山西省冬小麥品種（系）耐熱性評價

溫輝芹 程天靈 裴自友 李 雪 張立生 朱 玫

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，太原 030031）

隨著全球氣候持續(xù)變暖，極端天氣發(fā)生幾率持續(xù)增加，同時病蟲害發(fā)生呈擴大和加重趨勢，給農(nóng)作物收成造成巨大損失，進(jìn)一步加劇了未來食物價格的波動，氣候變暖對糧食安全的影響受到科學(xué)界和各國政府的高度關(guān)注[1-4]。中國是小麥生產(chǎn)和貿(mào)易大國，小麥?zhǔn)侵袊钪匾目诩Z作物之一。小麥屬于喜涼習(xí)性作物，開花期最適宜溫度為18～24℃，溫度達(dá)到28～32℃會加速植株衰老，減少有效葉面積持續(xù)時間和降低光合速率[5]。山西省小麥開花期和灌漿期易受干熱風(fēng)（干旱和熱脅迫）影響，干旱和熱脅迫是山西省小麥穩(wěn)產(chǎn)的主要限制因素[6-7]。研究表明，氣溫每升高1℃，全球小麥產(chǎn)量平均降低5.7%～6.0%[8]。因此，增強小麥品種耐熱性，培育適應(yīng)全球氣候變暖的廣適性小麥品種，對小麥的可持續(xù)生產(chǎn)和口糧安全具有重要意義。

為評價和篩選耐熱基因型，已建立較系統(tǒng)的小麥耐熱性鑒定方法[9]，開展了小麥耐熱的生理、遺傳和分子生物學(xué)研究[10]，篩選出了小麥耐熱種質(zhì)資源[11-13]。本研究通過對山西省小麥主栽品種和參加山西省區(qū)域試驗新品系的耐熱性評價，旨在明確山西省小麥品種和高代品系的抗熱特性，以期為今后的耐熱小麥新品種選育與推廣提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 供試材料包括21個山西省主推小麥品種和41個參加2015-2016年度山西省區(qū)域試驗的高代品系，上述品種（系）均由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所優(yōu)質(zhì)小麥課題組提供。

1.2 試驗設(shè)計 試驗于2016-2017年度在山西省晉中市榆次東陽鎮(zhèn)山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院基地進(jìn)行，前茬為小麥，土壤為黏土，肥力中等。行長1.5m，行距28cm，每行均勻點播50粒種子，雙行區(qū)，1次重復(fù)。分別于2016年9月23日（播期1）和2016年12月2日（播期2）播種，其中以正常播期（播期1）代表非脅迫環(huán)境，晚播（播期2）代表高溫脅迫環(huán)境。

1.3 耐熱性評價方法 在成熟期每份材料全部收獲、脫粒，充分晾曬后，隨機選取1000粒子粒測定千粒重，2次重復(fù)，取平均值。按照R.A.Fischer等[14]的方法計算千粒重?zé)岣兄笖?shù)（HIS，heat susceptibility index）。HIS=（1－Y/Yp）/D，其中Y為某一基因型在高溫脅迫試驗環(huán)境下的平均千粒重，Yp為該基因型在正常試驗環(huán)境下的千粒重；D（脅迫強度）=1－X/Xp，X為全部基因型Y值的平均值，Xp為全部基因型Yp值的平均值。依據(jù)HIS進(jìn)行分類，HIS≤ 0.50為耐熱基因型（R），0.50＜HIS≤ 1.00為中耐熱基因型（MR），HIS＞1.00為熱敏感基因型（S）。利用Excel 2007、DPS9.50對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播期下千粒重變化趨勢 從表1可以看出，2個播期小麥品種（系）的千粒重變幅分別為30.6～53.3g和 24.1～42.4g，其平均值分別為 41.4g和34.8g，播期2小麥品種（系）的千粒重變異系數(shù)較高，為12.36%。2個播期下，千粒重最小值和最大值各相差6.5g和10.9g。受播期影響，品種（系）播期2比正常播期千粒重下降平均值為6.6g。

表1 小麥品種（系）千粒重表現(xiàn)及變異程度

2.2 千粒重?zé)岣兄笖?shù) 依據(jù)小麥千粒重?zé)岣兄笖?shù)計算和耐熱性分類標(biāo)準(zhǔn)，對參試小麥品種（系）進(jìn)行了類型劃分（表2）。結(jié)果表明，各品種（系）千粒重?zé)岣兄笖?shù)差異較大，變幅為0.03～2.56，平均值0.96，變異系數(shù)為65.08%。3種類型的平均熱感指數(shù)分別為0.23、0.78和1.54。晉麥47、魯原502、汾4862等17個品種（系）千粒重?zé)岣兄笖?shù)小于0.5，屬于耐熱型品種，占參試品種（系）的27.4%；濟(jì)麥22、晉太182、鑫麥296等18個品種（系）千粒重?zé)岣兄笖?shù)大于0.5而小于等于1.0，為中耐熱型品種，占29.0%；冀麥325、冀麥585、晉麥79等27個品種（系）千粒重?zé)岣兄笖?shù)大于1.0，為熱敏感型品種，占43.5%。進(jìn)一步分析表明，耐熱型和中耐熱型推廣品種分別占參試推廣品種的9.5%和14.3%。耐熱型和中耐熱型品種（系）分別占參試區(qū)域試驗品系的比例相同，均為36.6%。

表2 小麥品種（系）千粒重?zé)岣兄笖?shù)和分類

正常播期下，3種類型品種（系）平均千粒重依次為熱敏感型（43.5g）＞中耐熱型（40.6g）＞耐熱型（38.7g）；而在熱脅迫條件下（播期2），千粒重表現(xiàn)正好相反，由高到低依次為耐熱型（37.3g）＞中耐熱型（35.5g）＞熱敏感型（32.8g）。

3 結(jié)論與討論

抗熱性鑒定方法包括直接鑒定方法（形態(tài)、農(nóng)藝和產(chǎn)量性狀）和間接鑒定方法（生理參數(shù)），結(jié)合兩種方法可以更準(zhǔn)確地評價耐熱性[9]。在直接鑒定方法中，產(chǎn)量性狀是最直接、有效的指標(biāo)，研究表明評價小麥灌漿期的耐熱性，千粒重耐熱指數(shù)是最直接的指標(biāo)，生理性狀指標(biāo)為耐熱性鑒定的間接輔助指標(biāo)，千粒重作為產(chǎn)量的主要構(gòu)成因素受環(huán)境影響較小，可利用千粒重為簡易指標(biāo)，大規(guī)模鑒定小麥種質(zhì)資源的耐熱性[15-16]。

本研究利用千粒重?zé)岣兄笖?shù)的鑒定結(jié)果表明，不同基因型間的耐熱性存在較大差異，千粒重?zé)岣兄笖?shù)變幅在0.03～2.56。正常播期下熱敏感型品種（系）平均千粒重最高，而耐熱型品種（系）為最低。耐熱型、中耐熱型和熱敏感型品種（系）數(shù)量分別為17個、18個和27個，中等耐熱以上品種（系）占56.5%。與李世平等[17]和儀小梅等[13]結(jié)論一致，推廣品種中晉麥47和魯原502為耐熱型品種。濟(jì)麥22、晉太182、鑫麥296等3個品種為中耐熱型，其中濟(jì)麥22的結(jié)果與耿曉麗等[12]和儀小梅等[13]一致，而陳冬梅等[18]鑒定濟(jì)麥22為熱敏感型。冀麥325、冀麥585、晉麥79等16個品種是熱敏感型品種，其中良星99的鑒定結(jié)果與陳冬梅等[18]一致，而儀小梅等[13]鑒定中麥175為低耐熱，與本研究結(jié)果不同。上述異同可能是由于試驗設(shè)計、地點和環(huán)境的條件不同所造成的，考慮到耐熱性受年度、環(huán)境等影響，有必要進(jìn)行連續(xù)多年的試驗和人工模擬脅迫環(huán)境的進(jìn)一步準(zhǔn)確判定。區(qū)域試驗品系中汾4862、華麥5號、臨K5006等15個品系為耐熱型，ZM147、航麥513、嘉麥168等15個品系為中耐熱型，晉太141、京麥10、臨旱5115等11個品系是熱敏感型。晉麥47、魯原502等耐熱性好的品種（系）可用作小麥耐熱育種親本。

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