春小麥穗發(fā)芽影響因素及特性研究

車京玉，王巖，李長輝，馬勇，高鳳梅，張起昌，劉寧濤，鄒東月，田超，邵立剛*

(黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院克山分院，黑龍江克山161606)

摘要：研究對不同春小麥新品種、不同收獲期、溫度、降落值對春小麥穗發(fā)芽和籽粒發(fā)芽的影響。試驗結(jié)果表明：不同品種克春1號、克旱21號、克豐12號與克旱15號穗發(fā)芽率抗性差異較大，收獲期對發(fā)芽率影響較大，收獲越晚發(fā)芽越嚴重。各小麥品種在15℃條件下的籽粒平均發(fā)芽率比20℃條件下低，尤其是收獲越晚時較高的溫度對發(fā)芽更適宜。不同小麥品種降落值大小不同，與穗發(fā)芽率呈負相關(guān)。本研究可為選育抗穗發(fā)芽品種提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：春小麥；收獲期；溫度；降落值；穗發(fā)芽

收稿日期：2015-05-26

基金項目：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系小麥東北綜合試驗站資助項目(CARS-3)；黑龍江省農(nóng)科院創(chuàng)新工程重點項目(2013ZD008)。

作者簡介：車京玉(1971-)，女，副研究員，主要從事春小麥遺傳育種與栽培研究；E-mail:cryu1122@163.com。

小麥收獲前穗發(fā)芽是世界性災害，影響因素有收獲前降雨、溫度和品種等。穗發(fā)芽在世界各國及我國各地每年都有不同程度地發(fā)生，造成產(chǎn)量的損失尚在其次，造成小麥種子和原糧的質(zhì)量下降尤為嚴重。小麥穗上發(fā)芽或僅有外觀難辨的籽粒萌動，都會造成品質(zhì)下降，尤其是食品加工品質(zhì)變劣[1]。其主要原因為α-淀粉酶的活化使小麥的籽粒品質(zhì)下降，其它水解酶的活動也可使多種貯藏物質(zhì)降解，如蛋白酶的水解活動使蛋白質(zhì)降解為麥谷朊和小分子氨基酸，從而導致品質(zhì)下降[1]。國外從20世紀50年代就已開始研究小麥穗發(fā)芽問題，我國則從80年代以后才重視小麥抗穗發(fā)芽的研究和品種選育。東北春麥區(qū)雖然屬于干旱半干旱地區(qū)，小麥生育期降雨量為300～550mm，但是分布不均，往往7月末到8月初降雨量較多，個別年份個別地區(qū)有不同程度的穗發(fā)芽現(xiàn)象。本文著重分析小麥穗發(fā)芽率與籽粒發(fā)芽率及降落值的相關(guān)性，為選育抗穗發(fā)芽品種提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1　試驗品種與收獲期

春小麥克春1號(8月2日收獲)、克春1號(8月10日收獲)、克春1號(7月27日收獲)、克

*通迅作者：邵立剛(1964-)，男，研究員，碩士生導師，主要從事春小麥遺傳育種與栽培研究。

旱21號(7月27日收獲)、克豐12號(7月27日收獲)、克旱15號(7月27日收獲)。7月27日收獲為正常。

1.2　穗發(fā)芽測定

每個品種不同收獲期隨機取100粒，查已發(fā)芽粒數(shù)，計算發(fā)芽率即為穗發(fā)芽率。

1.3　籽粒發(fā)芽

在預先滅菌的培養(yǎng)皿中，墊上4層吸水紙，各加10 mL無菌水。取成熟的無發(fā)芽種子消毒(0.1%HgCl2浸泡3～5min)，各放100粒且胚向上，3次重復，分別放于15℃、20℃培養(yǎng)箱發(fā)芽。每天記載發(fā)芽種子數(shù)，并撿出發(fā)芽種子，注意補充無菌水，第7天后統(tǒng)計發(fā)芽粒數(shù)，計算籽粒發(fā)芽率。

1.4　降落值測定

用1900真菌降落數(shù)值儀測定降落值，重復3次。

2結(jié)果與分析

2.1　不同小麥品種穗發(fā)芽率

從表1中看出，正常收獲的小麥品種其穗發(fā)芽率差異較大，克旱21號的穗發(fā)芽率較高，為4.0%，其次是克春1號，為1.3%，克豐12號和克旱15號的穗發(fā)芽率為0%，正常收獲的品種中克春1號、克豐12號和克旱15號的穗發(fā)芽率差異未達到顯著水平，與克旱21號相比差異達到顯著水平。前期連續(xù)多年試驗已證明克旱15號是抗穗發(fā)芽品種，克豐12號在該試驗中穗發(fā)芽率很低，但是未推遲收獲，是否抗穗發(fā)芽，還須進一步研究?？舜?號的穗發(fā)芽率隨著收獲期的推遲而升高，收獲推遲一周穗發(fā)芽率升達7.3%，收獲推遲兩周穗發(fā)芽率升達15.3%，差異達到顯著水平，故小麥育種中選育抗穗發(fā)芽品種及及時收獲對小麥品質(zhì)非常重要。

表1　小麥籽粒穗發(fā)芽率

2.2　不同小麥品種種子發(fā)芽率及其分析

從表1、表2中可以看出，小麥品種籽粒發(fā)芽率與穗發(fā)芽率具有大致相同的趨勢，如在同樣收獲期(7月27日)不同小麥品種籽粒在15℃條件下，克旱21號的籽粒發(fā)芽率最高(94.3%)，而克旱15號的籽粒發(fā)芽率則最低(37.7%)，但在20℃條件下，克豐12號的籽粒發(fā)芽率最高(98.7%)，克春1號的籽粒發(fā)芽率則最低(82.7%)；對同一小麥品種而言(相同收獲期)，在20℃條件下的籽粒平均發(fā)芽率普遍要比15℃條件下高，故較高的溫度(20℃)可明顯促進小麥籽粒的發(fā)芽。對同一品種克春1號而言，除溫度外，收獲期推遲也會促進其籽粒發(fā)芽，不過，無論推遲到8月2日還是8月10日，這兩者之間的平均發(fā)芽率卻相差不大，與上述籽粒穗發(fā)芽有一定差異。但是從表3的溫度與穗發(fā)芽率相關(guān)性分析來看，只有克春1號8月10日收獲的籽粒發(fā)芽率達到顯著水平。

表2　不同小麥品種籽粒發(fā)芽率

表3　不同小麥品種的溫度與發(fā)芽率相關(guān)性

2.3　不同小麥品種的降落值與發(fā)芽率的關(guān)系

降落值反映的是α-淀粉酶活性的大小，降落值高的品種，α-淀粉酶活性低，反之則高。降落值低的品種，其籽粒內(nèi)部的淀粉、半纖維素和蛋白質(zhì)分解快，非常有利于籽粒胚的萌發(fā)生長[3]。從表4中可以看出，正常收獲的不同小麥品種降落值大小不同，與穗發(fā)芽率呈負相關(guān)，但相關(guān)性較小，相關(guān)系數(shù)為-0.031?？舜?號小麥品種不同收獲期的穗發(fā)芽率和其降落值呈負相關(guān)，相關(guān)性較大，相關(guān)系數(shù)達到-0.951，達到顯著水平。

表4　不同小麥品種的降落值與穗發(fā)芽率及其相關(guān)性

3討論與結(jié)論

本試驗中不同小麥品種其穗發(fā)芽率差異較大，這說明不同品種對穗發(fā)芽的抗性有差異，因此培育和推廣抗穗發(fā)芽品種是抗性育種的任務之一，有必要對育成品種在品種區(qū)域試驗和生產(chǎn)推廣種植前進行穗發(fā)芽抗性鑒定，確定其利用價值[4]。

收獲期對小麥穗發(fā)芽影響較大，收獲越晚穗發(fā)芽越嚴重。但是本試驗只對克春1號進行了不同收獲期試驗，其結(jié)果對其他品種是否具有普適性還得進一步研究。不同小麥品種其降落值大小不同，與穗發(fā)芽率呈負相關(guān)，但相關(guān)性較??；同一品種克春1號小麥不同收獲期的穗發(fā)芽率和其降落值呈負相關(guān)，相關(guān)性達顯著水平。研究發(fā)現(xiàn)即使在不具備穗發(fā)芽的環(huán)境中，由于遲熟α-淀粉酶基因存在，有些品種成熟時外觀不發(fā)芽，但籽粒的α-淀粉酶活性仍然很高，因其在發(fā)育過程中合成時期較遲而被稱作遲熟α-淀粉酶(late maturity α-amylase,LMA)，是抗穗發(fā)芽育種中需要淘汰的[5]。如本試驗中克旱21號雖然是正常收獲，但其降落值較低，其穗發(fā)芽率和籽粒發(fā)芽率均較高，說明其本身α-淀粉酶活性高。不同春小麥品種在15℃條件下的平均籽粒發(fā)芽率比20℃條件下低，尤其是收獲越晚時，較高的溫度對發(fā)芽更適宜，因而會導致春小麥品質(zhì)下降，所以在生產(chǎn)上不僅要選擇抗穗發(fā)芽品種，而且還要注意及時收獲。

參考文獻：

[1]樊哲儒，吳振錄.春小麥穗發(fā)芽調(diào)查研究初報[J].新疆農(nóng)業(yè)科學，2003，40(2):119-12.

[2]沈正興，俞世蓉，吳兆蘇.小麥品種抗穗發(fā)芽性的研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學，1991，24(5):44-50.

[3]原亞萍，陳孝，肖世和.小麥穗發(fā)芽的研究進展[J].麥類作物學報，2003，23(3):136-139.

[4]閆長生，張海萍，海林，等.中國小麥品種穗發(fā)芽抗性差異的研究[J].作物學報，2006，32(4):580-587.

[5]Mrva K,Mares D J.Expression of late maturity α-amylase in wheat containing gibberellic acid insensitivity genes [J].Euphytica,1996,88:69-76.

Influential Factors and Characteristics of Harvest Sprouting of Spring Wheat

CHE Jing-yu, WANG Yan, LI Chang-hui, MA Yong, GAO Feng-mei, ZHANG Qi-chang, LIU Ning-tao,

ZOU Dong-yue, TIAN Chao, SHAO Li-gang

(Keshan Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Keshan 161606, Heilongjiang, China)

Abstract:The current research investigated the influence of cultivar, harvest time, temperature, and falling number on harvest sprouting and grain germination of spring wheat. Notable differences in harvest-sprouting resistance were observed among four cultivars of spring wheat (Kechun 1, Kehan 21, Kefeng 12 and Kehan 15). Harvest time substantially affected the rates of grain germination and harvest sprouting, which markedly increased with postponing harvest time. Each tested cultivar showed a lower rate of gain germination at 15℃ relative to 20℃; a higher temperature occurring at a later harvest time was especially favorable to germination. Falling number varied among different wheat cultivars, showing a negative correlation with the rate of harvest sprouting. The present study provided the basis for selecting wheat cultivars with resistance to harvest sprouting.

Key words: Spring wheat; Harvest time; Temperature; Falling number; Harvest sprouting.