王玲燕, 彭 东, 任广乾, 马海涛, 窦士树, 朱红彩, 黄金华, 董彦琪

(河南省新乡市农业科学院,河南 新乡 453000)

0 引言

【研究意义】河南属于黄淮冬小麦主产区,全区地势低平,气候温和,2019年小麦播种面积达5 706.65 万hm2[1],年平均产量 3 741.77 万 t。河南小麦连年增产,连续6年总产在3 500万t以上,是全国第一小麦生产大省[2],生产上多以半冬性小麦为主,且新品种推广应用起到至关重要的作用。因此,开展半冬性小麦品种综合性状分析对培育新品种,进一步提高产量及改善品质具有重要意义。【前人研究进展】多年来,小麦育种以解决生产中突出问题为导向,由传统的培育高产品种向培育高产、优质专用小麦新品种转变。新品种选育会不断改进或优化小麦的产量和品质性状,从而使其产质量不断提高[3]。王汉霞等[4]分析2006—2018年北京市审定的49个小麦品种提出,北京市小麦品种产量的提高应在保持适宜单位面积穗数的基础上增加穗粒数,提高千粒重,同时引进新的抗病、优质种质资源,以培育高产、优质且多抗的小麦新品种。张中州等[5]分析2005—2012年河南省审定的半冬性小麦品种提出,小麦育种和高产栽培应在大群体的基础上,主攻千粒重,将大群体与大穗相结合,同时注意产量三要素的协调发展。蒋进等[6]分析2008—2018年四川省审定的100个小麦品种的综合性状认为,多穗型品种更适合四川气候和生产条件;相同品种的多个品质指标间不协调,总体较差,品质遗传改良研究亟需加强。胡学旭等[7]分析2006—2015年中国小麦生产区742个小麦品种7 561份样品的5项品质指标指出,中国小麦品种结构有所改善,但各类小麦达标比例较低,小麦质量有较大提升空间。近年来,由于生物和非生物灾害的影响,小麦赤霉病、根(茎)腐病、纹枯病、叶锈病和白粉病等病害发生日趋严重,且已成为常发病害[8-9]。【研究切入点】虽然张中州等[5]已对2005—2012年河南省半冬性小麦品种的产量和主要农艺性状开展了研究,然而时隔多年,河南小麦新品种不断增加,仅2018—2020年就新增审定半冬性小麦品种123个,但目前鲜见对新审定半冬性小麦品种综合性状的研究报道。【拟解决的关键问题】以2018—2020年河南省审定的123个半冬性小麦品种为研究对象,采用相关分析方法对其产量、农艺性状、品质性状及抗病性进行分析,以期为河南优质小麦的育种及生产应用提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

2018—2020年河南省主要农作物品种审定委员会审定的123个半冬性小麦品种,对照品种为周麦18。各品种主要农艺性状和品质性状相关数据来源于审定公告中其参加2年多点区域试验的平均值。

1.2 研究方法

1.2.1 产量和农艺性状 对各品种的株高、穗数、穗粒数、千粒重、产量及增产幅度等指标的最大值、最小值和变异系数进行统计分析。

1.2.2 产量与主要农艺性状间的相关性与偏相关性 通过相关分析,分析产量(y)与株高(x1)、穗数(x2)、穗粒数(x3)及千粒重(x4)等性状间的相关性和偏相关性。

1.2.3 产量与主要农艺性状的通径分析 通过通径分析,分析穗数、穗粒数、千粒重对产量的直接作用和间接作用效应。

1.2.4 小麦品种的品质性状 对各品种的粗蛋白质含量、籽粒容重、湿面筋含量、吸水量、稳定时间、拉伸面积和最大拉伸阻力等指标的最大值、最小值和变异系数进行统计分析,对比2017年国家农作物品种审定委员会关于印发《主要农作物品种审定标准(国家级)》的通知[10]中小麦优质品种分类标准,对各品种进行等级划分。

1.2.5 审定小麦品种的抗病性 分析各小麦品种对小麦条锈病、白粉病、叶锈病、纹枯病和赤霉病的抗性表现。

1.3 数据统计与分析

采用 Excel 2016处理数据和绘制图表,用DPS 9.50进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 河南省审定半冬性小麦品种的产量和农艺性状

由表1可知,各品种的株高为68.20～86.85 cm,平均为78.05 cm,变异系数4.48%;产量为5 377.05～8 549.55 kg/hm2,平均为7 758.41 kg/hm2,变异系数7.94%;单位面积穗数为507.75万～672.00万穗/hm2,平均为582.74万穗/hm2,变异系数5.03%;穗粒数为27.55～38.25粒,平均为34.33粒,变异系数4.84%;千粒重为36.75～52.25 g,平均为44.97 g,变异系数5.55%;增产幅度为-2.90%～10.05%,平均为5.26%,变异系数39.10%。从变异系数看,各农艺性状的变异均在10%以下,表明各个审定品种间有较高的相似性,进一步遗传改良工作难度较大。各审定品种产量三要素变异系数依次为千粒重>穗数>穗粒数。就产量而言,穗数接近580万穗/hm2,穗粒数34粒,千粒重45 g以上,株高70～80 cm的小麦品种更适合河南省的气候和生产条件,容易实现高产稳产。

表1 2018—2020年河南省审定半冬性小麦品种的产量和农艺性状

2.2 产量与主要农艺性状的相关性与偏相关性

2.2.1 相关性 由表2可知,除株高(x1)外,农艺性状穗数(x2)、穗粒数(x3)、千粒重(x4)均与产量(Y)呈极显著正相关,相关程度表现为穗数(0.40)>千粒重(0.34)>穗粒数(0.30);产量三要素穗数(x2)、穗粒数(x3)及千粒重(x4)相互间呈显著或极显著负相关,相关系数分别为-0.21、-0.18和-0.33;株高与千粒重呈显著正相关,相关系数为0.19。说明,穗数是影响河南半冬性小麦品种产量提升的主要因素,其次是千粒重和穗粒数,且三者间在生长过程中互相制约。因此,在培育新品种过程中需要考虑三者协同发展,同时一般株高较高的品种千粒重也较高。

表2 2018—2020年河南省审定半冬性小麦品种产量及主要农艺性状的相关性

2.2.2 偏相关性 经偏相关分析(表3),除株高(0.064 5)外,当其他因素一定时,产量三要素均与产量呈极显著正相关,其偏相关程度表现为穗数(0.744 2)>千粒重(0.731 9)>穗粒数(0.726 3)。说明,产量构成三要素与产量密切相关。

表3 2018—2020年河南省审定半冬性小麦品种产量与主要农艺性状的偏相关性

2.3 产量与主要农艺性状的通径分析

从表4看出,株高、穗数、穗粒数和千粒重对产量的直接作用均表现正向效应,其中后三者的作用表现较一致,其对产量直接贡献的程度表现为千粒重(0.669 5)>穗数(0.658 4)>穗粒数(0.652 6)>株高(0.036 8),株高的直接作用最小,与相关性和偏相关性分析的结果一致。从间接通径系数看出,各因素对产量的间接作用存在一定差异。其中,株高通过穗数对产量的间接作用为负效应,而产量三要素之间互相影响对产量的间接作用也均表现为负效应,以千粒重通过穗粒数对产量的间接作用最大(-0.218 7)。说明,河南地区半冬性小麦育种过程中,千粒重、穗数和穗粒数三者间需协调发展。

表4 2018—2020年河南省审定半冬性小麦品种产量及其构成因素间的通径系数

2.4 审定小麦品种的品质性状

从表5看出,各品种的粗蛋白质含量为12.70%～23.15%,平均为14.55%,变异系数为8.18%;籽粒容重为720.50～821.50 g/L,平均为791.12 g/L,变异系数为2.08%;湿面筋含量为23.45%～35.80%,平均为29.90%,变异系数为8.13%;吸水量为51.00～64.90 mL/100g,平均为57.77 mL/100g,变异系数为4.74%;稳定时间为1.40～21.50 min,平均为4.59 min,变异系数为70.63%;拉伸面积为14.00～145.00 cm2,平均为46.17 cm2,变异系数为52.16%;最大拉伸阻力为64.00～636.00 EU,平均为214.37 EU,变异系数为53.78%。其中,稳定时间、拉伸面积和最大拉伸阻力的变异系数较大,表明该性状存在丰富的变异类型,有较大的改良空间;而蛋白质含量、容重、湿面筋含量和吸水量的变异系数较小,是相对稳定的性状。

表5 2018—2020年河南省审定半冬性小麦品种的品质性状

根据2017年国家农作物品种审定委员会关于印发《主要农作物品种审定标准(国家级)》的通知[10]中小麦优质品种分类标准,123个半冬性品种中,从单项指标看,粗蛋白质含量、湿面筋含量、吸水率、稳定时间、最大拉伸阻力和拉伸面积分别有87个、47个、29个、7个、9个和6个品种达到强筋小麦标准。综合各性状指标表现看,中麦578、郑麦158、丰德存麦21、藁优5766和富麦916共5个品种达到强筋小麦标准,商麦8达中强筋小麦标准,二者合计占所有审定半冬性小麦品种的4.88%;达中筋小麦标准的品种有20个,占16.26%;其余品种仅部分指标达到强筋、中强筋或弱筋小麦标准,其中,中创811和先麦18的湿面筋含量小于24%,丰德存麦20号、平麦189和禾美988等17个品种的吸水率小于55 mL/100g,农麦22、新植716和郑麦20等41个品种的稳定时间小于3 min,洛麦34、囤麦259和百麦1811等89个品种的拉伸面积小于50 cm2。

2.5 审定小麦品种的抗病性

由表6可知,123个半冬性小麦品种对小麦条锈病、白粉病、叶锈病、纹枯病和赤霉病的抗性表现存在明显差异。条锈病抗性:抗条锈病的品种有50个,占40.65%,其中,囤丰809、禾丰3号、农麦22、郑品麦26号、中原丰1号和金丰205表现高抗,占所有审定半冬性小麦品种的4.88%;中抗品种44个,中感品种73个,分别占35.77%和59.35%;无高感条锈病品种。白粉病抗性:无品种表现高抗白粉病;中抗白粉病品种27个,占21.95%;感病品种96个,包括中感品种90个,高感品种6个,分别占73.17%和4.88%。叶锈病抗性:无品种表现高抗叶锈病;仅泛育麦18、泛育麦20和天民304表现中抗叶锈病,占2.44%;其余品种均表现感病,其中,中感品种72个,高感品种48个,分别占58.54%和39.02%。纹枯病抗性:仅遂麦139表现高抗纹枯病,占0.81%;平麦189和郑品麦27号表现中抗,占1.63%;感病品种120个,其中,中感品种78个,高感品种42个,分别占63.41%和34.15%。赤霉病抗性:123个半冬性小麦品种均表现感赤霉病,其中,中感品种5个,高感品种118个,分别占4.07%和95.93%。综上发现,123个审定半冬性小麦品种中,天民304兼抗条锈病、白粉病和叶锈病;中植0914、机麦210、赛德麦8号、农麦22、秋乐168、郑麦1354、晨博998、郑麦22、创星26号、郑品麦26号、温麦968、禾麦11、富麦709和中原丰1号14个品种兼抗条锈病和白粉病;泛育麦18兼抗条锈病和叶锈病;郑品麦27号兼抗条锈病和纹枯病。

表6 2018—2020年河南省审定半冬性小麦品种的抗病性

3 讨论

作为全国粮食生产第一大省的河南,小麦品种的好坏直接影响到国家粮食安全,甚至对稳定全球小麦产量都起着重要作用[11-12]。生产上要选择综合性状好且抗性强的品种,同时还要注重穗型、穗大小及千粒重等性状的选择。分析2018—2020年河南省审定的123个半冬性小麦品种的主要农艺性状发现,产量构成要素中,千粒重变异系数最大,其次是穗数和穗粒数。说明近3年河南小麦品种的千粒重对提升产量的潜力最大,与张中州等[5]的研究结果一致,但与王汉霞等[4]的研究结果不一致,后者研究产量构成要素中,穗数的变异系数最大,其次为穗粒数和千粒重。究其原因可能与研究对象不同及生态环境条件存在差异有关。

相关分析结果表明,穗数与产量关系最密切,所有农艺性状与产量关系均呈正相关。偏相关分析结果与之一致。审定品种的产量三要素对产量直接贡献依次为千粒重>穗数>穗粒数,均呈正效应。表明,选育新品种时穗粒数和千粒重是提高产量潜力的关键。与段国辉等[13]的研究结论一致,但与蒋进等[6]的产量与穗粒数呈负相关,杨洪强等[14]的穗粒数与产量关系最密切,产量构成三要素直接贡献依次为穗粒数>穗数>千粒重等结论不同,原因可能是研究的对象不同所致。此次研究对象主要是近3年河南省审定的半冬性小麦品种,时间跨度小,而后二者研究对象分别是四川省审定的小麦品种和河南省旱地小麦品种。因此,河南半冬性小麦的新品种选育要注重多穗和大穗型相结合,以协调提高穗粒数。

河南省近3年审定的半冬性小麦品种中有5个强筋小麦品种,1个中强筋小麦品种,20个中筋小麦品种,其中,中麦578最大拉伸阻力636.00 E.U,拉伸面积135.50 cm2,稳定时间15.35 min,吸水量59.60 mL/100g,湿面筋含量31.70%。123个品种中,94.31%的品种粗蛋白质含量(干基)≥13.0%;69.92%的品种湿面筋含量(14%水分基)≥28.5%;面团稳定时间变异系数最大,平均稳定时间较短,为4.59 min,有41个品种面团稳定时间低于3.00 min,达弱筋小麦标准,占所有审定半冬性小麦品种的33.33%。因此,根据不同育种目标,可选择利用前述优良品质性状。同时,充分发挥河南省的地理资源优势,加快优质高产专用小麦新品种的选育工作。

抗病性是衡量小麦品种优劣的重要指标。研究发现,审定的123个半冬性小麦品种中无兼抗5种病害的品种,所有品种均对赤霉病感病;40.65%的品种抗条锈病,表明近3年审定的小麦品种对条锈病抗性较强;仅天民304中抗条锈病、白粉病和叶锈病,14个品种兼抗条锈病和白粉病,1个品种兼抗条锈病和叶锈病,1个品种兼抗条锈病和纹枯病,有3个品种对纹枯病表现抗性。整体看,河南省审定的123个半冬性品种对赤霉病、叶锈病及纹枯病抗性较差,应重视提高其抗性水平。聚合抗病基因资源,培育优质、高产、多抗小麦新品种仍是今后的发展方向。

4 结论

2018—2020年河南省审定的123个半冬性小麦品种的相关分析和偏相关分析结果一致,产量及主要农艺性状的变异幅度较大(4.48%～7.94%),且主要农艺性状与产量均呈极显著正相关水平,相关程度依次为穗数(0.40)>千粒重(0.34)>穗粒数(0.30)>株高(0.13);对产量的直接通径系数依次为千粒重(0.669 5)>穗数(0.658 4)>穗粒数(0.652 6)>株高(0.036 8),可为主攻千粒重、多穗型和大穗相结合、协调提高穗粒数的优质小麦品种选育提供理论支撑。品质性状分析以面团稳定时间变异系数最大(70.63%),强筋、中强筋小麦品种少,中筋小麦品种或部分指标达到强筋、中强筋或弱筋小麦标准的品种多。兼抗2种病害的有16个品种,兼抗3种病害的仅有天民304,无兼抗3种以上病害的品种。