冬小麥產(chǎn)量與群體整齊度遺傳分析

李卓夫，程子航，王璐，陳露，王曉楠，付連雙，宋永超

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，哈爾濱 150030）

冬小麥產(chǎn)量與群體整齊度遺傳分析

李卓夫，程子航，王璐，陳露，王曉楠，付連雙，宋永超

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，哈爾濱 150030）

文章以12個(gè)冬小麥品系為試驗(yàn)材料，收獲后分析其產(chǎn)量性狀、農(nóng)藝性狀和群體整齊度。探究有顯著差異性狀遺傳力及群體整齊度對(duì)產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成影響。結(jié)果表明，穗長(zhǎng)整齊度和穗粒數(shù)整齊度與小麥產(chǎn)量及千粒重顯著相關(guān)。育種過程中，通過提高冬小麥穗長(zhǎng)和穗粒數(shù)整齊度增加冬小麥產(chǎn)量是有效途徑。

冬小麥；產(chǎn)量；群體整齊度；產(chǎn)量性狀；農(nóng)藝性狀

李卓夫,程子航,王璐,等.冬小麥產(chǎn)量與群體整齊度遺傳分析[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2016,47(5):9-14.

Li Zhuofu,Cheng Zihang,Wang Lu,et al.Genetic analysis of yield and population uniformity in winter wheat[J].Journal of Northeast Agricultural University,2016,47(5):9-14.(in Chinese with English abstract)

小麥?zhǔn)鞘澜缰匾Z食作物之一，在保障世界糧食安全中的作用顯著。確保小麥產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展對(duì)中國(guó)糧食安全和經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定具有重要意義[1-3]。目前，與玉米、大豆相比，小麥種植面積較少，小麥總產(chǎn)量受小麥種植面積限制。在有限種植面積上，只能通過培育高產(chǎn)量及高適應(yīng)性新品種提高小麥總產(chǎn)量。提高冬小麥抗寒性，探索高緯度寒溫帶大面積種植高產(chǎn)量潛力冬小麥，已成為增加小麥總產(chǎn)量研究新領(lǐng)域。冬小麥耐寒性遺傳復(fù)雜，中國(guó)寒溫帶冬季氣候條件多變，給冬小麥安全越冬帶來威脅。目前，以“東農(nóng)冬麥1號(hào)”為代表一系列能在高寒地區(qū)安全越冬的冬小麥新品種（系）已育成[4]，而如何培育出安全越冬后產(chǎn)量更高、適應(yīng)性更強(qiáng)品種（系）成為今后高寒地區(qū)冬小麥育種長(zhǎng)期任務(wù)[5]。

周菊芳等研究表明，穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重在小麥產(chǎn)量形成中起重要作用[6]。牟春生等認(rèn)為小麥構(gòu)成因素相互制約，小麥產(chǎn)量提高困難[7]。張晗對(duì)小麥三個(gè)遺傳群體進(jìn)行條件和非條件QTL定位分析，表明小麥三因素與產(chǎn)量間呈正相關(guān)，小麥三因素呈負(fù)相關(guān)，適宜密度可協(xié)調(diào)個(gè)體和群體矛盾，有利于建立合理群體結(jié)構(gòu)，促進(jìn)產(chǎn)量構(gòu)成因素協(xié)調(diào)發(fā)展[8]。孫其信等以系統(tǒng)層次性觀點(diǎn)分解小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量因素，認(rèn)為小麥產(chǎn)量受小麥產(chǎn)量三因素及農(nóng)藝性狀影響，間接影響小麥產(chǎn)量[9]。

本試驗(yàn)針對(duì)不同冬小麥品種（系）在不同密度下產(chǎn)量性狀、農(nóng)藝性狀、群體整齊度差異及各農(nóng)藝性狀及群體整齊度與產(chǎn)量相關(guān)性，深入探究其內(nèi)在聯(lián)系，揭示冬小麥產(chǎn)量性狀、農(nóng)藝性狀與群體整齊度遺傳特點(diǎn)，探討群體整齊度在冬小麥新品種選育過程中作為新選擇指標(biāo)有效性，為高寒地區(qū)冬小麥高產(chǎn)高效育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以東農(nóng)冬麥1號(hào)、東農(nóng)03-608、東農(nóng)03-614、東農(nóng)03-633、東農(nóng)13-8001、東農(nóng)13-8007、東農(nóng)13-8 008、東農(nóng)13-8015、東農(nóng)06-256、東農(nóng)09-377、東農(nóng)09-506、東農(nóng)13-8 004等12個(gè)冬小麥品種（系）為試驗(yàn)材料。供試品種種子由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院小麥育種課題組提供。

1.2 方法

本試驗(yàn)采用二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，二因素分別為品種與種植密度，處理數(shù)為品種12個(gè)，密度6個(gè)，播種密度分別為200、300、400、500、600和700萬株·hm-2。3次重復(fù)，小區(qū)為5行區(qū)，行長(zhǎng)5 m，行距15 cm。于抽穗后記錄每個(gè)小區(qū)結(jié)實(shí)穗密度。2015年7月3日收獲。

全域旅游是指在一定區(qū)域內(nèi)，以旅游業(yè)為優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，通過對(duì)區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)資源尤其是旅游資源、相關(guān)產(chǎn)業(yè)、生態(tài)環(huán)境、公共服務(wù)、體制機(jī)制、政策法規(guī)、文明素質(zhì)等進(jìn)行全方位、系統(tǒng)化的優(yōu)化提升，實(shí)現(xiàn)區(qū)域資源有機(jī)整合、產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展、社會(huì)共建共享，以旅游業(yè)帶動(dòng)和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的一種新的區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展理念和模式。

1.3 數(shù)據(jù)測(cè)量方法

每個(gè)小區(qū)全區(qū)收獲，測(cè)量總莖數(shù)、總生物量、總粒數(shù)、總粒重及千粒重，從中再取30株考種，分別記載株高、穗長(zhǎng)、有效小穗數(shù)、無效小穗數(shù)、穗粒數(shù)。

整齊度計(jì)算方法參照于經(jīng)川等方法[11]。整齊度系數(shù)為變異系數(shù)倒數(shù)。

CV為變異系數(shù)，-X為群體平均數(shù)，S為群體標(biāo)準(zhǔn)差。

采用方差分析法估計(jì)各性狀遺傳力[16]。

hB-性狀廣義遺傳力，VG-性狀遺傳方差，VP-性狀表型方差。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理與分析使用Excel 2007及IBM SPSS Statistics verson17.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 冬小麥產(chǎn)量性狀方差分析

12個(gè)冬小麥品種產(chǎn)量性狀方差分析結(jié)果列于表1。方差分析表明，在產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀上，品種間存在極顯著差異，而密度間差異僅表現(xiàn)在產(chǎn)量及穗密度上；同樣，品種與種植密度互作間差異表現(xiàn)也在這兩個(gè)性狀上。說明在影響產(chǎn)量方面，遺傳差異占主要方面，而密度主要通過單位面積穗數(shù)變化影響產(chǎn)量。

冬小麥產(chǎn)量隨冬小麥播種密度增加而增加，種植密度對(duì)冬小麥單位面積穗數(shù)和產(chǎn)量變化有較大影響，對(duì)收獲指數(shù)、千粒重、穗粒重變化影響較小。冬小麥產(chǎn)量、單位面積穗數(shù)差異與品種和密度變化密切相關(guān)。冬小麥在收獲指數(shù)、千粒重、穗數(shù)方面差異主要由遺傳決定，這3個(gè)性狀變異與密度關(guān)系較小。

2.2 群體整齊度方差分析

通過對(duì)不同品種、不同密度下群體整齊度及農(nóng)藝性狀方差分析，以分析引起冬小麥群體間整齊度及農(nóng)藝性狀變異原因。

由表2可知，在結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒數(shù)整齊度、穗長(zhǎng)、穗長(zhǎng)整齊度、無效小穗數(shù)、無效小穗數(shù)整齊度和株高等8個(gè)性狀上品種差異達(dá)顯著或極顯著水平，而密度間僅有結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)和株高等3個(gè)性狀達(dá)顯著或極顯著，品種與密度互作效應(yīng)僅有穗粒數(shù)整齊度系數(shù)差異顯著。說明結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)、穗長(zhǎng)整齊度、無效小穗數(shù)、無效小穗數(shù)整齊度和株高等性狀有較大遺傳差異；不同品種在穗粒數(shù)整齊度上表現(xiàn)隨密度不同而變化。

表1 冬小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素方差分析Table 1Anova of winer wheat yield traits

表2 群體整齊度及農(nóng)藝性狀方差分析Table 2Anova of population uniformity and agronomic trait

2.3 群體遺傳力分析

運(yùn)用方差分析法對(duì)冬小麥產(chǎn)量構(gòu)成性狀及各產(chǎn)量構(gòu)成性狀整齊度系數(shù)遺傳力分析。結(jié)果見表3。

表3 冬小麥產(chǎn)量性狀及群體整齊度遺傳力Table 3Winter wheat yield trait and population uniformity heritibility

結(jié)果表明，參試冬小麥品種在產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀及各性狀整齊度遺傳力方面，穗數(shù)、千粒重、株高、穗長(zhǎng)遺傳力值較高，分別為70.01%、61.29%、63.93%和57.14%。這幾個(gè)性狀遺傳力較高，受遺傳因素控制較大，遺傳后代能力較強(qiáng)，穩(wěn)定性較好，受環(huán)境影響較小，可在育種早期世代選擇。穗長(zhǎng)整齊度、無效小穗數(shù)整齊度和穗粒數(shù)整齊度遺傳力較低，分別為23.78%、16.16%和4.35%，受環(huán)境因素影響較大，應(yīng)在育種后期世代選擇。

2.4 群體整齊度與產(chǎn)量性狀相關(guān)性分析

為分析產(chǎn)量、產(chǎn)量相關(guān)性狀與各性狀整齊度間關(guān)系，對(duì)各性狀整齊度與產(chǎn)量、產(chǎn)量相關(guān)性狀作相關(guān)分析。結(jié)果見表4。

表4 群體整齊度與產(chǎn)量相關(guān)性狀相關(guān)性Table 4Correlation relationship of population uniformity and yield trait

表4結(jié)果顯示，達(dá)到顯著或極顯著相關(guān)性狀分別為：株高整齊度與千粒重間正相關(guān)，穗長(zhǎng)整齊度與產(chǎn)量、千粒重間正相關(guān)，結(jié)實(shí)小穗數(shù)整齊度與產(chǎn)量、穗粒數(shù)、千粒重間正相關(guān)，穗粒數(shù)整齊度與產(chǎn)量、穗粒數(shù)、千粒重間正相關(guān)。冬小麥群體內(nèi)整齊度對(duì)產(chǎn)量形成有較大影響，而株高、結(jié)實(shí)小穗數(shù)及穗粒數(shù)整齊度提高有利于品種千粒重、穗粒數(shù)和產(chǎn)量。

2.5 群體整齊度與農(nóng)藝性狀關(guān)系

性狀整齊度與農(nóng)藝性狀相關(guān)性分析結(jié)果見表5。

表5 群體整齊度與農(nóng)藝性狀相關(guān)性Table 5Correlation relationship of population uniformity and agronomy trait

由表5相關(guān)顯著性結(jié)果可知，品種群體株高、穗長(zhǎng)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)越整齊，則越有利于穗長(zhǎng)增長(zhǎng)，總小穗數(shù)增多，穗粒數(shù)增加，而無效小穗數(shù)減少。

3 討論

穗數(shù)、千粒重、株高、穗長(zhǎng)遺傳力較高，受環(huán)境影響較小，在冬小麥育種選擇鑒定過程中可早期世代選擇。穗粒數(shù)和收獲指數(shù)遺傳力較小，但不同密度下穗粒重和收獲指數(shù)差異小，在育種中，這兩個(gè)性狀應(yīng)在穩(wěn)定世代嚴(yán)格控制環(huán)境條件下鑒定選擇更有效。

小麥穗部性狀對(duì)冬小麥產(chǎn)量形成也具有一定限制和影響[17-18]。穗長(zhǎng)整齊度、結(jié)實(shí)小穗整齊度、無效小穗整齊度增加對(duì)產(chǎn)量提高有顯著影響，增加品種群體中穗長(zhǎng)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)和穗粒數(shù)的整齊度對(duì)產(chǎn)量增加有積極作用。但結(jié)實(shí)小穗數(shù)遺傳力較低，易受環(huán)境影響，育種工作中，品種選育應(yīng)通過提高穗長(zhǎng)整齊度和穗粒數(shù)整齊度達(dá)到增產(chǎn)目的。千粒重自身遺傳效應(yīng)較大，受環(huán)境影響較小[19]。株高整齊度、穗長(zhǎng)整齊度、結(jié)實(shí)小穗數(shù)整齊度、穗粒數(shù)整齊度提高與千粒重呈極顯著正相關(guān)，這幾個(gè)性狀群體整齊度提高可促進(jìn)千粒重增加，但株高整齊度、結(jié)實(shí)小穗數(shù)整齊度受環(huán)境影響大，作為選擇依據(jù)不夠嚴(yán)謹(jǐn)[9]，可通過提高穗長(zhǎng)整齊度與穗粒數(shù)整齊度提高千粒重。穗長(zhǎng)是遺傳力較高農(nóng)藝性狀，穗長(zhǎng)變異主要由品種間差異決定。穗長(zhǎng)受株高整齊度、穗長(zhǎng)整齊度、結(jié)實(shí)小穗整齊度、無效小穗整齊度、穗粒數(shù)整齊度幾個(gè)群體整齊度影響極顯著。各性狀群體整齊度遺傳力較低，說明主要受多種環(huán)境影響，特別是種植密度將對(duì)不同品種性狀整齊度產(chǎn)生不同程度影響。因此，在進(jìn)行品種試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同品種習(xí)性，在適宜密度條件下，對(duì)冬小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量相關(guān)性狀準(zhǔn)確鑒定。

4 結(jié)論

寒地冬小麥群體株高、穗長(zhǎng)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)等性狀整齊度高，在一定程度上對(duì)穗長(zhǎng)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重有正向作用，有利于減少無效小穗數(shù)。因此，對(duì)提高冬小麥品種產(chǎn)量有明顯正效應(yīng)。由于株高、穗長(zhǎng)、單位面積穗數(shù)和千粒重遺傳力較高，在育種過程中，選擇株高、穗長(zhǎng)、結(jié)實(shí)小穗數(shù)及穗粒數(shù)整齊的類型，有利于培育高產(chǎn)量潛力冬小麥品種。

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Genetic analysis of yield and population uniformity in winter wheat

LI Zhuofu,CHENG Zihang,WANG Lu,CHEN Lu,WANG Xiaonan,FU Lianshuang,SONG Yong chao

(School of Agriculture,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

In this experiment 12 varities(or lines)of winter wheat were chosen as materials and the accessions for measurement of yield,yield components,agronomic traits and population uniformity of every trait were harvested at the maturing stage.The impacts of agronomic traits and population uniformity on yield and yield components were observed and the relationship of heritability of traits with significant differences and population uniformity was researched.The results showed that there were significant correlations between population uniformities in spike length and numbers of grain per spike with wheat yield.A efficient way to improve the yield of winter wheat by increasing population uniformities of spike length and numbers of grain per spike in the process of breeding was revealed.

winter wheat;yield;population uniformity;yield trait;agronomic trait

S512.1+1

A

1005-9369（2016）05-0009-06

2016-03-18

黑龍江省博士后科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目（LBH-Q14026）；東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)科團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2014-052）

李卓夫（1957-），男，教授，博士，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樾←溸z傳育種。E-mail:zflicn@163.com

時(shí)間2016-5-27 9:48:41[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20160527.0948.004.html