大麥種質(zhì)資源穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重的表型分析

張英虎，沈會(huì)權(quán)，臧慧，欒海業(yè)，喬海龍，陶紅，陳健，徐肖，楊紅燕，陳和

(江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所， 江蘇 鹽城 224002)

產(chǎn)量是大麥育種的重要目標(biāo)，有效穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重是大麥產(chǎn)量構(gòu)成三要素，但三要素之間相互影響，加劇了產(chǎn)量性狀的育種難度[1]。不同研究者在分析大麥產(chǎn)量及其與產(chǎn)量構(gòu)成要素的相關(guān)性中發(fā)現(xiàn)千粒重與產(chǎn)量相關(guān)性最大[2-5]。因此提高千粒重，是培育高產(chǎn)大麥的有效措施。提高大麥千粒重的基礎(chǔ)是鑒定或培育出千粒重較高的大麥種質(zhì)資源，陳曉東等[6]分析了125份大麥資源(包含22份野生大麥和103份栽培大麥)千粒重的表型變異，發(fā)現(xiàn)二棱大麥千粒重顯著高于六棱大麥。張新忠等[7]對(duì)不同來(lái)源的98個(gè)二棱大麥和89個(gè)六棱大麥品種(系)的千粒重進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在揚(yáng)州大學(xué)試驗(yàn)點(diǎn)二棱大麥千粒重的變化范圍為24.18～55.69 g，六棱大麥的千粒重變化范圍為15.50～40.38 g。前人結(jié)果表明，大麥千粒重表型變異豐富，從大麥資源中特別是二棱大麥資源中能夠鑒定出千粒重高的大麥資源。江蘇沿海地區(qū)是我國(guó)大麥三大主產(chǎn)區(qū)之一[8]，研究此地區(qū)利用的大麥種質(zhì)資源中千粒重，以及與千粒重關(guān)系緊密的穗長(zhǎng)和每穗實(shí)粒數(shù)的表型變異，篩選出優(yōu)異大粒資源，對(duì)大麥高產(chǎn)育種具有重要價(jià)值。本研究通過(guò)對(duì)江蘇沿海地區(qū)利用的179份大麥種質(zhì)資源穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重進(jìn)行分析，研究大麥種質(zhì)資源3性狀的表型變異及其相關(guān)性，篩選出優(yōu)異大麥種質(zhì)，以期為大麥產(chǎn)量育種提供一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)材料為江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所品種資源庫(kù)中的179份大麥種質(zhì)資源，為江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所近年來(lái)重點(diǎn)利用的親本資源，按棱形可分為152份二棱大麥品種和27份六棱大麥品種；按皮裸性可分為157份皮大麥品種和22份裸大麥品種。

1.2 處理設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)測(cè)定

試驗(yàn)分別于2014—2015年在江蘇沿?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園(金海農(nóng)場(chǎng))，2014—2015年和2015—2016年在江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)場(chǎng)土壤為壤性脫鹽潮土，土壤pH值7.8(脫鹽土)，江蘇沿?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園(金海農(nóng)場(chǎng))土壤為含鹽砂壤土，土壤pH值8.5(鹽土)，土壤有效氮、磷、鉀及鹽分離子含量見(jiàn)喬海龍等[9]。田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，每份材料種植1行，行長(zhǎng)1.5 m，每行45粒種子，行距30 cm，3次重復(fù)，水肥和田間管理同一般大田。大麥蠟熟期在田間每行選取20個(gè)穗子，測(cè)定穗長(zhǎng)和每穗實(shí)粒數(shù)，種子收獲后測(cè)定千粒重，金海農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)點(diǎn)僅進(jìn)行了千粒重的測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 大麥種質(zhì)資源穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重的簡(jiǎn)單描述分析

表1顯示了大麥種質(zhì)資源穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重的表型簡(jiǎn)單描述情況，大麥種質(zhì)資源穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重平均值分別為6.80 cm、32.39粒和39.18 g，三個(gè)性狀表型變異豐富，變幅分別為4.33～9.98 cm、22.27～69.43粒和21.32～56.05 g，變異系數(shù)分別為14.56%、35.60%和14.27%。大麥穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重的遺傳率都較高，分別為82.45%、95.82%和90.37%。穗長(zhǎng)在二棱大麥和六棱大麥中的平均值分別為6.85 cm和6.53 cm，差異不大，二棱大麥的每穗實(shí)粒數(shù)平均值為27.90粒，小于六棱大麥的57.71粒，但其千粒重平均值為40.74 g，大于六棱大麥的30.40 g。穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重三個(gè)性狀中，二棱大麥的變異系數(shù)均小于六棱大麥，表明六棱大麥的變異更豐富。

2.2 大麥種質(zhì)資源穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重的聚類(lèi)分析

利用大麥種質(zhì)資源數(shù)據(jù)進(jìn)行了大麥穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重三性狀間的相關(guān)性分析，結(jié)果如表2所示，千粒重與穗長(zhǎng)在二棱材料、六棱材料和總和中均呈顯著正相關(guān)，相關(guān)性分別為0.33、0.29和0.31；千粒重與每穗實(shí)粒數(shù)呈負(fù)相關(guān)，在六棱材料和總和材料中均呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.58和-0.69，在二棱材料中相關(guān)性不顯著。利用穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重3個(gè)表型性狀對(duì)大麥種質(zhì)資源進(jìn)行聚類(lèi)分析，將大麥種質(zhì)資源聚成4類(lèi)(圖1)。

表1 大麥種質(zhì)資源穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重簡(jiǎn)單描述統(tǒng)計(jì)

注：2015Y表示2015年金海農(nóng)場(chǎng)測(cè)定的數(shù)據(jù)，在最小值、最大值和平均值列中，穗長(zhǎng)的單位為cm，每穗實(shí)粒數(shù)的單位為粒，千粒重的單位為g。

2.3 大麥種質(zhì)資源不同聚類(lèi)穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重的特征分析

表3顯示了大麥不同聚類(lèi)亞群表型特征，聚類(lèi)1中材料數(shù)最多，達(dá)到123份，聚類(lèi)3中材料數(shù)最少，只有3份；聚類(lèi)1～3主要為二棱大麥，聚類(lèi)4主要為六棱大麥，裸大麥主要在聚類(lèi)2和聚類(lèi)4中；聚類(lèi)2中材料的穗長(zhǎng)最長(zhǎng)，其平均值為8.39 cm，聚類(lèi)4中材料的每穗實(shí)粒數(shù)最多，其平均值為59.42粒，聚類(lèi)3中材料的千粒重最高，其平均值為54.09 g。

表2 大麥種質(zhì)資源穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和 千粒重相關(guān)性分析

注：**表示相關(guān)性極顯著(P<0.01)。

圖1 基于穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重的 大麥種質(zhì)資源聚類(lèi)結(jié)果

表3 大麥種質(zhì)資源不同聚類(lèi)間穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù) 和千粒重的多重比較結(jié)果

注：同列數(shù)據(jù)后沒(méi)有相同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。

表4顯示了篩選的聚類(lèi)2中穗長(zhǎng)優(yōu)異，聚類(lèi)3中千粒重優(yōu)異和聚類(lèi)4中的每穗實(shí)粒數(shù)優(yōu)異的材料，篩選出的優(yōu)異材料大多引自外地，表明引進(jìn)資源在育種中的重要性。

3 討論

本研究通過(guò)對(duì)179份江蘇沿海地區(qū)利用的大麥種質(zhì)資源的穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重的分析，發(fā)現(xiàn)穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重遺傳率都在80%以上，三個(gè)性狀的變異系數(shù)分別為14.56%、35.60%和14.27%，表明該種質(zhì)群體在三性狀上遺傳變異廣泛，二棱大麥與六棱大麥在穗長(zhǎng)上差異不顯著，但六棱大麥每穗實(shí)粒數(shù)顯著高于二棱大麥，二棱大麥千粒重顯著高于六棱大麥，該結(jié)果與陳曉東等[6]、張新忠等[7]和Fox等[10]結(jié)果一致。

表4 大麥種質(zhì)資源中穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和 千粒重篩選出的優(yōu)異種質(zhì)

每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重是大麥產(chǎn)量的構(gòu)成因素，張英虎等[2]通過(guò)分析2007—2014年江蘇沿海地區(qū)二棱大麥品比材料，發(fā)現(xiàn)千粒重與產(chǎn)量相關(guān)性最高，其次是每穗實(shí)粒數(shù)。本研究結(jié)果顯示，大麥每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重在六棱大麥中呈極顯著負(fù)相關(guān)，但在二棱大麥中雖然呈負(fù)相關(guān)，但相關(guān)性不顯著，表明可以實(shí)現(xiàn)千粒重和每穗實(shí)粒數(shù)的協(xié)同提高。在二棱大麥中穗長(zhǎng)與每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重都呈極顯著正相關(guān)，該結(jié)果與前人研究結(jié)果一致[11-12]，因此，通過(guò)增加穗長(zhǎng)可以實(shí)現(xiàn)千粒重和每穗實(shí)粒數(shù)的協(xié)同提高，進(jìn)而提高大麥產(chǎn)量。

本研究利用穗長(zhǎng)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重將大麥資源聚成4類(lèi)，聚類(lèi)2中穗長(zhǎng)較長(zhǎng)，聚類(lèi)3中千粒重較大，聚類(lèi)4中每穗實(shí)粒數(shù)較多，由此進(jìn)一步優(yōu)選出了不同聚類(lèi)中的優(yōu)異材料13份。種質(zhì)資源的表型是目的，但基因型是基礎(chǔ)，許多研究者對(duì)大麥千粒重等性狀進(jìn)行了遺傳解析[13-15]。今后，在研究大麥種質(zhì)資源表型的基礎(chǔ)上，擬對(duì)該種質(zhì)的基因型進(jìn)行分析，從DNA分子水平解析大麥千粒重等性狀的遺傳變異，更好地為大麥育種服務(wù)。