宁夏春小麦品种(品系)农艺性状遗传多样性分析.pdf

宁夏春小麦品种（品系）农艺性状遗传多样性分析吴立国1陶 媛2潘 静1赵 清1李前荣2陈小龙2*（1宁夏葡萄酒与防沙治沙职业技术学院，宁夏银川 750199；2永宁县农业技术推广服务中心，宁夏永宁 750100）摘要本文以宁夏近 40 年选育的 63 个春小麦品种（品系）为材料，进行小麦品种农艺性状的遗传多样性分析，以期为小麦育种亲本材料的选择提供参考，提高小麦新品种的育成效率。结果表明：与外省份相比，宁夏育成春小麦品种（品系）农艺性状的遗传变异系数偏低；遗传多样性指数变幅为 1.54（株高）1.99（千粒重），平均为1.78，也相对偏低。2 个指标均偏低对新优品种的选育是不利的。未来应拓宽宁夏春小麦的种质资源，丰富小麦的品种遗传多样性。关键词春小麦；农艺性状；遗传多样性；宁夏中图分类号S512.1文献标识码A文章编号 1007-5739（2023）18-0001-04DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.18.001开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Genetic Diversity Analysis on Agronomic Traits of Spring Wheat Varieties(Strains)in NingxiaWU Liguo1TAO Yuan2PAN Jing1ZHAO Qing1LI Qianrong2CHEN Xiaolong2*(1Ningxia Technical College of Wine and Desertification Prevention,Yinchuan Ningxia 750199;2Yongning County Agricultural Technology Extension Service Center,Yongning Ningxia 750100)AbstractThis paper used 63 spring wheat varieties(strains)selected in Ningxia in the past 40 years as materialsto analyze the genetic diversity of agronomic traits of wheat varieties,so as to provide references for the selection ofwheat breeding parent materials and improve the breeding efficiency of new wheat varieties.The results showed thatcompared with other provinces,the genetic variation coefficient of agronomic traits of spring wheat varieties(strains)bred in Ningxia was relatively low;the genetic diversity index ranged from 1.54(plant height)to 1.99(1 000-grainweight),the average genetic diversity index was 1.78,which was also relatively low.Both indicators were low,which wasunfavorable for the breeding of new excellent varieties.In the future,we should expand the germplasm resources ofspring wheat in Ningxia and enrich the genetic diversity of wheat varieties.Keywordsspring wheat;agronomic trait;genetic diversity;Ningxia小麦是我国重要的粮食作物之一，在我国经济发展中占据重要地位。丰富的小麦种质资源，蕴含着大量优异基因，对培育新品种及性状改良具有重要作用1。从世界范围来看，欧洲的几个小麦主产国小麦品种遗传多样性水平较高。在育种过程中，普遍存在骨干亲本背景来源单一的问题，从而造成亲缘关系不断接近，生物多样性逐渐丧失，极大地限制了小麦品种改良的研究2。现代育种手段也使小麦品种遗传多样性水平不断降低，使得小麦改良的种质基础不断狭窄1。对重要农艺性状进行考察与分析，是研究品种遗传多样性水平最直接、最简单的方法3。易腾飞等4对河北近 20 年育成的 261 个小麦品种进行遗传多样性水平比较，结果表明，亲缘关系较近，其遗传基础需进一步拓宽。郝晨阳等5在研究我国小麦选育品种的多样性历史演变中发现，选育的亲本材料多集中在少数几个优质亲本上，缺少优势亲本是导致育成品种遗传距离缩短的重要原因。李春莲等6对陕西关中地区主要小麦品种进行抗条锈病鉴定及抗病品种遗传多样性分析表明，当地小麦抗条锈病品种具有较丰富的遗传多样性。刘三才等7分析我国小麦选育品种和地基金项目 2021年宁夏自然科学基金项目（2021AAC03251）。第一作者 吴立国（1982），男，讲师，从事农林类高职教育及相关科研工作。E-mail：*通信作者收稿日期 2022-12-23现代农业科技2023 年第 18 期农艺学1现代农业科技2023 年第 18 期农艺学方品种的遗传多样性发现：我国小麦选育品种和地方品种在 4 个穗部性状、5 个病害性状、6 个农艺和品质性状方面存在较广泛的遗传多样性；选育品种与地方品种相比，遗传多样性总体上略有降低，但遗传变异方向有很大不同。宁夏属于西北春麦区，尤其是宁夏引黄灌区为春小麦高产区，在西北春麦区占有重要地位8-9。自宁春4 号审定以来，宁夏虽选育了一批春小麦品种，但与宁春 4 号相比，难以实现突破性的飞跃，始终无法在生产中大面积推广10-11，究其原因可能与种质资源的遗传多样性水平和品种遗传资源狭窄有关12。对宁夏选育的春小麦品种（品系）进行农艺性状调查，并对其遗传多样性进行分析，有利于育种亲本材料的选择，增加育种材料的多样性，对提高小麦新品种选育效率有积极的意义。本试验即以宁夏近 40 年选育的 63 个春小麦品种（品系）为材料开展试验，进行田间长势、抗性及 8 个主要农艺性状的调查，并以此为基础，分析选育小麦品种农艺性状的遗传多样性，为当地研究小麦育种遗传多样性提供指导，为小麦育种亲本材料的选择提供参考，以提高小麦新品种的育成效率。1材料与方法1.1试验材料供试材料为宁夏近 40 年选育的宁春系列春小麦品种和表现较好的品系材料，参试品种（品系）共 63 个。其中，宁夏审定品种 60 份，国家审定品种 2 份，优良品系 1 份，具体名称及审定时间见表 1。参试材料种子由永宁县小麦育繁所、宁夏葡萄酒与防沙治沙职业技术学院、宁夏农林科学院农作物研究所联合提供。表 1供试材料名称及审定时间编号123456789101112131415161718192021材料名称宁春 1 号宁春 2 号宁春 3 号宁春 4 号宁春 5 号宁春 6 号宁春 7 号宁春 8 号宁春 9 号宁春 10 号宁春 11 号宁春 12 号宁春 13 号宁春 14 号宁春 15 号宁春 16 号宁春 17 号宁春 18 号宁春 19 号宁春 20 号宁春 21 号审定时间1979 年1980 年1980 年1981 年1983 年1983 年1983 年1984 年1986 年1988 年1988 年1988 年1990 年1990 年1990 年1992 年1992 年1994 年1994 年1994 年1995 年编号222324252627282930313233343536373839404142材料名称宁春 22 号宁春 23 号宁春 24 号宁春 26 号宁春 27 号宁春 29 号宁春 30 号宁春 31 号宁春 32 号宁春 33 号宁春 34 号宁春 35 号宁春 36 号宁春 37 号宁春 38 号宁春 39 号宁春 40 号宁春 41 号宁春 42 号宁春 43 号宁春 44 号审定时间1995 年1995 年1995 年1998 年1998 年2000 年2000 年2000 年2002 年2002 年2002 年2003 年2004 年2005 年2005 年2005 年2005 年2006 年2006 年2007 年2007 年编号434445464748495051525354555657585960616263材料名称宁春 45 号宁春 46 号宁春 47 号宁春 48 号宁春 49 号宁春 50 号宁春 51 号宁春 52 号宁春 53 号宁春 54 号宁春 55 号宁春 56 号宁春 57 号宁春 58 号宁春 59 号宁春 60 号宁春 61 号宁春 68 号宁 2038宁 3015永 3463审定时间2007 年2008 年2008 年2009 年2009 年2010 年2010 年2012 年2014 年2016 年2017 年2018 年2019 年2020 年2020 年2020 年2020 年2021 年2014 年2020 年-1.2试验设计2022 年 2 月 24 日，将 63 份参试材料种植于永宁县农业技术推广服务中心育种试验基地，采用人工开沟撒播的方法进行播种。试验共设 63 个处理，即每个品种为一个处理。3 次重复，随机区组设计，行长0.95 m，行间距 0.20 m，株距 0.025 m，试验区走道宽0.40 m。试验区周边设置保护行。田间管理方式同大田生产管理。1.3田间长势及农艺性状调查对参试材料进行田间长势（4 月 22 日进行基本苗调查，5 月 17 日进行最高总茎数调查，6 月 29 日进行收获穗数调查）及抗性调查，对主要农艺性状株高、旗叶宽、旗叶长、主穗长、主穗小穗数、穗重、穗粒数进行田间调查，千粒重为取样室内考种计算所得。1.4遗传多样性分析将试验所得的所有调查和测量数据输入 MicrosoftExcel 2010 进行整理分析。使用 DPS 19.05 数据处理软件，对调查和测量数据进行统计分析。将每个参试材料的 8 个农艺性状的 3 次重复测定值的平均数作为基本数据，分析各农艺性状的变化情况，并对各农2艺性状间的遗传多样性进行方差分析，描述相关性及真实性。2结果与分析2.1气象数据分析2021 年冬季气温较低，2022 年 12 月无有效降水，土壤墒情较上年差，为保证出苗，播种时间安排在2 月 24 日，2022 年小麦出苗日期与上年相当；4 月中、下旬持续低温，有利于幼穗分化形成大穗，但未造成冻害；4 月 27 日灌头水，有效补充了土壤水分，提高了土壤墒情，促进了春小麦苗期的个体发育；5 月 14 日灌二水，及时补充了小麦生长所需水分，充足的水分保证了穗分化时间，为充足的有效穗数奠定了基础；6 月 20 日的大风暴雨天气造成部分品种出现倒伏，一定程度上影响了小麦籽粒灌浆进程；7 月出现高温天气，上旬有多天出现 35.039.2 的高温天气，对籽粒成熟产生影响，千粒重较往年低，直接影响到小麦产量。2022 年受气候影响，虫害发生较轻，病害几乎没有发生（表 2、3、4）。2.2田间长势及抗性分析对 63 份参试材料进行田间长势调查，结果显示，基本苗在 303 万579 万株/hm2之间，最高总茎数在522 万984 万株/hm2之间，有效收获穗数在 342.0 万640.5 万穗/hm2之间。2022 年 6 月 20 日出现恶劣的强降雨天气，个别参试品种出现倒伏，但不严重。病虫害观测结果显示，2022 年所有参试品种锈病抗性均较强；除宁春61 号和宁春 4 号中抗白粉病、宁春 58 号和宁春 60 号表现为白粉病免疫外，其余品种均为高抗白粉病。2.3各品种农艺性状遗传多样性分析对 63 份供试材料的 8 个农艺性状变异性进行分析，结果见表 5。可以看出，供试材料 8 个性状变异程度存在差异。其中，株高的变异系数最大（18.19%），其 次 为 穗 重（15.89%）、旗 叶 宽（14.75%）、旗 叶 长（14.34%）、穗粒数（11.97%）、千粒重（11.24%）和主穗长（11.06%），主穗小穗数变异系数最小，为 8.36%。8 个农艺性状遗传多样性指数变幅在 1.54（株高）1.99（千粒重）之间，平均为 1.78，各性状间多样性指数表 22022 年小麦生育期间气温数据单位：月份234567旬上中下上中下上中下上中下上中下上中下平均气温2022 年-7.6-3.2-2.34.810.69.013.511.215.718.015.221.322.224.523.925.823.824.9常年-0.72.54.95.86.68.910.211.214.017.118.319.420.922.225.026.127.325.7最高气温2022 年0.14.28.015.319.417.024.418.724.027.023.730.931.834.032.034.729.633.3常年13.821.821.218.323.324.319.323.424.834.732.434.632.433.236.339.238.537.5最低气温2022 年-12.8-8.3-9.0-2.53.83.34.35.28.99.68.013.114.416.317.919.619.418.0常年-14.2-9.7-3.1-5.0-3.2-5.83.0-0.42.63.55.15.49.913.015.215.419.916.6注：数据由永宁县气象局提供。下同。表 32022 年小麦生育期间降水数据单位：mm月份234567旬上中下上中下上中下上中下上中下上中下降水量2022 年9.90000005.3012.31.416.27.531.946.942.181.220.0常年000.308.427.11.00.712.9010.90.711.412.400.13.05.3表 42022 年小麦生育期间日照时数数据单位：h月份234567旬上中下上中下上中下上中下上中下上中下日照时数2022 年50.866.263.678.773.068.794.960.871.499.885.1120.489.1103.191.390.446.8104.4常年82.885.234.586.542.472.548.377.856.692.784.6108.095.956.778.6107.1102.4107.9吴立国等：宁夏春小麦品种（品系）农艺性状遗传多样性分析3现代农业科技2023 年第 18 期农艺学相差较小。3结论与讨论本试验结果表明，63 份参试材料田间长势均正常，未受气象灾害及病虫危害，特征特性表现完整。从农艺性状调查分析可以看出，虽然宁夏选育的品种经过漫长的选择，具备了对宁夏自然生态环境较强的适应性，具备一定的生产潜力，但 8 个农艺性状的遗传变异系数和遗传多样性指数都相对较低。这一结果与郝晨阳等5、张维军12、郭嘉义等13、许娜丽等14的研究结论（宁夏春小麦品种间的遗传变异较小，品种间相似性较高，绝大多数品种与宁春 4 号属于一个类群）相一致。总体来看，宁夏育成春小麦品种（品系）农艺性状遗传多样性与外省份相比水平偏低，这对于宁夏春小麦新优品种选育的长远发展及选育出优异品种来说是不利的。拓宽宁夏春小麦的种质资源，丰富小麦遗传多样性，对小麦育种工作有十分重要的意义。参考文献1 蒲艳艳，宫永超，李娜娜，等.中国小麦作物遗传多样性研究进展J.中国农学通报，2016，32（30）：7-13.2 潘存祥，许勇，纪海波，等.西瓜种质资源表型多样性及聚类分析J.植物遗传资源学报，2015，16（1）：59-63.3 聂石辉，彭琳，王仙，等.鹰嘴豆种质资源农艺性状遗传多样性分析J.植物遗传资源学报，2015，16（1）：64-70.4 易腾飞，李珊珊，李嘉豪，等.261 份小麦品种基于农艺性状的遗传多样性分析J.河北农业大学学报，2018，41（2）：7-13.5 郝晨阳，王兰芬，张学勇，等.我国育成小麦品种的遗传多样性演变J.中国科学 C 辑，2005，35（5）：408-415.6 李春莲，靳凤，薛芳，等.关中主要小麦品种抗条锈病鉴定及抗病品种遗传多样性分析J.西北农业学报，2013，22（11）：77-81.7 刘三才，郑殿升，曹永生，等.中国小麦选育品种与地方品种的遗传多样性J.中国农业科学，2000，33（4）：20-24.8 赵广才.中国小麦种植区划研究（二）J.麦类作物学报，2010，30（6）：1140-1147.9 檀竹平，高雪萍.19972016 年中国小麦种植区域比较优势及空间分布J.河南农业大学学报，2018，52（5）：825.10 刘旺清，魏亦勤，李红霞，等.宁夏小麦育种及育种方向的转变J.河北农业科学，2008，12（10）：52-53.11 曾宝安，魏亦勤，马素琴.宁夏灌区春小麦育种现状及对策J.甘肃农业科技，1996（7）：10-11.12 张维军，袁汉民，王小亮，等.宁夏春小麦抗旱性的遗传多样性分析J.干旱地区农业研究，2017，35（6）：95-103.13 郭嘉义，许兴，赵晓明.宁夏主要春小麦品种间遗传多样性的 RAPD 检测J.宁夏农林科技，2001，42（2）：4-7.14 许娜丽，王新华，马冬花，等.251 份小麦种质资源的主要农艺性状与品质性状遗传多样性分析J.南方农业学报，2021，52（9）：2404-2416.表 5参试材料农艺性状方差分析注：变异系数单位为%，遗传多样性指数无单位。项目均值最大值最小值极差标准差变异系数遗传多样性指数株高/cm93.54141.3377.0064.3317.0218.191.54旗叶长/cm23.6638.8915.5423.353.3914.341.63旗叶宽/cm1.442.120.911.210.2114.751.80主穗长/cm10.8814.808.736.071.2011.061.79主穗小穗数18.3723.8715.278.601.548.361.85穗重/g39.6259.5326.6132.926.3015.891.83穗粒数44.3658.3731.9526.425.3111.971.87千粒重/g44.6656.2832.0124.275.0211.241.994