基于不同播期的小麦籽粒性状综合分析_张广旭.pdf

15Li B，Fan C H，Xiong Z Q，et alThe combined effects ofnitrification inhibitor and biochar incorporation on yield scaledN2O emissions from an intensively managed vegetable field insoutheastern China J Biogeosciences，2015，12:2003 2017 16Macadam X M B，Prado A D，Merino P，et al Dicyandiamide and3，4 dimethyl pyrazole phosphate decrease N2O emissions fromgrassland but dicyandiamide produces deleterious effects in cloverJ Journal of Plant Physiology，2003，160(12):1517 1523 17郝胜磊，蔡廷瑶，冯小杰，等 新型肥料对全球三大粮食作物产量和土壤生物学活性影响的 Meta 分析 J 植物营养与肥料学报，2021，27(9):1496 1505 18Dawar K，Rahman U，Alam S S，et al Nitrification inhibitor andplant growth regulators improve wheat yield and nitrogen useefficiencyJ Journal of Plant Growth Regulation，2022，41(1):216 226 19 Zhang M，Fan C H，Li Q L，et al A 2 yr field assessment of theeffects of chemical and biological nitrification inhibitors on nitrousoxide emissions and nitrogen use efficiency in an intensivelymanaged vegetable cropping systemJ Agriculture，Ecosystems Environment，2015，201:43 50 20 Wu D，Zhang Y X，Dong G，et al The importance of ammoniavolatilization in estimating the efficacy of nitrification inhibitors toreduce N2O emissions:a global meta analysisJ EnvironmentalPollution，2021，271(2):116365 21 Dong Y B，Wu Z，Zhang X，et al Dynamic responses of ammoniavolatilization to different rates of fresh and field aged biochar in arice wheat rotation systemJ Field Crops Research，2019，241:107568张广旭，王康君，郭明明，等 基于不同播期的小麦籽粒性状综合分析 J 江苏农业科学，2023，51(4):64 70doi:10 15889/j issn1002 1302 2023 04010基于不同播期的小麦籽粒性状综合分析基于不同播期的小麦籽粒性状综合分析张广旭，王康君，郭明明，谭一罗，孙中伟，樊继伟(江苏徐淮地区连云港农业科学研究所/连云港市农业科学院，江苏连云港 222000)摘要:为进一步明确小麦籽粒性状与播期的关系，选育适播期广的小麦新品种，为江苏淮北麦区生产提供保障。本研究以新培育的155 份小麦新品系为供试材料，设置10 月18 日(S1)、11 月05 日(S2)、11 月22 日(S3)、12 月1 日(S4)4个播期，考查成熟期籽粒的千粒质量、面积、周长、粒长、粒宽、长宽比、直径和圆度8 个性状，利用获得性状值进行统计分析、相关性分析、聚类分析(最长距离法聚类分析)和主成分分析，对供试材料进行综合评价。结果表明，随着播期推迟，小麦千粒质量呈下降趋势，不同品系间亦有差异;千粒质量与除长宽比外的其他几个性状均呈正相关，长宽比与粒宽、圆度呈负相关;通过聚类分析将供试材料聚为类，类群到类群的千粒质量均值逐级升高;通过主成分分析将籽粒性状分为 2 个主成分，共可解释 93 91%的性状信息。通过综合分析 4 个播期的小麦籽粒性状，筛选出 LM20080、LM20070、LM20069 等 10 个在不同播期条件下籽粒性状稳定的新品系，为江苏淮北麦区小麦生产提供了技术支撑。关键词:小麦;籽粒性状;不同播期;聚类分析;主成分分析;相关性分析中图分类号:S512 104文献标志码:A文章编号:1002 1302(2023)04 0064 07收稿日期:2022 03 30基金项目:江苏省重点研发计划(编号:BE2021310);连云港市财政专项(编号:QNJJ202002、QNJJ2101)。作者简介:张广旭(1991)，男，山东曲阜人，硕士，助理研究员，主要从事小麦遗传育种研究。E mail:291641995 qq com。通信作者:樊继伟，副研究员，主要从事小麦高产抗病育种研究。E mail:fantrta163 com。小麦是世界上种植面积最大的农作物(http:/faostat fao org)，是最重要的粮食作物之一。小麦育种重要目标是高产和优质，这也是满足人口快速增长和提高生活水平的需要1。据估计，未来全球产量必须以每年 1%的速度增长才能满足人口增长及气候变化等一系列的挑战，因此，提高小麦产量仍是保障各国乃至世界粮食安全小麦育种计划的首要任务2。小麦产量形成因素主要由单位面积穗数、穗粒数及千粒质量构成，千粒质量具有较高的遗传力，遗传力为 59%80%3。千粒质量作为产量的关键组成部分，籽粒的灌浆充实程度直接影响其籽粒大小(粒长、粒宽、千粒质量等)。籽粒灌浆充实度，一部分受遗传控制，另外还与栽培措施和环境因素有关4。江苏淮北麦区主要以玉米小麦、水稻小麦等种植制度为主，小麦播种期从 10月上旬一直持续到 12 月上旬5。大田生产上水稻晚收，导致小麦晚播(2021 年小麦播期比往年适播46江苏农业科学2023 年第 51 卷第 4 期期晚 10 20 d)，小麦播期越晚，冬前生长期短，前期生长积温不足，有效分蘖减少，成穗数与穗粒数均减少、千粒质量下降，导致产量与适播期明显下降6 8。生产上通过改变播种方式、播种密度及增施孕穗保花肥弥补穗数不足和增加穗粒数，进一步保证小麦产量9 14。千粒质量为多基因控制的数量性状，是受基因型和环境共同作用的结果，众多研究者对小麦的千粒质量及其相关性状进行了研究，获得了一系列与籽粒相关的数量性状座位(QTL)基 因，为 籽 粒 性 状 改 良 奠 定 了 遗 传 基础15 25。因此，在保证一定栽培措施基础上，筛选或培育耐迟播、后期对高温不敏感的品种是保证小麦高产稳产的最有效途径。本研究通过自选育的155 份高世代材料，种植 4 个播期，分析不同播期供试材料的籽粒性状，进一步明晰小麦籽粒性状与播期的关系，选育适播期广的小麦新品种，以期为江苏淮北麦区生产提供技术保障。1材料与方法1 1试验材料与田间设计供试品种(系)为笔者所在单位自选育的 155份高世代材料(F7 F9)，2021 年秋季分别于 10 月18 日(S1)、11 月 5 日(S2)、11 月 22 日(S3)、12 月1 日(S4)将 155 份参试材料共分 4 期播种于连云港市农业科学院东辛农场试验基地(1191212E，423242N)，土壤为轻盐黏质土，其中 S1、S2、S3 3个播期材料为小区种植，面积为 13 34 m2，S1、S2 和S4 播期前茬作物为大豆，S3 播期前茬作物为水稻(实际生产中晚播期前茬作物为水稻);S4 播期种植5 行，面积为 2 m2。基本苗参考徐德利等编制的技术规程5，施肥灌溉同标准大田栽培，但对该批供试材料的管理策略是防虫不防病。1 2性状调查成熟后每个播期每份材料，适量收获脱粒，晒干，随机选取部分完整籽粒利用万深考种仪自动测量籽粒相关性状，并利用 4 个播期籽粒性状的数值和平均值进行相关数据分析。1 3统计与分析使用 Excel 进行统计分析，利用 SPSS 20 0 对籽粒的 8 个性状值进行相关分析和主成分分析，参照胡标林等的方法26 对供试材料进行综合评分，采用最长距离法进行聚类分析，利用 R 语言相关包绘制聚类分析图。2结果与分析2 1不同播期的籽粒性状统计分析不同播期籽粒大小的表型统计见表 1、图 1，供试材料千粒质量与籽粒面积变异系数在 8 个籽粒性状中变异较大，其他 6 个性状变异较小，籽粒性状在各播期的变异系数在 3 26%10 31%之间，同一性状在不同播期间亦存在较大差异。随着播期越迟供试材料的千粒质量、籽粒面积、籽粒周长和粒长均值整体呈缩小趋势，但在同一播期的不同品种间有较大差异，与自身基因型及抗病性相关。千粒质量各播期间极差最大值与最小值分别为 18 5、26 78 g，随着播期的推迟品系间极差逐级缩小。4个播期千粒质量均在 50 g 以上的有 4 个品系，分别是 LM20080、LM20091、LM20128、LM20127。籽粒性状的偏度与峰度绝对值均小于 1，表明 4 个播期的籽粒大小性状均符合正态分布，属于多基因控制的数量性状。2 2籽粒性状的相关性分析播期籽粒大小性状间的相关性结果(表 2)表明，不同播期间，大部分籽粒性状均表现出正相关，其中千粒质量(TGW)与籽粒周长(GP)、籽粒长(GL)、籽粒宽(GW)、籽粒面积(GA)、籽粒直径(GD)和籽粒圆度(GR，除 S2)均表现出显著与极显著正相关，与长宽比呈负相关(S4 播期呈极显著负相关，S1 播期呈显著负相关)，即构成籽粒的多个性状除长宽比外都对千粒质量有正向作用。除长宽比、籽粒圆度外，籽粒面积与其他几个性状均呈极显著正相关，与籽粒直径的相关系数最大。籽粒周长与籽粒圆度呈负相关，与其他几个性状呈显著或极显著正相关。长宽比与籽粒宽及籽粒圆度呈极显著负相关，粒长与籽粒圆度呈极显著负相关，即籽粒越长，籽粒圆度越小。2 3籽粒性状的聚类分析以 4 个播期籽粒性状的平均值为数据，以系谱聚类中的最长距离法对供试的 155 份高代材料进行聚类分析。由图 2 可知，可将小麦新品系分为五大类群，并按照分类结果，将五大类群的 8 个籽粒性状均值进行重新排布，结果见表 3。类群到类群，千粒质量均值逐级提升，类群整体千粒质量 40 g左右，共计 18 份材料(占 11 61%)，该类群材料整体丰产潜力较小;类群、类群，千粒质量均值为43 13 45 66 g，共计79 份材料(占50 97%)，材料56江苏农业科学2023 年第 51 卷第 4 期表 1基于 4 个播期小麦 8 个籽粒性状的统计结果性状播期极差变幅均值变异系数(%)偏度峰度千粒质量(g)S126783382 60 60469010 070030 45S223053586 58 914607929010072S321403540 56 8045239810120 34S418503650 55 0045159100110 28平均值(AVE)18 643729 55934584761008047籽粒面积(cm2)S10065 60 121 4 0187 00 148 87560110 52S20052 00 121 1 0173 10 146 16460450 68S30076 40 103 3 0179 70 133 4101806