黃淮南片冬小麥品種（系）主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀綜合分析

齊雙麗，李 偉，魏雅紅，張文才，胡彥奇，廖平安

（1. 漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 漯河 462300；2. 漯河市氣象局，河南 漯河 462300；3. 舞陽(yáng)縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，河南 漯河 462400）

小麥?zhǔn)俏覈?guó)第二大口糧作物，是唯一與糧食“十三連增”保持同步的主要糧食作物，在保障我國(guó)糧食安全和推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展中具有重大作用。我國(guó)是全球氣候變化的敏感區(qū)和影響顯著區(qū)，近年來(lái)氣候變化和極端事件（自然災(zāi)害、病蟲(chóng)害、疫情）頻發(fā)，給農(nóng)業(yè)造成嚴(yán)重的威脅。優(yōu)良小麥品種（系）是糧食生產(chǎn)的根本，應(yīng)按生態(tài)區(qū)域選育優(yōu)質(zhì)品種，開(kāi)發(fā)小麥種植資源。在不同年份及生產(chǎn)條件下，分析小麥品種主要農(nóng)藝性狀及品質(zhì)性狀的關(guān)系及演變規(guī)律，為育種確定方向，對(duì)加快培育推廣具有突破性小麥新品種，進(jìn)一步夯實(shí)國(guó)家糧食安全具有重要意義。

黃淮南片冬麥區(qū)是我國(guó)小麥的主產(chǎn)區(qū)和高產(chǎn)區(qū)，橫跨河南、安徽、江蘇、陜西4 省，常年小麥種植面積866.7 萬(wàn)hm，占全國(guó)小麥種植面積的30%，該生態(tài)區(qū)適宜培育高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)中強(qiáng)筋小麥品種。國(guó)家黃淮南片冬小麥區(qū)試驗(yàn)新品種（系），是研究小麥綜合特性的典型樣本，但目前對(duì)此麥區(qū)的主要農(nóng)藝性狀與品質(zhì)性狀的綜合分析較少。王蓉等、李立群等、付亮等、胡衛(wèi)國(guó)等僅對(duì)不同年份黃淮南片品種（系）的品質(zhì)性狀進(jìn)行分析。張斌等和歐行奇等分別對(duì)黃淮南片麥區(qū)小麥抗赤霉病和抗倒春寒進(jìn)行分析。杜曉宇等對(duì)黃淮南片新育成小麥品種（系）主要性狀的綜合性分析。

本研究以2017—2021 年國(guó)家良種聯(lián)合攻關(guān)黃淮南片水地組冬麥區(qū)38 個(gè)生產(chǎn)試驗(yàn)參試小麥品種（系）為材料，采用描述統(tǒng)計(jì)、相關(guān)和偏相關(guān)分析主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀的變化及相關(guān)關(guān)系，分析影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的主要性狀，通過(guò)譜系分析品種（系）間的關(guān)系及種質(zhì)資源利用情況，以期為新品種（系）評(píng)價(jià)和新品種選育提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

材料為2017—2021 年國(guó)家良種聯(lián)合攻關(guān)黃淮南片水地組生產(chǎn)試驗(yàn)的38 個(gè)小麥品種（系），其中2017—2018 年參試材料8 份，2018—2019 年參試材料7 份，2019—2020 年材料11 份，2020—2021 年參試材料12 份（表1）。

表1 2017—2021 年參試小麥品種(系)

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

參試的38 個(gè)小麥品種（系）主要性狀的數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)種業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)（http://202.127.42.145/bigdataNew/）以及2017—2021 年每年度國(guó)家良種聯(lián)合攻關(guān)黃淮南片生產(chǎn)試驗(yàn)總結(jié)報(bào)告。其中生育期、株高、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量、抗倒伏性（以倒伏程度≤3 級(jí)或倒伏面積≤40%的試驗(yàn)點(diǎn)比率表示）7 個(gè)農(nóng)藝性狀取其平均值，蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、穩(wěn)定時(shí)間、吸水率、最大拉伸阻力和拉伸面積6 個(gè)品質(zhì)性狀取最大值。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

利用Microsoft Excle 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及作圖，利用SPSS 25.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述及相關(guān)和偏相關(guān)分析軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣候條件對(duì)試驗(yàn)及小麥生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2017—2018 年小麥從播種到收獲遇到多種惡劣天氣，播前長(zhǎng)期陰雨導(dǎo)致遲播、出苗后持續(xù)干旱、春季倒春寒、灌漿期陰雨寡照及雨后高溫逼熟，造成生育期縮短，產(chǎn)量三要素均有所下降，產(chǎn)量和品質(zhì)受到影響。2018—2019 年基本沒(méi)有經(jīng)歷特殊災(zāi)害性天氣，且病害較輕，對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育有利，是豐產(chǎn)、高產(chǎn)的年份。2019—2020 年秋季降水偏多，屬于暖冬年份，小麥整體發(fā)育偏快，生育進(jìn)程提前，但倒春寒頻發(fā)，銹病整體較重，產(chǎn)量三要素表現(xiàn)為有效穗略減或持平，穗粒數(shù)減少，千粒質(zhì)量增加。2020—2021 年，越冬期大部分試點(diǎn)遭遇強(qiáng)冷寒潮天氣，返青期發(fā)生晚霜凍害，拔節(jié)至孕穗期雨水充足，田間紋枯病整體較重，灌漿期部分試點(diǎn)遭遇大風(fēng)降雨出現(xiàn)倒伏，小麥生長(zhǎng)發(fā)育期間氣象條件對(duì)小麥產(chǎn)生的影響整體利大于弊，對(duì)產(chǎn)量三要素的影響為有效穗減少，穗粒數(shù)持平或增加，千粒質(zhì)量增加。

2.2 主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀的變異性分析

由表2 可知，黃淮南片麥區(qū)產(chǎn)量水平整體較高，產(chǎn)量可達(dá)到7 800 kg·hm，有穗數(shù)在600 萬(wàn)·hm左右，穗粒數(shù)在34 粒·穗左右，千粒質(zhì)量在44 g 左右，產(chǎn)量三要素較為協(xié)調(diào)。38 個(gè)小麥品種（系）2017—2021 年間主要農(nóng)藝性狀變異系數(shù)為平均產(chǎn)量＞株高＞非嚴(yán)倒伏點(diǎn)比例＞有效穗＞千粒質(zhì)量＞穗粒數(shù)＞生育期。其中，產(chǎn)量整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，變異系數(shù)最大，表明產(chǎn)量易受栽培環(huán)境和氣象條件影響，遺傳力較小。株高呈上升趨勢(shì)，且變異系數(shù)較大。不同品種間生育期變異系數(shù)最小，在不同的生態(tài)條件和氣象條件下影響較小，遺傳力大。產(chǎn)量三要素中，穗粒數(shù)變異系數(shù)較小，在不同的環(huán)境下較容易獲得穩(wěn)定遺傳。因此，通過(guò)改良變異系數(shù)較大的有效穗和千粒質(zhì)量對(duì)增加小麥產(chǎn)量更有效。主要品質(zhì)指標(biāo)變異系數(shù)排序?yàn)椋悍€(wěn)定時(shí)間＞最大拉伸阻力＞拉伸面積＞蛋白質(zhì)含量＞濕面筋含量＞吸水率＞容重，表明品種間容重差異小，且該性狀能夠穩(wěn)定遺傳，穩(wěn)定時(shí)間變異系數(shù)最大，可通過(guò)改良穩(wěn)定時(shí)間改善小麥品質(zhì)類型。

表2 2017—2021 年參試品種（系）性狀描述統(tǒng)計(jì)

參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《小麥品種品質(zhì)分類》（GB/T 17320—2013）規(guī)定，可將參試的38 個(gè)小麥品種（系）可分強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋和中筋小麥，也可依據(jù)2017 年國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)印發(fā)的主要農(nóng)作物品種審定標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)家級(jí))對(duì)優(yōu)質(zhì)品種劃分標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)分為優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋、強(qiáng)筋，優(yōu)質(zhì)中強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋，優(yōu)質(zhì)中筋、中筋（表3、圖1），所占比例依次為5.3%，15.8%，18.4%，31.6%，23.7%，36.8%，優(yōu)質(zhì)麥占比56.3%，中筋類型占比46.0%，目前中筋麥仍是黃淮南片麥區(qū)主導(dǎo)類型。

圖1 參試小麥品種（系）品質(zhì)類型

表3 小麥品種的品質(zhì)指標(biāo)

2.3 參試品種（系）主要農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)性狀間相關(guān)和偏相關(guān)分析

對(duì)參試的小麥品種（系）進(jìn)行相關(guān)性分析（表4），結(jié)果表明在與產(chǎn)量間的關(guān)系中，株高（=0.678）與產(chǎn)量達(dá)到極顯著正相關(guān)，與有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量呈正相關(guān)，這可能是隨著株高的增加在一定程度上促進(jìn)了成穗數(shù)、粒質(zhì)量和生物產(chǎn)量的增加，從而提高了產(chǎn)量?？沟狗耘c產(chǎn)量顯著相關(guān)（=0.322），抗倒伏性與千粒質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)（=0.427），小麥倒伏主要出現(xiàn)在灌漿期，較好的抗倒特性能夠延長(zhǎng)灌漿時(shí)間，促進(jìn)粒質(zhì)量的增加，進(jìn)而提高產(chǎn)量。品質(zhì)性狀中容重（=0.534）與產(chǎn)量達(dá)到極顯著正相關(guān)，這可能是受到容重與有效穗（=0.397）、株高（=0.525）分別達(dá)到顯著和極顯著正相關(guān)關(guān)系的疊加促進(jìn)作用影響。蛋白質(zhì)含量與產(chǎn)量（=0.434）和濕面筋含量（=0.774）呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，除與穗粒數(shù)呈較弱負(fù)相關(guān)外，與其他各性狀間均呈正相關(guān)關(guān)系。吸水率與產(chǎn)量（=0.408）、株高（=0.347）、容重（=0.331）呈顯著正相關(guān)，除與有效穗數(shù)呈較弱負(fù)相關(guān)外，與其他各性狀間均呈正相關(guān)關(guān)系。產(chǎn)量三要素之間，有效穗數(shù)（=-0.686）與穗粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，有效穗數(shù)（=-0.427）與千粒質(zhì)量之間呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，千粒質(zhì)量與穗粒數(shù)之間呈較弱正相關(guān)。生育期（=-0.371）與抗倒伏性呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與穗粒數(shù)（=0.385）呈顯著正相關(guān)關(guān)系，生育期較長(zhǎng)的品種易形成大穗，同時(shí)也容易面臨后期倒伏的問(wèn)題。

農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀之間存在較強(qiáng)相關(guān)關(guān)系的有，千粒質(zhì)量與最大拉伸阻力（=-0.441）及拉伸面積（=-0.393）均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，達(dá)到極顯著和顯著水平?？沟狗耘c品質(zhì)性狀中的濕面筋含量及最大拉伸主力分別呈顯著正相關(guān)、顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。品質(zhì)性狀之間容重（=0.331）與吸水率呈顯著正相關(guān)，濕面筋與蛋白質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，穩(wěn)定時(shí)間與最大拉伸阻力（=0.795）和拉伸面積（=0.742）均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，最大拉伸阻力（=0.892）和拉伸面積均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。

為了排除其他因素的影響，真實(shí)反映2 個(gè)性狀之間關(guān)系，進(jìn)一步做偏相關(guān)分析。由偏相關(guān)分析結(jié)果（表4 右上部分）表明，農(nóng)藝性狀中產(chǎn)量與產(chǎn)量三要素之間均呈正相關(guān)關(guān)系，且與有效穗（=0.51）和穗粒數(shù)（=0.50）之間達(dá)到極顯著水平。產(chǎn)量三要素之間，有效穗與穗粒數(shù)（=-0.778）和千粒質(zhì)量（=-0.694）均呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)，千粒質(zhì)量（=-0.503）與穗粒數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。株高和抗倒伏性之間呈顯著負(fù)相關(guān)，但均與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)（=0.670，0.514）。產(chǎn)量與濕面筋含量（=-0.449）和蛋白質(zhì)含量（=0.481）均達(dá)到顯著水平，株高與濕面筋含量（=0.507）和蛋白質(zhì)含量（=-0.435）的相關(guān)性分別達(dá)到極顯著和顯著水平；生育期與蛋白質(zhì)含量（=0.389）和穩(wěn)定時(shí)間（=-0.398）分別呈顯著正相關(guān)和負(fù)相關(guān)關(guān)系。品質(zhì)性狀之間存在較強(qiáng)相關(guān)關(guān)系的有，濕面筋含量與蛋白質(zhì)含量（=0.864）呈極顯著正相關(guān)，最大拉伸阻力與蛋白質(zhì)含量和穩(wěn)定時(shí)間相關(guān)性均達(dá)到顯著水平（=-0.404，0498），拉伸面積（=0.704）與最大拉伸阻力之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。

表4 2017—2021 年參試小麥品種（系）的農(nóng)藝和品質(zhì)性狀相關(guān)和偏相關(guān)分析

2.4 高頻使用親本統(tǒng)計(jì)

系譜分析對(duì)研究品種（系）間親緣關(guān)系和品種選育規(guī)律具有重要作用。由參試材料親本組合（表1）可知，除‘洛麥33’是利用太谷核輪回選擇獲得的品系外，其余37 份材料均是由品種間雜交獲得，從37份材料篩選出4 個(gè)高頻直接利用的親本（表5），其中以‘周麥16’為親本，育成‘濮麥168’、‘渦麥505’、‘天麥160’、‘渦麥303’、‘漯麥39’共5 個(gè)品種（系），占比13.51%；以‘鄭麥7698’為親本，育成‘鄭 麥6694’、‘漯 麥39’、‘天 麥196’、‘皖 墾 麥1720’、‘鄭麥1835’共5 個(gè)品種（系），占比13.51%；以‘萊州137’和‘淮麥18’為親本均育成3 個(gè)品種（系），占比8.11。綜上可知，小麥育種仍然以傳統(tǒng)育種手段為主，且品種遺傳基礎(chǔ)較為狹窄。

表5 高頻利用親本及育成品種（系）

3 結(jié)論與討論

小麥主要農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)性狀較多，且性狀間存在著復(fù)雜的相關(guān)關(guān)系。郭鳳芝等和張華崇等分別對(duì)山東2001—2017 年、湖北2001—2020年審定小麥品種的農(nóng)藝、產(chǎn)量和品質(zhì)性狀分析表明，隨年份增加產(chǎn)量和有效穗呈增加趨勢(shì)，與本研究結(jié)果一致。李愛(ài)國(guó)等分別對(duì)黃淮南片2001—2012年國(guó)審小麥品種和2001—2020 年河南省審定小麥品種的產(chǎn)量進(jìn)行分析，黃淮南片主要是有效穗和千粒質(zhì)量的增加促進(jìn)小麥產(chǎn)量的提高，千粒質(zhì)量和穗粒數(shù)的增加促進(jìn)河南省小麥單產(chǎn)的提高。產(chǎn)量與品質(zhì)指標(biāo)間也存在一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，本研究中產(chǎn)量與面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間呈較弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系，但也有高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的品種（系）如研究中高產(chǎn)小麥品種‘中麥7152’各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)達(dá)到優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)。因此，進(jìn)一步改良高產(chǎn)品種的品質(zhì)或提高優(yōu)質(zhì)品種的產(chǎn)量都是可行的。

本研究相關(guān)和偏相關(guān)分析中，株高與產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，產(chǎn)量與蛋白質(zhì)含量，蛋白質(zhì)含量與濕面筋含量，穩(wěn)定時(shí)間與最大拉伸阻力，最大拉伸阻力與拉伸面積有顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系。茹振鋼等對(duì)黃淮麥區(qū)小麥品種的高產(chǎn)潛力與實(shí)現(xiàn)途徑分析指出，提高莖稈強(qiáng)度，強(qiáng)化穗層和葉層分離，改善株型結(jié)構(gòu)，是大幅提高小麥生物產(chǎn)量進(jìn)而提高小麥單產(chǎn)的重要途徑，育種家對(duì)株高的選擇開(kāi)始從矮桿變?yōu)橹懈邨U，株高每提高10 cm，小麥畝產(chǎn)相應(yīng)增加40～50 kg。曹亞偉等指出，株高控制在70～80 cm 利于河南省小麥高產(chǎn)。曹延杰等分析指出，河南省小麥品種的株高大部分在80 cm 左右，已接近最適株高上限。封超年等對(duì)高產(chǎn)小麥株型指標(biāo)體系研究指出，株高85 cm 左右，穗下節(jié)間相對(duì)長(zhǎng)度45%以上是長(zhǎng)江中下游小麥的理想株型。陳次娥等研究表明，株高85 cm 適合江蘇淮南麥區(qū)獲得高產(chǎn)。宋建民等研究表明，山東省審定的小麥品種株高75～80 cm 更容易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。蔣進(jìn)等研究表明，適當(dāng)增加株高可以提高小麥面筋質(zhì)量，顯著提高面團(tuán)烘烤品質(zhì)。本研究中，株高與濕面筋、容重、吸水率、穩(wěn)定時(shí)間成正相關(guān)關(guān)系，適當(dāng)?shù)脑黾又旮邔?duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)有正向促進(jìn)作用。

品質(zhì)指標(biāo)中，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間的變異系數(shù)最大（表2），這與杜曉宇等對(duì)黃淮南片2017—2019 年新育成小麥品種品質(zhì)分析結(jié)果一致。這說(shuō)明黃淮南片小麥面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間遺傳基礎(chǔ)多樣性，改良潛力大。其次是最大拉伸阻力和拉伸面積，而穩(wěn)定時(shí)間又與最大拉伸阻力和拉伸面積極顯著正相關(guān)（表4）。面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間是制約小麥品質(zhì)主要指標(biāo)。本研究也表明，改良穩(wěn)定時(shí)間對(duì)提升小麥品質(zhì)類型具有重要作用。黃淮南片是培育和生產(chǎn)高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)中強(qiáng)筋小麥品種生態(tài)適宜區(qū)，現(xiàn)階段的育種目標(biāo)是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、專用。本研究中38 份參試材料，優(yōu)質(zhì)麥占比56.3%，河南區(qū)域占44.4%＞安徽區(qū)域33.3%＞江蘇區(qū)域16.7%，表明優(yōu)質(zhì)麥種質(zhì)來(lái)源廣泛。這與朱保磊等認(rèn)為河南優(yōu)質(zhì)品種的種質(zhì)資源來(lái)源狹窄，且主要來(lái)自‘小偃6號(hào)’不一致。黃淮南片麥區(qū)3 種主要品質(zhì)類型中，中筋麥(占比46.0%)仍是黃淮南片麥區(qū)主導(dǎo)類型。

黃淮麥區(qū)跨度大，有獨(dú)特的生態(tài)條件和多樣的品種類型，種質(zhì)資源豐富。由于國(guó)內(nèi)育種進(jìn)程加快，新品種選育仍以品種間雜交為主，種質(zhì)資源集中，同質(zhì)化嚴(yán)重，導(dǎo)致遺傳多樣性降低。宋曉霞等和李愛(ài)國(guó)等分別分析了2009—2017 年以及2017—2018年度黃淮南片參試品種（品系）系譜表明，骨干親本均是周麥系類和百農(nóng)系列。本研究中38 份參試材料，其中37 份均采用傳統(tǒng)雜交育種手段，系譜分析表明‘周麥16’和‘鄭麥7698’為高頻利用親本，分別育成5 個(gè)品種（系）。這些高頻利用親本對(duì)提高小麥產(chǎn)量，保障糧食安全做出了重要貢獻(xiàn)，但其加工品質(zhì)一般，抗病基因較為單一，這是不斷加大生產(chǎn)和推廣上存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)。小麥產(chǎn)量和品質(zhì)受多種因素綜合影響，除了外在栽培條件和氣象因素外，培育良種，豐富種質(zhì)資源發(fā)現(xiàn)和高效利用是關(guān)鍵的內(nèi)在要素。因此，利用具有優(yōu)良基因的麥類近緣植物，通過(guò)物種間遠(yuǎn)緣雜交和基因工程等手段創(chuàng)制新的種質(zhì)資源是解決同質(zhì)化問(wèn)題的有效途徑。

黃淮南片麥區(qū)品質(zhì)類型仍以中筋為主，優(yōu)質(zhì)麥資源豐富，產(chǎn)量水平較高，呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，產(chǎn)量變幅為7 279.5～8 320.5 kg·hm，有效穗數(shù)變幅為598.5～627.0 萬(wàn)穗·hm，穗粒數(shù)變幅為33.8～35.3 粒，千粒質(zhì)量變幅為42.9～46.2 g。產(chǎn)量三要素中，有效穗變異系數(shù)較大，說(shuō)明增加有效穗數(shù)，并協(xié)調(diào)千粒質(zhì)量和穗粒數(shù)之間的關(guān)系，能夠有效提高產(chǎn)量；生育期以220 d為宜，株高選擇以80～85 cm 為宜，適當(dāng)提高株高能夠提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)性狀，但需兼顧莖桿強(qiáng)度的提高；改良面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間是提升品種品質(zhì)的關(guān)鍵因素。在今后的育種中，拓寬種質(zhì)資源渠道，發(fā)掘利用優(yōu)質(zhì)種子資源，采用多種育種手段，聚合多種優(yōu)質(zhì)基因，提高綜合抗病能力，實(shí)現(xiàn)種質(zhì)資源遺傳多樣化仍需要繼續(xù)深入研究。