小麥耐熱種質(zhì)資源的鑒定與篩選

陳冬梅，馬永安，劉保華，蘇玉環(huán)，王雪香

（邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河北 邯鄲 056001）

小麥生長發(fā)育后期受到異常高溫天氣影響，會導(dǎo)致籽粒品質(zhì)變劣和產(chǎn)量降低[1～3]。華北地區(qū)是我國小麥主產(chǎn)區(qū)之一，小麥灌漿期經(jīng)常出現(xiàn)30℃以上的高溫干熱風(fēng)天氣，一般造成小麥減產(chǎn)5%～10%，嚴(yán)重年份減產(chǎn)幅度高達(dá)20%以上[4，5]。因此，鑒定和篩選耐熱種質(zhì)資源，培育耐熱、抗干熱風(fēng)品種，對于應(yīng)對高溫氣候和保障小麥穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)意義重大。前人在小麥耐熱性方面進(jìn)行了大量研究，但多集中在小麥耐熱性鑒定方法[6～9]和高溫對小麥生理生化過程的影響[10～13]等，而對不同品種耐熱性的遺傳差異研究較少。于是，以黃淮麥區(qū)推廣小麥品種（品系）為試材，在大棚增溫條件下對其耐熱性進(jìn)行了鑒定，以期為小麥抗熱性遺傳改良提供耐熱資源。

1 材料與方法

選擇黃淮麥區(qū)100份推廣小麥品種（品系）在邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院附屬試驗場進(jìn)行試驗，其中，河北品種69份，河南品種9份，山東品種11份，山西和陜西品種等6份，新品系5份。試驗地前茬為玉米，中壤土，肥力中等。2015年10月10日播種小麥，行長2 m，行距28 cm，均勻點播種子20粒/行，2行/區(qū)。采用對比試驗設(shè)計，小麥生長環(huán)境設(shè)熱脅迫和自然條件（CK）2個處理，其中，熱脅迫處理采用塑料（無色透明聚乙烯塑料膜，厚0.06 mm）大棚增溫，5月11日～6月2日扣棚，每天8：00～18：00用增溫棚遮蓋（遇雨時撤掉，確保小麥水分狀況與自然條件生長區(qū)一致）。隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。小麥其他管理措施同常規(guī)大田生產(chǎn)。

分別在棚內(nèi)和棚外距離小麥群體表面垂直高度30 cm處掛溫濕度計，每隔2 h記錄1次棚內(nèi)和棚外的溫度與濕度。

小麥生育期，觀察品種的生長情況，并調(diào)查抽穗期、開花期和成熟期。成熟后分區(qū)收獲，室內(nèi)脫粒計產(chǎn)，并測定千粒重。根據(jù)熱感指數(shù)公式[7，8]，計算參試品種的千粒重?zé)岣兄笖?shù)、產(chǎn)量熱感指數(shù)和熱感總指數(shù)：

千粒重?zé)岣兄笖?shù)=（1-某品種熱脅迫處理的千粒重/該品種對照處理的千粒重）/（1-所有品種熱脅迫處理的千粒重平均值/所有品種對照處理的千粒重平均值）

產(chǎn)量熱感指數(shù)=（1-某品種熱脅迫處理的產(chǎn)量/該品種對照處理的產(chǎn)量）/（1-所有品種熱脅迫處理的產(chǎn)量平均值/所有品種對照處理的產(chǎn)量平均值）

千粒重?zé)岣兄笖?shù)＜1，為千粒重抗熱品種；千粒重?zé)岣兄笖?shù)≥1，為千粒重?zé)岣衅贩N。產(chǎn)量指標(biāo)類同。

熱感總指數(shù)=產(chǎn)量熱感指數(shù)+千粒重?zé)岣兄笖?shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 熱脅迫處理下環(huán)境溫度的變化

熱脅迫處理的棚內(nèi)日平均溫度為26.4～35.8℃，最低值、最高值分別較CK高1.4和3.6℃；全脅迫期，棚內(nèi)平均溫度為30.4℃，日最高溫度平均值為43.0℃，分別較CK高2.6和5.0℃（表1）。其中，灌漿后期（5月27日～6月2日），每天10：00～14：00的棚內(nèi)溫度高達(dá)30.0～43.0℃；平均溫度為32.8℃，較CK高3.3℃。肉眼觀察，熱脅迫處理的小麥未見“燒葉”或明顯的“避熟”現(xiàn)象。

表1 熱脅迫處理下小麥灌漿期的棚內(nèi)溫度 （益）Table 1 Temperature in plastic-covered tunnel under heat stress at filling stage

2.2 熱脅迫處理下參試材料的千粒重和產(chǎn)量變化

自然環(huán)境條件下，參試材料的千粒重為39.7～63.2 g，產(chǎn)量為 0.38～1.10 kg/m2（表 2）。

熱脅迫條件下，參試材料的千粒重為35.0～56.9 kg/m2，產(chǎn)量為 0.27～0.81 kg/m2，均＜其 CK；千粒重平均值為47.4 g，產(chǎn)量平均值為0.58 kg/m2，分別較CK（50.2 g，0.67 kg/m2）降低5.6%和13.4%。表明高溫會明顯抑制小麥籽粒干物質(zhì)的積累。

2.3 參試材料的抗熱性評價

2.3.1 利用千粒重?zé)岣兄笖?shù)進(jìn)行評價 參試材料的千粒重?zé)岣兄笖?shù)為0.04～3.60（表3），差異較大。表明參試品種的千粒重抗熱類型存在明顯差別。

邯11-5272等43份材料千粒重?zé)岣兄笖?shù)＜1，為千粒重抗熱型品種。其中，邯07-8069、邢麥13號、魯原502、石家莊8號、邯11-5276、良星99和邯麥17千粒重在自然環(huán)境（54.1～58.1 g）與熱脅迫條件下（52.0～56.9 g）均較高，為高粒重抗熱型品種。

其他57份材料均為千粒重?zé)岣衅贩N。其中，衡01-6599等44份材料千粒重?zé)岣兄笖?shù)為1.00～1.96，屬千粒重?zé)嶂懈行推贩N；金禾9123等13份材料千粒重?zé)岣兄笖?shù)為2.02～3.60，屬千粒重?zé)崦舾衅贩N。濟(jì)麥19、D08-6、石 4366、洛麥 21、鑫麥 296、邯農(nóng)1412、周18、邢麥4號、煙農(nóng)19、濟(jì)麥 22、金禾9123、邢麥3號和周16自然環(huán)境下的千粒重（54.4～63.2 g）以及千粒重?zé)岣兄笖?shù)（1.06～2.68）均較高，為高粒重?zé)岣衅贩N。

表2 參試材料的千粒重和產(chǎn)量及其熱感指數(shù)與抗熱性評價Table 2 The 1 000-grain weight，yield，heat sensitive index and heat resistance appraisal of tested wheat germplasm resources

（續(xù)表）

2.3.2 利用產(chǎn)量熱感指數(shù)進(jìn)行評價 參試材料的產(chǎn)量熱感指數(shù)為0.09～2.38（表4），差異較大。表明參試品種的產(chǎn)量抗熱類型存在明顯差別。

邯11-5276等57份材料產(chǎn)量熱感指數(shù)＜1，為產(chǎn)量抗熱型品種。其中，邯4564、邯4589、堯麥16、邯麥12、洛旱3號、石優(yōu)20、臨麥4號、衡7228和山前麥產(chǎn)量在自然環(huán)境（0.77～0.92 kg/m2）與熱脅迫條件下（0.75～0.81 kg/m2）均較高，為高產(chǎn)抗熱型品種。其中，山前麥產(chǎn)量在自然環(huán)境（0.92 kg/m2）和熱脅迫條件下（0.81 kg/m2）均最高，高產(chǎn)抗熱性最為突出；邯4564產(chǎn)量熱感指數(shù)（0.15）最小，穩(wěn)產(chǎn)抗熱性好。

表3 參試材料的千粒重?zé)岣兄笖?shù)及其抗熱性鑒定結(jié)果Table 3 The heat sensitive index for 1 000-grain weight and heat resistance of tested wheat germplasm resources

其他43份材料均為產(chǎn)量熱感型品種。其中，洛麥24、煙中144、邯麥17、濟(jì)麥22、衡136、科農(nóng)1006、科農(nóng)213、蘭考906-16和科農(nóng)9204自然環(huán)境下的產(chǎn)量 （0.80～1.10 kg/m2） 以及產(chǎn)量熱感指數(shù)（1.05～2.38）均較高，為高產(chǎn)熱感型品種。

表4 參試材料的產(chǎn)量熱感指數(shù)及其抗熱性鑒定結(jié)果Table 4 The heat sensitive index for yield and heat resistance of tested wheat germplasm resources

2.3.3 利用熱感總指數(shù)進(jìn)行評價 參試材料的熱感總指數(shù)為0.19～4.49，差異較大。表明參試品種的綜合抗熱類型存在明顯差別。

冀麥 23、邯麥 13、洛旱2號、邯 6172、、邯4589、洛旱3號和衡05-4444等26份材料熱感總指數(shù)≤1.55，且除邯4564千粒重?zé)岣兄笖?shù)＞1外，其他品種產(chǎn)量熱感指數(shù)和千粒重?zé)岣兄笖?shù)均＜1，這些品種抗熱穩(wěn)定性好，為高抗熱型品種。

衡4388、石麥15、良星99等21份材料熱感總指數(shù)為1.70～2.00，指標(biāo)值相對較小，屬中抗熱型品種。

石新733、邯3475、石麥22、魯原502等30份材料熱感總指數(shù)為2.01～2.89，指標(biāo)值相對較大，屬中熱感型品種。

邢麥3號、濟(jì)麥22、煙農(nóng)19等23份材料熱感總指數(shù)為3.05～4.49，指標(biāo)值較高，屬熱敏感型品種。

3 結(jié)論與討論

小麥灌漿期受到熱害脅迫后，雖然是通過降低粒重而影響產(chǎn)量的，但是受不同基因型千粒重對產(chǎn)量構(gòu)成貢獻(xiàn)大小不同的影響，若僅對千粒重?zé)岣兄笖?shù)進(jìn)行單方面選擇，則有可能丟失具有較高產(chǎn)量潛力的抗熱材料。因此，采用千粒重?zé)岣兄笖?shù)與產(chǎn)量熱感指數(shù)之和的熱感總指數(shù)進(jìn)行評價，能夠客觀地反映品種的抗熱性[14]。通過熱感總指數(shù)對100份小麥品種的抗熱性進(jìn)行綜合評價，從中篩選出高抗熱型資源26份。其中，大面積推廣品種8份，分別是邯6172、邯5316、邯4589、邯4564、石家莊8號、石新828、冀5418和冀麥23；主推品種8份，分別是邯麥13、邯麥12、衡05-4444、冀5265、堯麥16、臨麥2號、洛旱2號和洛旱3；新審定品種4份，分別是邯麥16、邢麥6號、邢麥13號和邯陵15；新育成品系6份，分別是邯11-5272、邯11-5276、邯 02-6018、邯07-8069、邢05-1241和科農(nóng)3106共6份。參試材料中部分品種的試驗結(jié)果與韓利明等[15]的研究結(jié)果相同。這些材料抗熱性穩(wěn)定，可作為抗熱育種資源加以利用，也可作為抗熱品種在生產(chǎn)上推廣種植，這已被生產(chǎn)應(yīng)用所證實。

小麥為密播作物，產(chǎn)量受種植密度影響較大，而千粒重受種植密度影響相對較小。本研究是在稀播條件下進(jìn)行的，因此，通過千粒重?zé)岣兄笖?shù)篩選出的抗熱材料可靠性較高。如邯6172、邯5316、石家莊8號和良星99等高粒重耐熱型品種，目前已經(jīng)作為抗熱育種材料而廣泛利用。本試驗條件下通過產(chǎn)量熱感指數(shù)鑒定出的抗熱材料，其抗熱性還有待于密植條件下做進(jìn)一步驗證。

小麥耐熱性是一個復(fù)雜的生物學(xué)性狀[2]。熱感指數(shù)受試驗樣本數(shù)量影響較大，抗熱指標(biāo)只是反映某品種某性狀在所有參試品種中的相對表現(xiàn)。因此，對一個品種耐熱性的認(rèn)識，在注重評價抗熱指標(biāo)的同時，還要關(guān)注與耐熱性關(guān)系較為密切的農(nóng)藝性狀，如午睡現(xiàn)象[16]、早熟性[17]、冠層溫度[18]、根系活力[19]、綠葉功能期[20]、葉片蠟質(zhì)[21]和落黃特性[22]等。邯鄲市農(nóng)業(yè)科學(xué)院非常重視小麥落黃性的選擇，通過落黃性與諸多農(nóng)藝性狀的協(xié)調(diào)選擇，先后培育出高產(chǎn)耐熱邯麥系列品種，逐步形成了落黃突出的鮮明育種特色。

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