簡俊濤, 楊 輝, 王清華, 胡衛(wèi)麗, 張 震, 魏紅升,謝彥周, 李玉鵬, 王成社

(1.南陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 河南 南陽 473000；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)南陽小麥試驗(yàn)示范站, 河南 南陽 473000；3.西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 陜西 楊凌 712100)

小麥在我國的糧食生產(chǎn)中占有重要地位，其中南陽常年麥播面積67萬hm2左右，其產(chǎn)量占河南省小麥總產(chǎn)的10%，占我國小麥總產(chǎn)的1%。因此，南陽麥區(qū)小麥產(chǎn)量的穩(wěn)定對保障我國糧食供給具有重要作用。小麥產(chǎn)量的提高、品質(zhì)及抗性的改良都離不開優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源的創(chuàng)新和利用。個別親本在育種中衍生品種多、生產(chǎn)貢獻(xiàn)大被稱為骨干親本[1]。一般來說，骨干親本含有的優(yōu)異基因多、農(nóng)藝性狀優(yōu)良、配合力高。骨干親本的發(fā)掘、創(chuàng)造和利用是實(shí)現(xiàn)育種突破的關(guān)鍵。唐建衛(wèi)等[2]對黃淮麥區(qū)骨干親本周8425 B及其衍生品種農(nóng)藝性狀及品質(zhì)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)周8425 B有較好的配合力，在抗病性、大穗、矮稈、大粒等表現(xiàn)出較強(qiáng)的遺傳力。矮抗58是周8425 B的子二代，由于它的突出表現(xiàn)及帶來的社會經(jīng)濟(jì)效益高，2013年矮抗58的選育獲國家科技進(jìn)步一等獎，當(dāng)前矮抗58依然是黃淮麥區(qū)的主栽品種，目前以矮抗58為親本的衍生子一代小麥品種很多，對其研究主要集中在分子遺傳學(xué)方面進(jìn)行，對麥谷蛋白亞基、矮稈基因及1 BL/1 RS異位類型等進(jìn)行了檢測[2-4]。然而矮抗58及其衍生品種在南陽麥區(qū)的抗性、農(nóng)藝性狀、品質(zhì)特性及利用等研究沒有報道。本研究對矮抗58及其衍生小麥品種的系譜、條銹抗性、農(nóng)藝性狀、品質(zhì)特性進(jìn)行綜合分析，為矮抗58及其衍生小麥品種的利用提供理論依據(jù)。結(jié)合農(nóng)藝性狀創(chuàng)新構(gòu)建集團(tuán)育種親本及品質(zhì)改良策略，結(jié)合品質(zhì)及農(nóng)藝性狀確定周麥36及周麥32是較好的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋源，也為后續(xù)優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋組合親本配制提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料及試驗(yàn)地情況

選取小麥品種矮抗58及其衍生品種共49個，于2019—2020年種植于南陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院潦河試驗(yàn)基地。試驗(yàn)地土壤為黃褐土，前茬作物為玉米掩青，土壤肥力水平全氮1.25 g·kg-1、堿解氮46.26 mg·kg-1、速效磷24.12 mg·kg-1、速效鉀116.86 mg·kg-1、有機(jī)質(zhì)17.36 g·kg-1。2019年10月22日播種，田間隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，4次重復(fù)，每區(qū)4行，行長3 m，行距0.21 m，每次重復(fù)與行向垂直方向種植1行輝縣紅(誘發(fā)材料)。對條銹自然鑒定材料同時記載相關(guān)農(nóng)藝性狀，收獲后測定品質(zhì)。施肥及灌水等管理同高產(chǎn)田。

1.2 條銹抗性鑒定

條銹抗性鑒定采用人工接種與自然鑒定相結(jié)合，2020年3月13日選取其中2個重復(fù)進(jìn)行銹病混合菌種接種(CYR 32、CYR 34)，套袋保濕，2個重復(fù)自然鑒定。4月中下旬調(diào)查發(fā)病情況。對反應(yīng)型進(jìn)行綜合評判，參照農(nóng)作物品種(小麥)區(qū)域試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程(NY/T 1301-2007)。綜合接種和自然鑒定結(jié)果，以發(fā)病較重的結(jié)果作為該材料的抗性結(jié)果。

1.3 農(nóng)藝性狀調(diào)查及品質(zhì)測試

調(diào)查的農(nóng)藝性狀主要包括抽穗期、成熟期、株型、葉型、株高、千粒重及飽滿度。其調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)主要參照農(nóng)作物品種(小麥)區(qū)域試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程(NY/T 1301-2007)。

品質(zhì)分析主要針對蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、穩(wěn)定時間、吸水率、最大拉伸阻力和拉伸面積。收獲后的種子清理干凈，采用法國肖邦公司CD-1仿工業(yè)試驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)制粉(出粉率70%，-5 ℃儲存)。使用瑞典Perten公司的近紅外谷物分析儀DA 7200對蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和吸水率進(jìn)行測定；使用德國Brabender公司的拉伸儀(Extensograph)對最大拉伸阻力和拉伸面積進(jìn)行測定，參照AACC 54-10標(biāo)準(zhǔn)；穩(wěn)定時間采用德國Brabender公司的810104型電子粉質(zhì)儀(Farinograph)進(jìn)行測定，參照AACC 54-21標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007、SPSS 22.0及GGE biplot軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試品種系譜、條銹抗性及品質(zhì)

從表1可看出，矮抗58及其衍生小麥品種共49個，48個衍生品種均為衍生子一代。品種審定時條銹表現(xiàn)為免疫的有2個品種，表現(xiàn)高抗的有5個品種，表現(xiàn)中抗的有17個品種，表現(xiàn)慢條銹的有4個品種，表現(xiàn)中感的有15個品種，表現(xiàn)高感的有2個品種，有4個品種審定區(qū)域不進(jìn)行條銹病抗性鑒定。2019—2020年在南陽進(jìn)行條銹抗性鑒定，表現(xiàn)中抗及中抗以上品種16個，表現(xiàn)中抗到中感有4個，表現(xiàn)為中感的品種有11個，表現(xiàn)為高感的品種有18個。49個小麥品種審定時品質(zhì)達(dá)強(qiáng)筋(中強(qiáng)筋)的品種有7個，分別是存麥1號、錦繡21、渦麥9號、徐麥36、周麥32、周麥36與周麥33，在16個中抗及以上小麥品種中只有周麥32與周麥36兩個強(qiáng)筋品種。

表1 矮抗58及其衍生小麥品種系譜、條銹抗性及品質(zhì)Table 1 Genealogy,stripe rust resistance and quality of wheat variety ‘Aikang 58’ and its derivatives

2.2 16個中抗及以上小麥品種農(nóng)藝性狀聚類分析及利用策略

如圖1所示，對16個中抗及以上小麥品種在抽穗期、成熟期、株型、葉型、株高、千粒重及飽滿度等7個主要農(nóng)藝指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，當(dāng)平方歐式距離為10時，聚為3個群，第Ⅰ群包括：洛麥34、新麥32、新麥39、泛麥536、許科918、鄭品麥8號、百農(nóng)5822、賽德麥7號、鄭麥136、中育1211、周麥32、鄭麥113、周麥36，第Ⅱ群包括：矮抗58、百農(nóng)4199，第Ⅲ群包括：齊民7號。在歐式距離為20，第Ⅰ、Ⅱ群又聚為一群，齊民7號單獨(dú)為一群。第Ⅰ群中百農(nóng)5822籽粒偏大，其它籽粒中等，周麥36中晚熟，總體來說籽?？傮w飽滿度好、株型中散、葉型平展偏上沖，親本組合配制時以條銹抗性好、株型中散、株高中等、旗葉上沖而言比較有利；第Ⅱ群總體來說株型緊湊、旗葉上沖、株高中矮、籽粒中等大小，對選育中早熟、旗葉上沖、株高中等品種親本組合配制時矮抗58作為親本更優(yōu)；第Ⅲ群中齊民7號抽穗成熟晚、株型松散、葉下披、株高高，對選育中早熟、旗葉上沖、株高中等品種而言不是好的親本。

2.3 16個中抗及以上小麥品種間品質(zhì)性狀變異分析及利用策略

從表2可以看出，16個中抗及以上的小麥品種中蛋白質(zhì)平均含量為13.06%，變幅為10.89%～16.19%，變異系數(shù)為9.60%；濕面筋平均含量23.38%，變幅為24.20%～35.20%，變異系數(shù)為6.39%；吸水率變幅較大，但變異系數(shù)為2.40%；穩(wěn)定時間平均為5.38 min，變幅較大，變異系數(shù)36.87%；最大拉伸阻力平均值為467.25 EU，變異系數(shù)較小；拉伸面積平均值為60.31 cm2，變幅為12.00～156.00 cm2，其變異系數(shù)為9.59%?？傮w來說穩(wěn)定時間、蛋白質(zhì)含量、拉伸面積、濕面筋含量有較大的變異系數(shù)，吸水率及最大拉伸阻力變異系數(shù)較小。

表2 2019—2020年16個中抗及以上小麥品種品質(zhì)性狀變異分析Table 2 Variation analysis of quality traits of 16 wheat varieties with moderate resistance and above in 2019—2020

16個中抗及以上小麥品種品質(zhì)指標(biāo)中穩(wěn)定時間、蛋白質(zhì)含量、拉伸面積、濕面筋含量變異系數(shù)均較大，可以此構(gòu)建親本集團(tuán)，以這16個小麥品種為母本，同一優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種為父本，推測后代品質(zhì)變異豐富，利用親本集團(tuán)適應(yīng)性廣、遺傳背景接近的特點(diǎn)，為保持集團(tuán)親本的優(yōu)點(diǎn)隨后使用其母本對F1代回交一次，F(xiàn)1代收獲后使用近紅外測定儀對品質(zhì)進(jìn)行無損測定，根據(jù)F1代品質(zhì)初步評判及制定后代選種策略，當(dāng)F1代為中筋時，后代選擇以多抗、中筋為主，當(dāng)F1代為強(qiáng)筋時，后代選擇以強(qiáng)筋、多抗為主，對BC1F1混收測定品質(zhì)，BC1F1后代在盡可能保留其母本特性時品質(zhì)達(dá)到改良的目的，無論單交還是回交后代均采用系譜法進(jìn)行選材，不同組合子代入選的F4或F5品質(zhì)及其它性狀改良可以選用該集團(tuán)中另一組合的F4或F5進(jìn)行雜交，這樣后代穩(wěn)定快，改良效率高。

2.4 7個衍生強(qiáng)筋小麥品種品質(zhì)及關(guān)鍵農(nóng)藝性狀的篩選及利用策略

采用基因環(huán)境互作處理軟件(GGEbiplot)，將品質(zhì)指標(biāo)蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、穩(wěn)定時間與條銹抗性及農(nóng)藝性狀(抽穗期、株高)等指標(biāo)進(jìn)行綜合篩選最優(yōu)小麥親本材料。首先對所用數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，在分析中具有同等重要性。根據(jù)數(shù)據(jù)作出的圖形為多邊形，多邊形的頂點(diǎn)為不同指標(biāo)，從圖中品種與指標(biāo)的分布關(guān)系可以找出它們之間的內(nèi)在聯(lián)系。圖中所有垂直線的交點(diǎn)是最佳平衡點(diǎn)。離平衡點(diǎn)越近，綜合指標(biāo)越好。

使用GGE雙標(biāo)圖對7個強(qiáng)筋小麥品種粗蛋白含量、濕面筋含量、穩(wěn)定時間、條銹抗性、株高及抽穗期進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在兼顧這6個指標(biāo)情況下,南陽地區(qū)優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋親本優(yōu)先選用周麥36及周麥32，配制組合時另一親本要兼顧早穗早熟中矮稈。存麥1號、錦繡21、渦麥9號、徐麥36及周麥33為親本時，另一親本優(yōu)先具備中抗以上、早熟矮稈。

3 結(jié)論與討論

新中國成立以來，國內(nèi)小麥進(jìn)行了9次大的更新?lián)Q代，每一次大面積更新?lián)Q代品種的育成都有骨干親本的身影，突破性育種材料的出現(xiàn)推動著品種更新?lián)Q代[5]。例如小麥品種鄭引4號衍生了小偃6號等20世紀(jì)的骨干親本，周8425 B在山前麥、鄭引4號等骨干親本的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合改良并創(chuàng)制而成，為20世紀(jì)90年代至今一直在使用的重要骨干親本。矮抗58為周8425 B子二代，其親本周麥11是周8425 B子一代，矮抗58又衍生很多品種，大部分已成為主栽品種，充分表明骨干親本不僅衍生了大量品種又是新的骨干親本的奠基者。徐鑫等[6]認(rèn)為骨干親本具有區(qū)段遺傳效應(yīng)很可能是其在育種中發(fā)揮重要作用的原因，在區(qū)段中存在優(yōu)異基因簇[7-8]。張德強(qiáng)等[9]認(rèn)為不同基因組遺傳傳遞率不同，可能是骨干親本的主要遺傳特性。有目的地對骨干親本及其衍生品種進(jìn)行定向改良和利用具有很大的參考價值。

骨干親本與其他親本直接雜交產(chǎn)生子一代，子一代大量衍生子二代，衍生子三代品種數(shù)量開始減少[2,10-12]。骨干親本的利用表現(xiàn)出發(fā)現(xiàn)、增長到消亡的過程，表現(xiàn)出周期性，本試驗(yàn)中的品種均為子一代材料，初步預(yù)判以這些子一代中部分品種構(gòu)建集團(tuán)親本與其它品種(系)組配可能出現(xiàn)大量的子二代，減少育種組合配制盲目性，提高育種效率。

本研究對矮抗58及其子一代條銹抗性鑒定，有些子一代抗性慢慢喪失，衍生子一代15個品種在保持矮抗58條銹抗性的同時部分品種條銹抗性增強(qiáng)。衍生子一代只有7個優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋品種，其它均為中筋品種，可能由于矮抗58是中筋品種，受其遺傳。平方歐式距離為10，矮抗58及其衍生子一代中抗及以上品種在農(nóng)藝性狀上聚為3個群體，針對銹抗性好、株型中散、株高中等、旗葉上沖為育種目標(biāo)，Ⅰ、Ⅱ群優(yōu)于Ⅲ群。矮抗58及其衍生小麥品種16個中抗及以上品種間品質(zhì)性狀在穩(wěn)定時間、蛋白質(zhì)含量、拉伸面積、濕面筋含量變異系數(shù)較大，針對品質(zhì)改良，嘗試以此作為親本集團(tuán)(做母本)與同一優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋品種雜交，然后親本集團(tuán)再與其對應(yīng)的F1回交，結(jié)合品質(zhì)測試確定育種目標(biāo)，部分性狀改良采用集團(tuán)子代F4或F5進(jìn)行雜交，這樣后代穩(wěn)定快，改良效率高。在對7個衍生的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種品質(zhì)指標(biāo)與農(nóng)藝性狀進(jìn)行篩選，認(rèn)為周麥36與周麥32是較好的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋資源，在后續(xù)優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋新品種親本組配中優(yōu)先考慮并大量使用。