低，而粒數(shù)的增加主要是因為穗粒數(shù)的增加[9]，或者是穗粒數(shù)和單位面積穗數(shù)的同時增加[10-11]。品質(zhì)是決定小麥加工利用的基礎(chǔ)，但國內(nèi)對小麥加工品質(zhì)重視相對不夠，相關(guān)研究也較少[12-14]。1997-2018年山西省共審定小麥品種175個，有關(guān)山西省的育種情況已有報道。張俊靈等[15]發(fā)現(xiàn)，山西省旱地小麥育種過程中，現(xiàn)有的育種技術(shù)和種質(zhì)材料不能滿足育種需求，應(yīng)改變育種目標(biāo)、創(chuàng)新種質(zhì)材料和改善育種方法；裴自友等[16]對山西中部小麥的育種現(xiàn)狀進行分析，發(fā)現(xiàn)種質(zhì)資源創(chuàng)新后勁不足，育種手段單一，育種規(guī)模較小且不注重推廣。但品種演變的研究報道較少。

近20年來，山西省小麥育種工作者對小麥品種進行選育，涌現(xiàn)了一批適合山西各生態(tài)區(qū)種植的小麥優(yōu)良品種[17]。本研究回顧過去20年小麥育種工作，比較分析品種性狀特征和演化趨勢，以期為今后山西省小麥品種選育提供理論參考。

1 材料與方法

試驗材料為1997-2018年山西省審定的175個小麥品種，按照審定區(qū)域和生態(tài)環(huán)境可劃分為(表1)：南部中熟冬麥區(qū)水地品種53個，中部晚熟冬麥區(qū)水地品種41個，南部中熟冬麥區(qū)旱地品種45個，中部晚熟冬麥區(qū)旱地品種30個，北部春麥區(qū)6個。其中，優(yōu)質(zhì)強筋小麥品種13個，特色品種(紫黑、藍(lán)黑和糯性) 12個。農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀數(shù)據(jù)為兩年多點試驗結(jié)果的平均值，品質(zhì)參數(shù)由農(nóng)業(yè)部谷物及品質(zhì)質(zhì)量監(jiān)督檢測中心(哈爾濱)提供。測試結(jié)果數(shù)據(jù)來源于山西省農(nóng)業(yè)種子總站，1997-2001年無面團穩(wěn)定時間數(shù)據(jù)，2016-2018年無沉降值數(shù)據(jù)。由于北部春麥區(qū)審定小麥品種數(shù)量較少，未進行分析。

試驗數(shù)據(jù)用Spass進行分析、處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 1997-2018年山西省南部水地審定小麥品種農(nóng)藝及品質(zhì)性狀分析

從表2可知，南部水地審定小麥品種的株高呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，“十一五”和“十二五”時期的株高顯著低于“九五”時期，其余時期之間差異不顯著。各時期品種的穗粒數(shù)為35.33～ 37.68粒，千粒重為41.48～43.81 g，各時期之間均無顯著差異；總體上看，穗數(shù)和產(chǎn)量均呈上升的趨勢，“十一五”時期穗數(shù)達(dá)到574.39×104穗·hm-2，產(chǎn)量達(dá)到6 699.11 kg·hm-2，均比“九五”和“十五”時期顯著上升。南部水地審定小麥品種籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值和穩(wěn)定時間在各時期之間均無顯著差異，但是“十五”時期小麥品種的穩(wěn)定時間最長，平均達(dá)到6.09 min。

表1 近20年山西省審定的小麥品種數(shù)Table 1 Wheat cultivars released in Shanxi province from 1997 to 2018

表2 近20年山西省南部水地審定小麥品種的農(nóng)藝及品質(zhì)性狀Table 2 Agronomic and quality traits of wheat cultivars released in irrigated land in southern Shanxi province from 1997 to 2018

2.2 1997-2018年山西省中部水地審定小麥品種農(nóng)藝及品質(zhì)性狀分析

從表3可知，中部水地小麥審定品種的株高呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢，“十一五”時期的株高最低，與“九五”、“十二五”和“十三五”之間差異顯著，其余時期之間差異不顯著；各時期千粒重介于39.55～43.50 g，各時期之間無顯著差異；穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量呈上升趨勢，“十二五”時期穗數(shù)達(dá)到645.00×104穗·hm-2，產(chǎn)量達(dá)到6 691.88 kg·hm-2，和“十一五”及其之前相比，均顯著上升，“十三五”時期的穗粒數(shù)比“九五”時期多4.01粒，差異達(dá)顯著性水平。中部水地小麥審定品種濕面筋含量、沉降值和穩(wěn)定時間各時期之間均無顯著差異，與“十五”時期相比，“十二五”時期籽粒蛋白質(zhì)含量顯著提高，但到“十三五”時期又顯著降低。

2.3 1997-2018年山西省南部旱地審定小麥品種農(nóng)藝及品質(zhì)性狀分析

從表4可知，南部旱地審定小麥品種的株高介于78.10～82.81 cm，各時期之間無顯著差異；千粒重呈下降趨勢，“十三五”時期千粒重較”十五”時期降低4.21 g，差異達(dá)到顯著性水平；穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量呈上升趨勢，“十二五”時期穗數(shù)為 497.55×104穗·hm-2，較“十五”和“十一五”時期顯著提高，而與“十三五”時期無顯著差異；“十三五”時期穗粒數(shù)為33.61粒，比“十二五”時期顯著提高，而與“十五”和“十一五”時期無顯著差異；“十三五”時期產(chǎn)量達(dá)到4 723.41 kg·hm-2，比“十五”、“十一五”和“十二五”時期顯著提高。南部旱地審定小麥品種濕面筋含量、沉降值、穩(wěn)定時間各時期之間均無顯著差異，籽粒蛋白含量呈升高趨勢，“十二五”時期籽粒蛋白含量最高，為 15.19%，比“十五”時期顯著提高，而與“十三五”時期無顯著差異。

2.4 1997-2018年山西省中部旱地審定小麥品種農(nóng)藝及品質(zhì)性狀分析

從表5可以看出，中部旱地審定小麥品種的株高呈先下降后升高的趨勢，“十一五”和“十二五”時期較“九五”時期株高顯著下降；各時期千粒重在38.93～41.00 g之間，各時期之間無顯著差異；穗數(shù)和產(chǎn)量呈上升趨勢，“十二五”和“十三五”時期的穗數(shù)較“九五”和“十五”時期有顯著提高，“十一五”時期產(chǎn)量達(dá)到4 873.50 kg·hm-2，較“九五”時期有顯著提高，之后基本保持穩(wěn)定。中部旱地小麥審定品種籽粒蛋白含量、濕面筋含量、沉降值、穩(wěn)定時間各時期之間均無顯著差異?！笆濉逼陂g穩(wěn)定時間最長，為6.74 min。

表3 近20年山西省中部水地審定小麥品種的農(nóng)藝及品質(zhì)性狀Table 3 Agronomic and quality traits of wheat cultivars released in irrigated land in central Shanxi province from 1997 to 2018

表4 近20年山西省南部旱地審定小麥品種的農(nóng)藝及品質(zhì)性狀Table 4 Agronomic and quality traits of wheat cultivars released in dry land in southern Shanxi province from 1997 to 2018

表5 近20年山西省中部旱地審定小麥品種的農(nóng)藝及品質(zhì)性狀Table 5 Agronomic and quality traits of wheat cultivars released in dry land in central Shanxi province from 1997 to 2018

2.5 1997-2018年山西省審定的強筋和特色小麥品種品質(zhì)性狀分析

由表6可知，1997-2018年山西省累計審定優(yōu)質(zhì)強筋品種13個，只占到審定品種總數(shù)的 7.43%，優(yōu)質(zhì)強筋品種數(shù)量相對較少，應(yīng)在“十四五”時期繼續(xù)加強優(yōu)質(zhì)強筋品種的選育工作。其中，“十五”時期審定7個，占到審定強筋品種總數(shù)的53.8%，說明山西省“十五”時期小麥品質(zhì)改良方面工作成效顯著。臨優(yōu)2069籽粒蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量均最高，分別為18.31%和37.8%，說明臨優(yōu)2069蛋白質(zhì)數(shù)量多；中優(yōu)206沉降值和穩(wěn)定時間均最高，分別為65.5 mL和41.0 min，說明中優(yōu)206蛋白質(zhì)質(zhì)量好，這兩個品種可作為小麥品質(zhì)改良的優(yōu)異種質(zhì)材料。

1997-2018年山西省累計審定特色小麥品種有12個(表7)，其中籽粒紫黑色品種有6個，籽粒藍(lán)黑品色種有3個，全糯品種有3個。1997年審定的黑小麥76號是國內(nèi)第一個黑粒小麥品種，其蛋白質(zhì)含量高達(dá)20.50%，免疫白粉病，高抗條銹病。

表6 近20年山西省審定的強筋小麥品種Table 6 Strong gluten wheat cultivars released in Shanxi province from 1997 to 2018

表7 近20年山西省審定的特色小麥品種Table 7 Specific wheat cultivars released in Shanxi province from 1997 to 2018

3 討 論

1997-2018年山西省累計審定了175個小麥品種，平均每年審定8.75個，審定數(shù)量較多，同時審定品種類型多樣，不僅有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)強筋小麥類型，還有彩色和糯性等特色小麥類型，育成品種的產(chǎn)量明顯提高，為今后山西省小麥產(chǎn)量水平持續(xù)提高奠定了良好基礎(chǔ)。

宋健民等[18]研究了1999-2010年山東省審定小麥品種農(nóng)藝性狀演變情況，發(fā)現(xiàn)選育每公頃穗數(shù)接近600×104、穗粒數(shù)接近40粒、千粒重40g以上、株高75～80 cm 的小麥品種更容易實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。鄭 軍等[19]發(fā)現(xiàn)，山西省小麥育成品種的遺傳多樣性較豐富，重要農(nóng)藝性狀仍有較大的改良潛力。張東旭等[20]以山西不同地區(qū)選育的321個品種為研究對象，對品種的穗部和籽粒性狀進行分析，發(fā)現(xiàn)山西小麥改良發(fā)展方向主要是中穗中粒和少穗大粒類型。本研究發(fā)現(xiàn)山西省近二十年審定小麥品種產(chǎn)量水平呈顯著上升趨勢，水地品種每公頃平均穗數(shù)超過600×104、平均穗粒數(shù)接近35 粒，平均千粒重40 g以上，平均產(chǎn)量為7 377.03 kg·hm-2，但是與河南[21]、山東[18]等小麥生產(chǎn)大省還有一定的差距，下一步育種工作應(yīng)在保證穗數(shù)和粒重的基礎(chǔ)上加強穗粒數(shù)性狀的選擇；旱地品種每公頃平均穗數(shù)達(dá)到 500×104左右、平均穗粒數(shù)32 粒左右、平均千粒重不足40 g，平均產(chǎn)量為4 949.29 kg·hm-2，在后續(xù)工作中應(yīng)注重穗粒數(shù)和粒重性狀的選擇。山西省近二十年審定小麥品種株高整體呈下降趨勢(80 cm左右)，由于經(jīng)濟系數(shù)的提高，降稈沒有影響到產(chǎn)量，但中部水地審定品種“十三五”時期株高達(dá)到 90.17 cm，下一步育種工作中應(yīng)降低株高，提高收獲指數(shù)，降低倒伏風(fēng)險。山西省近二十年審定小麥品種單位面積穗數(shù)呈顯著上升趨勢，上升趨勢與產(chǎn)量增加的趨勢一致，說明近二十年山西省小麥品種產(chǎn)量的增加主要是因為單位面積穗數(shù)的增加。山西省近二十年審定小麥品種穗粒數(shù)穩(wěn)步提高，南部中熟冬麥區(qū)品種穗粒數(shù)均高于中部晚熟冬麥區(qū)品種，說明中部品種在穗粒數(shù)上還有提升的空間。山西省近二十年審定小麥品種千粒重比較穩(wěn)定，但“十三五”時期旱地品種千粒重下降明顯，其中南部旱地小麥品種“十三五”時期比“十五”時期千粒重降低5 g左右，育種家在下一步育種過程中應(yīng)適當(dāng)加強粒重的選擇。

劉新月等[17]研究發(fā)現(xiàn)，2001-2010年山西省審定小麥品種品質(zhì)性狀指標(biāo)均高于全國水平，證明山西是重要的優(yōu)質(zhì)麥生產(chǎn)區(qū)域。趙佳佳等[22]研究了山西省小麥育成品種的品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)山西小麥整體上以中筋為主。本研究發(fā)現(xiàn)，1997-2018年山西省不同生態(tài)區(qū)域?qū)彾ㄐ←溒贩N品質(zhì)性狀沒有顯著變化，籽粒和面粉品質(zhì)性狀如籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值和穩(wěn)定時間沒有顯著提高，但品質(zhì)性狀指標(biāo)整體高于全國平均水平；產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀之間存在一定的矛盾，但是，山西省在“十五”期間也育成一批高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)強筋品種，如臨優(yōu)145、晉太170獲得山西省科技進步一等獎，臨優(yōu)2069獲得山西省科技進步三等獎，這些優(yōu)質(zhì)強筋品種不僅填補了山西省優(yōu)質(zhì)專用小麥新品種的空白，而且在優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)結(jié)合方面取得了長足進展，說明我們今后一段時間的育種目標(biāo)仍然是品質(zhì)與產(chǎn)量的協(xié)同提高。

黑粒、糯性等特色小麥具有保健功能和獨特的加工特性。魯晉秀等[23]研究發(fā)現(xiàn)在硒水平相當(dāng)?shù)耐寥郎?，黑小麥比普通小麥對硒的積累量大，富硒程度較高。張鳳琴等[24]研究發(fā)現(xiàn)，糯麥粉抗回生能力強，能有效延長餅干、面包、蛋糕等烘烤面食的貨架期。山西省近20年審定的12個特色小麥品種，可作為綠色食品和保健食品的優(yōu)質(zhì)原料，推動農(nóng)產(chǎn)品加工精細(xì)化、特色化、功能化發(fā)展。對于功能營養(yǎng)的特色小麥今后仍然需要進一步深入研究和改良提高。