王漢霞,單福華,田立平,馬巧云,張風廷
(北京市農林科學院,北京雜交小麥工程技術研究中心,北京100097)
摘要: 為進一步了解北京市冬小麥產量及主要農藝性狀的演變規律,為北京市冬小麥育種和生產提供借鑒,對2006- 2018 年北京市審定的49個小麥品種進行了產量、品質與抗病性分析。結果表明,北京市審定的小麥品種平均產量呈逐年遞增趨勢,平均每年增長63.11 kg. Hm-2;穗粒數呈逐年增長趨勢,其他農藝性狀均呈下降趨勢。主要農藝性狀與產量的相關程度為:穗粒數>穗數>千粒重>株高;各農藝性狀對產量的偏相關均為正值,偏相關程度表現為:穗粒數>穗數>千粒重>株高,3個產量構成因素對產量的偏相關達到極顯著水平;產量構成因素對產量的直接通徑系數均為正值,大小順序為:穗粒數>穗數>千粒重;審定品種的容重、蛋白質和濕面筋含量均高于中筋小麥品質分類標準,有7個小麥品種達到強筋標準,有51. 02%小麥品種的面團穩定時間低于中筋小麥品質分類標準,故下一步應把提高面團穩定性作為提高小麥品質育種的主攻方向。在審定的小麥品種中,只有中麥12兼抗條銹病、葉銹病和白粉病3種病害,京冬17等9個品種兼抗條銹病和葉銹病,農大413兼抗條銹病和白粉病,中麥1197兼抗葉銹病和白粉病。由此可見,北京市小麥品種產量的提高應在保持適宜單位面積穗數的基礎上,增加穗粒數,提高千粒重,同時進一步引進新的抗病、種質資源,以培育高產、、多抗的小麥新品種。
關鍵詞: 北京;小麥;綜合性狀;相關分析
在我國,小麥是僅次于玉米和水稻的第三大糧食作物,是主要的商品糧和戰略儲備糧,發展小麥生產對保障國民經濟發展和生活水平具有重要意義。我國人多地少矛盾突出,小麥育種者始終把產量作為要選擇目標。北部冬麥區是我國冬小麥的主要產區之一,北京地區育成的小麥品種不僅在該地區生產上占主導地位,而且作為重要親本資源在廣泛應用。
分析小麥主要農藝產量性狀的演變規律,對促進小麥育種和遺傳改良具有重要意義。國內外
已有許多學者就不同地區小麥品種演變規律進行了大量研究。周陽等分析了1965年以來北部冬麥區育成的10個主栽品種,指出品種產量年遺傳進展為64.63 kg. hm-2或1. 20%,穗粒數有所增加,千粒重和收獲指數大幅度提高。楊洪強等分析了1982- 2010年河南省旱地小麥品種主要農藝性狀的演變特點,指出河南省旱地小麥品種產量的提高是在保證穗數的基礎上,通過增加穗粒數、提高千粒重來實現的。張中州等分析了2005-2012年河南省審定的半冬性小麥品種狀況,提出小麥育種和高產栽培應在大群體的基礎上,主攻千粒重,將大群體與大穗相結合,同時注意產量三要素的協調發展。高明輝等分析了2001- 2009 年北部冬小麥的生育期和產量變化,指出選育生育期較短但生殖生長階段較長千粒重大的高產品種是該地區小麥品種的改良方向。溫輝芹等分析了山西省近年審定的41個小麥品種的產量、品質和抗病性,指出小麥品種產量總體呈逐步上升趨勢,應把面團穩定時間作為品質育種的主攻方向,需要引進抗病資源,同步提高產量和品質水平。
近年來,北京市審定了幾十個小麥品種,但對這些品種主要農藝性狀的演變規律少有研究。為此,本研究對2006- 2018 年北京市審定的49個冬小麥新品種的區域試驗數據進行了分析,以探究近13年北京市小麥產量及主要農藝性狀的演變規律,為北京市小麥新品種選育提供參考依據。
1材料與方法
1.1 試驗材料
試驗材料為2006- 2018年北京市農作物品種審定委員會審定的49 個冬性小麥品種(去掉兩個特用小麥品種:農大3753 和紫糯麥1號;2016年沒有審定品種),其中節水小麥品種26 個,對照品種為京冬8號;高肥水小麥品種23個,2006- 2013 年對照品種為京411,2014年以后對照品種改為中麥175。審定品種名稱來源于每年編寫的農作物審定品種目錄,產量、主要農藝性狀和品質性狀相關數據為該品種參加北京市區域試驗的平均值。
歷年北京市冬小麥區域試驗品種抗病性鑒定由農業科學院植物保護研究所主持完成,采
用人工接種鑒定。每個品種播1 m行長,行間距33 cm,中間設接種行,每20個品種設一個誘發行(高感對照品種),田間管理采用高肥水,以促進發病。供試的條銹病混合國鑒定菌系由農業科學院植物保護研究所提供的當前主要條銹菌小種或致病類型,即CYR28、CYR30、CYR31、CYR33、CYR34、水4、17100①、17133①、17150、17565、17586.17591.17599和18201-4-1,每年4月中旬人工接種感病品種誘發行,在銘賢169充分發病(旗葉嚴重度達到80%以上,普遍率100%)后調查;葉銹菌小種為PHT和THT,按1g葉銹菌:1000mL無毒輕量礦物油的比例于4月中旬均勻噴霧接種到誘發行,晾干2 h后噴水保濕16 h,5月下旬、6月上旬調查;白粉菌為混合菌株(其毒性為V1a、 Vle、V3a、V3b、V3c、V3f、V3e、V4a、V4b、V5a、V6、V7、V8、V17、V19、V25、V30、V34和VXBD),分別于11月中旬、3月中旬接種,5月中旬和下旬各調查一次。銘賢169(銹病)和京雙16(白粉病)為高感對照品種。鑒定方法和調查記載標準參見《小麥抗病蟲性評價技術規范》系列標準(NY/T1443-2007)。
1.2分析方法
數據采用Excel 2007和DPS v7. 05軟件進行統計分析。
2結果與分析
2.1產量及主要性狀的變化趨勢
從表1可以看出,2006- 2018年北京市審定的冬小麥品種平均產量總體呈逐步上升趨勢,但
是上升趨勢不大,且年度間波動較大。與對照品種相比,審定品種的增產幅度逐年上升趨勢明顯,增幅為1.91%~9.64%,平均增幅為6. 12%。線性擬合結果表明,2006- 2018年期間北京市審定的冬小麥品種的平均產量為5847. 11 kg. Hm-2,年增長63. 11 kg . hm-2 ,2017年高,達7 548. 30kg. hm-2,比2006年增產24. 03%。
2006-2018年小麥品種的穗粒數總體呈上升趨勢,年增長率為0.09%;株高、穗數和千粒重總體上均呈下降趨勢,年平均分別減少0.27%、0.61%和0.22%。產量構成要素中,穗數的變異系數大,其次為穗粒數和千粒重(表1)。
2.2 產量與主要農藝性狀間的相關性分析
表2結果表明,各農藝性狀均與產量呈極顯著正相關,但相關程度不同,大小順序為穗粒數
(0.6945)>穗數(0.572 2)>千粒重(0.4756)>株高(0.439 7);各性狀之間也都呈正相關,其中千粒重和穗數與株高的相關性達到極顯著水平。這說明,穗粒數和穗數是北京市小麥產量增加的主要因素。在育種時,需要協同考慮穗粒數和穗數,兼顧千粒重,使產量三要素協調發展。同時,株高相對較高的品種,穗數較多,千粒重較高。
2.3產量與主要農藝性狀間的偏相關性分析
偏相關分析結果(表3)表明,產量構成因素與產量之間呈極顯著正相關,穗粒數與產量偏相
關程度高(r=0.7105),穗數次之(r=0.599 5),千粒重小(r=0.450 8),但穗數、穗粒數、千粒重之間均呈負向偏相關,說明它們之間存在相互制約關系。
2.4 產量與主要農藝性狀的通徑分析
通徑分析結果(表4)表明,株高、穗數、穗粒數和千粒重對產量均具有直接的正向效應,對產
量直接貢獻的大小依次為穗粒數(P3=0.5284)>穗數(P2=0. 417 0)>千粒重(P4=0. 299 4)>株高(P1=0.009 7),這與相關分析和偏相關分析得到的趨勢是一-致的。由間接通徑系數可知,各因素對產量的間接作用的大小和程度不盡相同,其中株高-→穗數→產量的間接正向效應大,株高→千粒重→產量的間接正向效應次之,效應小的是穗粒數→株高→產量。因此,北京地區冬小麥品種的育種目標應是提高穗粒數,增加穗數,穩定千粒重。
2.5品質性狀分析
從表5可以看出,近12年來北京市審定小麥品種容重平均值為790. 47 g.L-1,蛋白質平均
含量為15. 46%,濕面筋平均含量為34. 76%,面
團平均穩定時間為4.62 min。其中,有5個品種的蛋白質含量大于14%,濕面筋含量大于30%,
面團穩定時間大于9.00min,達到強筋小麥標準,這5個品種分別為中優206、京花9號、農優3號、中麥14、農大5363,占比為10. 20%;有19個品種的蛋白質含量為14. 40%~17.04%,濕面筋含量為31. 20%~ 39.10%,面團穩定時間為3.00~7.80 min,達到了中筋小麥標準,占比為38.78%;有25個品種的面團穩定時間低于3. 00min,未達到中筋小麥標準,占比為51. 02%。面團穩定時間的變異系數大,說明改良的空間較大。農大5363的濕面筋含量高達42. 50%,蛋白質含量達到18.71%,中優206的面團穩定時間高達41.00 min.合理利用這些品種的優異性狀.組配雜交種,對提高北京市小麥的品質具有重要意義。
2.6抗病性分析
2.6.1條銹病抗性
從表6和表7可知,49個審定品種中,抗條銹病的品種有21個,占42.86%;感病品種有28
個,占57.14%。抗病品種中,有6個品種條銹病的抗性達到高抗,分別為京冬17、中麥12、農大多系1號、中麥533、中麥14和科遺6259,占所有審定品種的12. 25%;京冬18、京冬20、中優206、農大413等15個品種達到中抗,占所有審定品種的30.61%;28個感病品種中,16個品種達到中感,12個品種高感,占比分別為32. 65%和24.49%。
2.6.2 葉銹病抗性
從表6和表7可知,49個品種中,抗葉銹病的品種有16個,占32. 65%;感病品種有33個,
占67.35%。在抗病品種中,京冬23、農大多系1號、中麥1197和中麥3284這4個品種表現高抗;京冬18、京冬20、中麥12、京花9號等11個品種表現中抗.分別占比為8.16%和24. 49%;33個感病品種中,9個品種表現中感,24個品種表現高感,分別占比為18. 37%和48. 98%。表明近年來北京市審定的小麥品種對葉銹病抗性較差。
2.6.3 白粉病抗性
從表6和表7可知,49個品種中對白粉病表現感病的品種有46個(93. 88%),僅有3個品種
表現抗病,其中2個品種表現高抗(農大413和中麥12),占4.08%,1個品種表現中抗(中麥1197),占2. 04%;有28個品種表現中感,占59.18%;18個品種表現高感,占34. 70%。感病品種數目遠遠高于抗病品種,說明2006 - 2018年北京市審定的小麥品種對白粉病抗性普遍較差。
通過抗病性鑒定發現,在49個審定小麥品種中,兼抗條銹病和葉銹病的有9個品種,分別為京
冬17、京冬18、農大多系1號、航麥901、農大5363、農大68412、囤麥378、農大5181、京麥8號;兼抗條銹病和白粉病的只有農大413;兼抗葉銹病和白粉病的僅有中麥1197; 只有中麥12表現為兼抗條銹病、葉銹病和白粉病。
3討論
2006-2018年.北京市審定的小麥品種的平地產量總體呈上升趨勢,但年度間有波動,尤其在
2012和2013年,這可能與當年不利的氣候條件有關(2012年1月下旬至2月中旬,北京平均氣溫較常年同期偏低20C,部分抗寒性較差的品種凍害較重、產量降低;2013年冬前積溫不足造成分蘗數減少,且6月份氣溫偏低、日照偏少,影響小麥灌漿,產量降低)。線性擬合結果表明,北京市審定的小麥品種的平均產量年遞增63.11kg. hm-2 ,除穗粒數外,穗數、千粒重及株高呈逐年下降趨勢,這與蔣進等的研究結果一致。而張中州等的研究表明,2005-2012年河南省審定的半冬性小麥品種各農藝性狀年際變化規律中株高和千粒重呈逐年上升趨勢,穗數和穗粒數呈逐年下降趨勢。這差異可能與研究對象的冬春性以及生態環境不同有關。張俊靈等認為,北部冬麥區旱地小麥主要農藝性狀演變趨勢為株高降低,穗粒數略有減少,有效穗數和千粒重呈逐漸增加趨勢,這與本研究的結果不太一致,這可能與試驗點的單-選擇(僅選長治區試點)和旱地的土壤條件有關。產量構成三要素中,變異系數大小順序為穗數>穗粒數>千粒重,說明北京市近年來小麥品種演變過程中,穗數對提升產量潛力大。
相關分析表明,穗粒數與產量的關系為密切,所有農藝性狀與產量的關系均呈正相關,這表明穗粒數是北京市小麥產量增加的主要因素。產量三要素對產量的直接通徑系數均為正值,對產量直接貢獻的大小依次為穗粒數>穗數>千粒重,與偏關分析得到的趨勢一致 ,這與孟麗梅等的研究結果不太一-致,這可能與研究對象和麥區生態環境不同以及旱地小麥少澆水有關。本研究發現,2006- 2018年北京市審定的冬小麥品種產量潛力的提高主要是因為穗粒數的提高,但是千粒重與穗數均與產量呈正相關關系。而張中州等認為,穗粒數是河南省小麥產量提高的制約因素,主要以增加單位面積穗數和千粒重來獲取高產,與本研究的結果不--致,這可能是研究對象不同造成的,本研究中主要以北京市冬小麥品種為研究對象,而前者是針對河南省半冬性小麥品種做的分析。偏相關分析和通徑分析結果均為正向效應,說明產量三要素比較協調,與溫輝芹等旱地小麥的表現一致。這說明在目前的栽培管理條件下,北京市選育的小麥品種主要是以增加穗粒數和單位面積穗數來獲取高產,這要求育種者在選育新品種時,要注意選育大穗與多穗型大群體小麥品種相結合,同時注意產量三要素的協調發展。
北京近年審定小麥品種中有19個為中筋小麥品種,只有5個小麥品種達到了強筋小麥標準,
其中中優206穩定時間41.0 min,拉伸面積191cm2,大抗延阻力804 E. U,面包體積810 mL,面包評分84.5分。49個品種中,97.96%的品種蛋白質含量超過30. 00%,95.92%的品種濕面筋
含量超過30. 00%,但面團穩定時間較短,平均時間為4.62min,有25個品種的面團穩定時間小于3.00 min,未達到中筋小麥標準,占審定品種數的51.02%。因此應把提高面團穩定性作為提高小麥品質的主攻方向。
小麥條銹病、葉銹病和白粉病是影響小麥生產的主要病害,審定的49個小麥品種中,只有中麥12高抗條銹病和白粉病,中抗葉銹病;11個小麥品種兼抗兩種病害;只有3個小麥品種對白粉病表現抗性,因此北京市審定的小麥品種整體對白粉病抗性表現較差,應重視抗白粉病小麥品種的選育。培育高產、、多抗小麥新品種是今后北京市小麥新品種培育的主要發展方向。