錯期播種在小麥耐熱性鑒定中的應用

李世平，靖金蓮，安曉東，劉玲玲，閻翠萍，王全亮，黃麗波，單杰

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學院小麥研究所，山西臨汾041000；2.襄汾縣農(nóng)業(yè)局，山西襄汾041500）

錯期播種在小麥耐熱性鑒定中的應用

李世平1，靖金蓮1，安曉東1，劉玲玲1，閻翠萍1，王全亮2，黃麗波2，單杰2

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學院小麥研究所，山西臨汾041000；2.襄汾縣農(nóng)業(yè)局，山西襄汾041500）

在晉南冬麥區(qū)，以冀麥325、良星99等小麥品種為試驗材料，采用同一基因型不同播期對錯期播種在小麥耐熱性鑒定中的應用進行了研究。結果表明，相同基因型材料不同播期下隨著播期的推遲，其揚花期和成熟期均不同程度地推遲，但其推遲時間遠遠短于播期的推遲時間，使后期播種的材料生育期縮短，尤其是灌漿期明顯縮短，導致后期播種材料較適期播種材料千粒質(zhì)量明顯下降。不同基因型間千粒質(zhì)量下降幅度的差異反映了該基因型對后期高溫的適應性差異。根據(jù)試驗結果比較分析，在晉南冬麥區(qū)采用錯期間隔12 d的2次播期的千粒質(zhì)量差異鑒定基因型的后期耐熱性較為合適。用該方法對歷年親本的34份種質(zhì)材料進行了水地和旱地2種土壤環(huán)境的耐熱性鑒定，結果共鑒定出12份后期耐熱性較好的材料。

小麥；播種期；耐熱性

小麥屬于喜涼習性作物，但小麥的生長發(fā)育過程一般是伴隨氣溫的逐漸升高而完成的，生長季節(jié)內(nèi)（尤其在生育后期）易受到高溫天氣造成的熱脅迫影響，從而導致籽粒產(chǎn)量下降和品質(zhì)變劣[1-3]，且因高溫引起的產(chǎn)量損失很容易被人們忽視。在我國黃、淮、海河流域及新疆一帶的小麥主產(chǎn)區(qū)，灌漿期間經(jīng)常會出現(xiàn)干熱風天氣，氣溫達32℃以上，可導致該區(qū)域2/3的小麥受害，通常使小麥減產(chǎn)10%～ 20%。在我國北方和長江中下游冬麥區(qū)，小麥生產(chǎn)也時常受到高溫天氣的影響，出現(xiàn)干熱風災害[4]。近年來，溫室效應使全球高溫所造成的生產(chǎn)損失越來越嚴重，于是作物耐熱性機制研究及耐熱品種的選育也愈來愈受到人們的重視[4-8]。

小麥耐熱性屬于復雜生物學性狀，目前人們已對小麥耐熱性遺傳機制進行了積極探討并取得了一定的進展[9-15]，但對某個基因型品種耐熱性評價會受到評價指標、研究性狀、生育時期及高溫處理方法和時間等綜合因素影響[16-17]。溫度與其他環(huán)境因子的互作也對研究結果有很大的影響。深入了解小麥耐熱性仍有大量的艱苦工作要做。研究篩選可靠而簡便的耐熱性鑒定方法成為深入開展耐熱性研究和遺傳改良的先決條件。耐熱性鑒定有直接鑒定和間接鑒定法。直接鑒定方法，觀測結果雖然比較客觀實際，但難以排除其他環(huán)境因子的干擾和基因型差異的影響，且需要昂貴的鑒定設備，以致不能對大批的試驗材料進行耐熱鑒定[18-20]；而間接鑒定方法[21-22]則相反。因此，建立一套包括直接和間接鑒定方法在內(nèi)的可靠且易行的鑒定技術體系十分必要。

本研究以冀麥325、良星99號小麥品種為材料，采用同一基因型不同播期對錯期播種在小麥耐熱性鑒定中的應用進行了研究，旨在為小麥品種的耐熱性鑒定提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2014—2016年在山西省農(nóng)業(yè)科學院小麥研究所韓村試驗基地進行。試驗地海拔498.0 m，年平均氣溫12.2℃，≥0℃積溫4 715.4℃，≥10℃積溫4 168.5℃，土壤質(zhì)地為黏壤土，地勢平坦，灌溉便利。試驗地離建筑物及樹木較遠，試驗受環(huán)境影響較小。

主要氣象情況：小麥灌漿期日最高氣溫30℃以上的天氣2015年5月有11 d，6月1—14日有11 d，其中，以6月9日最高，氣溫為36.1℃；而2016年5月有7 d，6月1—14日有7 d，其中，以6月10日最高，氣溫為35.1℃。這些天氣均對灌漿期小麥籽粒形成造成一定的熱脅迫（以上數(shù)據(jù)由臨汾市氣象局提供）。

1.2 試驗材料

本試驗包括2個試驗，2014—2015年度進行的是相同材料不同播期耐熱性鑒定比較試驗；2015—2016年度進行的是種質(zhì)材料錯期播種耐熱性鑒定試驗。相同材料不同播期耐熱性鑒定比較試驗的供試材料選擇在國家黃淮區(qū)試中表現(xiàn)豐產(chǎn)的品種（系）5份，即良星99、邢麥13、冀麥325、衡S29-2和山農(nóng)29。種質(zhì)材料錯期播種耐熱性鑒定試驗的供試材料為山西省農(nóng)業(yè)科學院小麥研究所小麥品種資源課題組歷年的親本種質(zhì)材料，包括晉麥47號、51號、54號、臨豐518、陜225等共34份小麥材料。

1.3 試驗設計

1.3.1 相同材料不同播期耐熱性鑒定比較試驗當?shù)氐恼２テ跒?0月1—5日，本試驗選擇10月3日作為正常播種期。之后的晚播每隔5 d設一個播期，即分別于10月8，13，18日3個晚播期。正常播期以每公頃基本苗300萬株為準，以后每推遲1 d每公頃基本苗增加12.0萬株（根據(jù)前期試驗的結果，每推遲1 d每公頃增加基本苗12.0萬株，可使后期有效穗數(shù)基本一致），即10月8，13，18日播種時的每公頃基本苗分別為360萬、420萬、480萬株。材料播種設置為4行區(qū)，相鄰品種可能由于株高不一致，會導致小區(qū)邊行存在一定差異，所以性狀的記載測試以中間2行為準。

1.3.2 種質(zhì)親本材料錯期播種試驗在2014—2015年度不同播期耐熱性鑒定試驗的基礎上，于2015—2016年度對山西省農(nóng)業(yè)科學院小麥研究所小麥品種資源課題組歷年的種質(zhì)親本材料利用錯期播種進行耐熱性鑒定。2015年10月4日為第1個播期，10月16日為第2個播期。后一個播期的播量增加仍然按照每推遲1 d每公頃基本苗增加12.0萬株。試驗共設2種土壤環(huán)境條件，即雨養(yǎng)環(huán)境（旱地）和水澆地環(huán)境。材料間耐熱性差異采用耐熱指數(shù)進行比較，耐熱指數(shù)（I）＝后播期千粒質(zhì)量/前播期千粒質(zhì)量。在田間同一個品種材料2個播期種在相對一致的地方，即2個播期材料以一走道相隔，播種行方向為南北方向，走道的南邊和北邊對應為一個品種材料，以減少環(huán)境對試驗結果的影響。

2 結果與分析

2.1 相同材料不同播期的耐熱性鑒定

從試驗結果來看，5個試驗品種（系）材料在4個不同播期下隨著播期的推遲，其揚花期和成熟期總體來看還是存在不同程度的推遲，試驗于2014—2015年度在水澆地土壤環(huán)境條件下進行，試驗結果如表1所示。

從表1可以看出，從生育時期來看，10月8日播期比正常播期揚花期推遲1～2 d，成熟期推遲0～1 d；10月13日播期比正常播期揚花期推遲3～5 d，成熟期推遲2～3 d；10月18日播期比正常播期揚花期推遲5～7 d，成熟期推遲3～6 d。可見，隨著播期的推遲，后期的揚花期和成熟期均有不同程度的推遲。

從4個播期的千粒質(zhì)量變化情況來看，5個材料后3個播期的平均千粒質(zhì)量比正常播期的分別下降1.0，2.6，4.2 g。10月8日播期與正常播期相比，盡管材料之間平均千粒質(zhì)量略有下降，但是對個體材料而言，有些材料2個播期的千粒質(zhì)量并沒有什么變化，如冀麥325；10月13日播期與正常播期相比，不論是個體還是群體千粒質(zhì)量均有明顯下降，千粒質(zhì)量下降是由于灌漿期高溫（有時形成干熱風）引起的生育期尤其是灌漿期縮短引起的，所以，在當?shù)赜谜２テ诤拖嗖?0 d晚播期檢測品種材料的耐熱性是可行的；10月18日與正常播期相比，個體和群體的千粒質(zhì)量均有明顯下降。但是從田間的不同材料成熟期來看，由于播期相差15 d，有些材料因為播種太晚而農(nóng)藝性狀太差，與正常播期的性狀無法相比。從試驗的總體結果來看，在當?shù)赜缅e期播種檢測材料的耐熱性，其錯期最好在10～12 d。

表1 不同播期下生育時期及千粒質(zhì)量

2.2 小麥種質(zhì)材料錯期播種耐熱性鑒定

從表2可以看出，2個環(huán)境檢測耐熱指數(shù)均在0.9以上的材料有長治4025、晉麥54、農(nóng)大3159等12份，尤其是長6878、北農(nóng)2號、農(nóng)大3159這3份材料，在2種土壤水分環(huán)境條件下其千粒質(zhì)量均下降很小，說明這些材料在水地和旱地環(huán)境條件下均能表現(xiàn)出較好的耐熱性。而2個環(huán)境檢測耐熱指數(shù)均在0.9以下的材料有臨豐518、長治516、濟寧3號等6份，說明這些材料對后期高溫較為敏感，尤其是農(nóng)大36，其旱地和水地耐熱指數(shù)分別為0.781和0.842，說明后期高溫嚴重影響其籽粒的灌漿發(fā)育，導致產(chǎn)量嚴重下降。

表2 不同品種錯期播種耐熱性鑒定比較

3 討論與結論

由于小麥耐熱性是一個復雜性狀，其耐熱性鑒定受鑒定方法、鑒定時間、鑒定性狀等因素限制，沒有一種最標準的鑒定方法，不同方法之間只是比較而言。本試驗中錯期播種鑒定耐熱性，該方法不需要復雜的設施和實驗室儀器，但對試驗中2個播期的間隔時間和后播期比前播期的播量增加多少需要進行摸索，否則就無法鑒定不同材料間的耐熱性。本試驗僅以相隔5 d為一個播期，從第1個試驗的結果情況和田間材料生長情況來看，在當?shù)貞?0～15 d的間隔時間較為合理。而第2個試驗選擇了12 d的間隔播期進行歷年親本材料的耐熱性鑒定，從鑒定結果可看出不同材料在2個土壤水分環(huán)境條件下的耐熱性差異，其鑒定方法是可行的。不過該方法在不同地方因環(huán)境條件的差異可能不完全一致。其中，最關鍵的是應摸索掌握該方法在當?shù)?個播期的間隔時間和后播期比正常播期的基本苗增加量。本試驗中，第2個試驗播期間隔12 d是第1個試驗的結果，公頃基本苗日增加12萬株是根據(jù)前人試驗結果[23]。當然，后期高溫是引起灌漿期縮短粒質(zhì)量下降的主要原因，但其他原因對粒質(zhì)量下降也會起到一定作用，如灌漿期高溫伴隨的干熱風，其實本試驗也是對小麥灌漿期干熱風抗性的檢測。

［1］ORTIZ R，SAYRE K D，GOVAERTS B，et al.Climate change：Can wheat beat the heat[J].Agriculture Ecosystems and Environment，2008，126：46-58.

［2］張平平，何中虎，夏先春，等.高溫脅迫對小麥蛋白質(zhì)和淀粉品質(zhì)影響的研究進展[J].麥類作物學報，2005，25（5）：129-132.

［3］閆素輝，尹燕枰，李文陽，等.花后高溫對不同耐熱性小麥品種籽粒淀粉形成的影響[J].生態(tài)學報，2008，28（12）：6139-6147.

［4］李永庚，于振文，張秀杰，等.小麥產(chǎn)量與品質(zhì)對灌漿不同階段高溫脅迫的響應[J].植物生態(tài)學報，2005，29（3）：461-466.

［5］朱軍.數(shù)量性狀遺傳分析的新方法及其在育種中的應用[J].浙江大學學報（農(nóng)業(yè)與生物科學版），2000，26（1）：1-6.

［6］氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響及其對策課題組.氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響及其對策[M].北京：北京大學出版社，1993.

［7］MOFFAT J M，SEARS G，COX T S，et al.Wheat high temperature tolerance during reproductive growth.Ⅰ.Evaluation by chlorophyll fluorescence[J].Crop Sci，1990，30：881-885.

［8］FISCHER R A.Wheat physiology:a review of recent developments [J].Crop&Pasture Science，2011，62：95-114.

［9］MIDMORE D J，CARTWRIGHT P M，F(xiàn)ISCHER R A.Wheat in tropical environments：Ⅰ.Phasic development and spike size[J]. Field Crop Res，1982，5：185-200.

［10］馬曉娣，彭慧茹，汪矛，等.作物耐熱性的評價[J].植物學通報，2004，21（4）：411-418.

［11］李世平，昌小平，王成社，等.小麥幼苗耐熱性的QTL定位分析[J].西北植物學報，2012，32（8）：1525-1533.

［12］LI S P，WANG C S，CHANG X P，et al.Genetic dissection of developmental behavior of grain weight in wheat under diverse temperature and water regimes[J].Genetica，2012，140：393-405.

［13］李世平，昌小平，王成社，等.小麥灌漿期耐熱性QTL定位分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2013，46（10）：2119-2129.

［14］MOHAMED NAJEB BARAKAT，ABDULLAH ABDLULAZIZ AL-DOSS，ADEL AHMED ELSHAFEI，et al.Identification of newmicrosatellite marker linked tothe grain fillingrate as indicator for heat tolerance genes in F2wheat population[J].Australion Journal ofCrop Science，2011，5（2）：104-110.

［15］SUZUKYPINTO R，MATTHEW P REYNOLDS.Heat and drought adaptive QTL in a wheat population designed to minimize confounding agronomic effects[J].Theor Appl Genet，2010，121：1001-1021.

［16］徐如強，孫其信，張樹榛.小麥耐熱性研究現(xiàn)狀與展望[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報，1998，3（3）：33-40.

［17］徐曉玲，王志敏，張俊平.灌漿期熱脅迫對冬小麥不同綠色器官光合性能的影響[J].植物學報，2001，43（6）：571-577.

［18］許為鋼，胡琳，蓋鈞鎰.小麥耐熱性研究[J].華北農(nóng)學報，1999，14（2）：20-24.

［19］WAHID A，GELANIA S，ASHRAFA M，et al.Heat tolerance in plants:An overview[J].J Environmental and Experimental Botany，2007，61：199-223.

［20］YOU L Z，ROSEGRANT MW，WOOD S，et al.Impact of growing season temperature on wheat productivityin China[J].Agricultural and Forest Meteorology，2009，149（6/7）：1009-1014.

［21］金善寶.小麥生態(tài)理論與應用[M].杭州：浙江科技出版社，1992.

［22］楊景峰，程炳嵩，王洪春.高溫、低濕對小麥膜脂脂肪酸組分的影響[J].植物學報，1984，26（4）：386-391.

［23］金善寶.中國小麥學[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1996：97.

Different Sowing Date Used to Evaluate the Difference of the Heat Resistant in Identification Genotype Materials of Wheat

LI Shiping1，JINGJinlian1，ANXiaodong1，LIULingling1，YANCuiping1，WANGQuanliang2，HUANGLibo2，SHANJie2
（1.Institute ofWheat，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Linfen 041000，China；2.Xiangfen Agricultural Bureau in Shanxi Province，Xiangfen 041500，China）

In the winter wheat of southern Shanxi,the heat resistance of wheat varieties under the same genotype but different sowingdate were measured.The results showed that the same genotype materials under different sowingdate,both the floweringdate and maturity date had the corresponding delay,and the period ofthe delay was far less than that ofthe sowing date delaying time.This led to the growth period of later seeding material being reduced,and especially the grouting period being shorten.Finally,this formed the thousand kernel qualityofthe late sowingdate decreased obviouslythan the previous sowingdate.Differences ofthe drop of the thousand kernel qualitybetween different genotype materials reflected the genotype adaptability to the late high temperature difference.In the local the differences of the drop of the thousand kernel quality between two sowing dates that interval of 12 days being used to appraise the differences of the heat resistance between different genotype materials were suitable by the test results ofthe comparative analysis.Using the method appraised the heat resistance of the historical parent 34 germplasm materials in the two environmental conditions between dryland and irrigated land,and 12 germplasmmaterials that had better heat resistance were identified.

wheat;sowingdate;heat resistance

S512.1

A

1002-2481（2017）04-0530-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.04.10

2016-12-12

山西省農(nóng)業(yè)科學院博士基金項目（YGG1421）

李世平（1965-），男，山西襄汾人，副研究員，主要從事小麥遺傳育種研究工作。