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(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學院,河南 新鄉(xiāng) 453000)

0 引言

【研究意義】河南屬于黃淮冬小麥主產(chǎn)區(qū),全區(qū)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(chǎn)量 3 741.77 萬 t。河南小麥連年增產(chǎn),連續(xù)6年總產(chǎn)在3 500萬t以上,是全國第一小麥生產(chǎn)大省[2],生產(chǎn)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(chǎn)量及改善品質(zhì)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(chǎn)中突出問題為導向,由傳統(tǒng)的培育高產(chǎn)品種向培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)專用小麥新品種轉(zhuǎn)變。新品種選育會不斷改進或優(yōu)化小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)性狀,從而使其產(chǎn)質(zhì)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(chǎn)量的提高應在保持適宜單位面積穗數(shù)的基礎上增加穗粒數(shù),提高千粒重,同時引進新的抗病、優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源,以培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)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(chǎn)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(jié)合,同時注意產(chǎn)量三要素的協(xié)調(diào)發(fā)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(chǎn)條件;相同品種的多個品質(zhì)指標間不協(xié)調(diào),總體較差,品質(zhì)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(chǎn)區(qū)742個小麥品種7 561份樣品的5項品質(zhì)指標指出,中國小麥品種結(jié)構有所改善,但各類小麥達標比例較低,小麥質(zhì)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(fā)生日趨嚴重,且已成為常發(fā)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(chǎn)量和主要農(nóng)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(chǎn)量、農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀及抗病性進行分析,以期為河南優(yōu)質(zhì)小麥的育種及生產(chǎn)應用提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

2018—2020年河南省主要農(nóng)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(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀相關數(shù)據(jù)來源于審定公告中其參加2年多點區(qū)域試驗的平均值。

1.2 研究方法

1.2.1 產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀 對各品種的株高、穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量及增產(chǎn)幅度等指標的最大值、最小值和變異系數(shù)進行統(tǒng)計分析。

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

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

1.2.4 小麥品種的品質(zhì)性狀 對各品種的粗蛋白質(zhì)含量、籽粒容重、濕面筋含量、吸水量、穩(wěn)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(shù)進行統(tǒng)計分析,對比2017年國家農(nóng)作物品種審定委員會關于印發(fā)《主要農(nóng)作物品種審定標準(國家級)》的通知[10]中小麥優(yōu)質(zhì)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(xiàn)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用 Excel 2016處理數(shù)據(jù)和繪制圖表,用DPS 9.50進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 河南省審定半冬性小麥品種的產(chǎn)量和農(nóng)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(shù)4.48%;產(chǎn)量為5 377.05～8 549.55 kg/hm2,平均為7 758.41 kg/hm2,變異系數(shù)7.94%;單位面積穗數(shù)為507.75萬～672.00萬穗/hm2,平均為582.74萬穗/hm2,變異系數(shù)5.03%;穗粒數(shù)為27.55～38.25粒,平均為34.33粒,變異系數(shù)4.84%;千粒重為36.75～52.25 g,平均為44.97 g,變異系數(shù)5.55%;增產(chǎn)幅度為-2.90%～10.05%,平均為5.26%,變異系數(shù)39.10%。從變異系數(shù)看,各農(nóng)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(chǎn)量三要素變異系數(shù)依次為千粒重>穗數(shù)>穗粒數(shù)。就產(chǎn)量而言,穗數(shù)接近580萬穗/hm2,穗粒數(shù)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(chǎn)條件,容易實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

表1 2018—2020年河南省審定半冬性小麥品種的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀

2.2 產(chǎn)量與主要農(nóng)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(nóng)藝性狀穗數(shù)(x2)、穗粒數(shù)(x3)、千粒重(x4)均與產(chǎn)量(Y)呈極顯著正相關,相關程度表現(xiàn)為穗數(shù)(0.40)>千粒重(0.34)>穗粒數(shù)(0.30);產(chǎn)量三要素穗數(shù)(x2)、穗粒數(shù)(x3)及千粒重(x4)相互間呈顯著或極顯著負相關,相關系數(shù)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(shù)為0.19。說明,穗數(shù)是影響河南半冬性小麥品種產(chǎn)量提升的主要因素,其次是千粒重和穗粒數(shù),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(xié)同發(fā)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(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀的相關性

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

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

2.3 產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀的通徑分析

從表4看出,株高、穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重對產(chǎn)量的直接作用均表現(xiàn)正向效應,其中后三者的作用表現(xiàn)較一致,其對產(chǎn)量直接貢獻的程度表現(xiàn)為千粒重(0.669 5)>穗數(shù)(0.658 4)>穗粒數(shù)(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(jié)果一致。從間接通徑系數(shù)看出,各因素對產(chǎn)量的間接作用存在一定差異。其中,株高通過穗數(shù)對產(chǎn)量的間接作用為負效應,而產(chǎn)量三要素之間互相影響對產(chǎn)量的間接作用也均表現(xiàn)為負效應,以千粒重通過穗粒數(shù)對產(chǎn)量的間接作用最大(-0.218 7)。說明,河南地區(qū)半冬性小麥育種過程中,千粒重、穗數(shù)和穗粒數(shù)三者間需協(xié)調(diào)發(fā)展。

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

2.4 審定小麥品種的品質(zhì)性狀

從表5看出,各品種的粗蛋白質(zhì)含量為12.70%～23.15%,平均為14.55%,變異系數(shù)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(shù)為2.08%;濕面筋含量為23.45%～35.80%,平均為29.90%,變異系數(shù)為8.13%;吸水量為51.00～64.90 mL/100g,平均為57.77 mL/100g,變異系數(shù)為4.74%;穩(wěn)定時間為1.40～21.50 min,平均為4.59 min,變異系數(shù)為70.63%;拉伸面積為14.00～145.00 cm2,平均為46.17 cm2,變異系數(shù)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(shù)為53.78%。其中,穩(wěn)定時間、拉伸面積和最大拉伸阻力的變異系數(shù)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(zhì)含量、容重、濕面筋含量和吸水量的變異系數(shù)較小,是相對穩(wěn)定的性狀。

表5 2018—2020年河南省審定半冬性小麥品種的品質(zhì)性狀

根據(jù)2017年國家農(nóng)作物品種審定委員會關于印發(fā)《主要農(nóng)作物品種審定標準(國家級)》的通知[10]中小麥優(yōu)質(zhì)品種分類標準,123個半冬性品種中,從單項指標看,粗蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、吸水率、穩(wěn)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(xiàn)看,中麥578、鄭麥158、豐德存麥21、藁優(yōu)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(chuàng)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(nóng)麥22、新植716和鄭麥20等41個品種的穩(wěn)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(xiàn)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(nóng)麥22、鄭品麥26號、中原豐1號和金豐205表現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)高抗葉銹病;僅泛育麥18、泛育麥20和天民304表現(xiàn)中抗葉銹病,占2.44%;其余品種均表現(xiàn)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(xiàn)高抗紋枯病,占0.81%;平麥189和鄭品麥27號表現(xiàn)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(xiàn)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(fā)現(xiàn),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(nóng)麥22、秋樂168、鄭麥1354、晨博998、鄭麥22、創(chuàng)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(chǎn)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(wěn)定全球小麥產(chǎn)量都起著重要作用[11-12]。生產(chǎn)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(nóng)藝性狀發(fā)現(xiàn),產(chǎn)量構成要素中,千粒重變異系數(shù)最大,其次是穗數(shù)和穗粒數(shù)。說明近3年河南小麥品種的千粒重對提升產(chǎn)量的潛力最大,與張中州等[5]的研究結(jié)果一致,但與王漢霞等[4]的研究結(jié)果不一致,后者研究產(chǎn)量構成要素中,穗數(shù)的變異系數(shù)最大,其次為穗粒數(shù)和千粒重。究其原因可能與研究對象不同及生態(tài)環(huán)境條件存在差異有關。

相關分析結(jié)果表明,穗數(shù)與產(chǎn)量關系最密切,所有農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量關系均呈正相關。偏相關分析結(jié)果與之一致。審定品種的產(chǎn)量三要素對產(chǎn)量直接貢獻依次為千粒重>穗數(shù)>穗粒數(shù),均呈正效應。表明,選育新品種時穗粒數(shù)和千粒重是提高產(chǎn)量潛力的關鍵。與段國輝等[13]的研究結(jié)論一致,但與蔣進等[6]的產(chǎn)量與穗粒數(shù)呈負相關,楊洪強等[14]的穗粒數(shù)與產(chǎn)量關系最密切,產(chǎn)量構成三要素直接貢獻依次為穗粒數(shù)>穗數(shù)>千粒重等結(jié)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(jié)合,以協(xié)調(diào)提高穗粒數(shù)。

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(wěn)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(zhì)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(wěn)定時間變異系數(shù)最大,平均穩(wěn)定時間較短,為4.59 min,有41個品種面團穩(wěn)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(jù)不同育種目標,可選擇利用前述優(yōu)良品質(zhì)性狀。同時,充分發(fā)揮河南省的地理資源優(yōu)勢,加快優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)專用小麥新品種的選育工作。

抗病性是衡量小麥品種優(yōu)劣的重要指標。研究發(fā)現(xiàn),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(xiàn)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(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗小麥新品種仍是今后的發(fā)展方向。

4 結(jié)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(jié)果一致,產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀的變異幅度較大(4.48%～7.94%),且主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量均呈極顯著正相關水平,相關程度依次為穗數(shù)(0.40)>千粒重(0.34)>穗粒數(shù)(0.30)>株高(0.13);對產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)依次為千粒重(0.669 5)>穗數(shù)(0.658 4)>穗粒數(shù)(0.652 6)>株高(0.036 8),可為主攻千粒重、多穗型和大穗相結(jié)合、協(xié)調(diào)提高穗粒數(shù)的優(yōu)質(zhì)小麥品種選育提供理論支撐。品質(zhì)性狀分析以面團穩(wěn)定時間變異系數(shù)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。