小麦种质资源农艺性状与穗发芽抗性综合评价分析

引言

小麦种质资源是育种创新的“基因库”，包含地方品种的抗逆基因、野生近缘种的特殊抗性位点，系统开展其农艺性状与穗发芽抗性的综合评价，可明确优质种质的筛选标准，挖掘兼具高产潜力与抗逆性的优异材料。因此，本文通过多性状测定与多元统计分析，构建综合评价体系，为小麦抗穗发芽高产育种提供科学支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为 120 份小麦种质资源，来源于国家作物种质资源库与河南省农科院小麦所，涵盖 3 类： ① 地方品种（32 份，如‘徐州 438’‘ 碧蚂 1 号’）； ② 育成品种（68 份，如‘ 济麦 44’‘ 郑麦 9023’）； ③ 近缘种衍生系（20 份，如小偃麦衍生系、黑麦衍生系）。材料种植于河南省新乡市农业科学院试验基地（ 35^∘ 18'N，113^∘ 54'E），土壤类型为潮土，有机质含量 1.2% ， pH7.8 ，前茬作物为玉米。

1.2 试验设计

采用随机区组设计，3 次重复，小区面积 10m² （ 2m×5m) ），行距25cm ，株距 10cm ，基本苗 18 万株 / 公顷。田间管理按当地小麦高产栽培标准进行：基肥施尿素 225kg/ 公顷、磷酸二铵 300kg/ 公顷、氯化钾150kg/Ω 公顷；拔节期追施尿素 150kg/ 公顷；生育期内灌溉3 次（越冬水、拔节水、灌浆水），病虫害综合防治。

1.3 性状测定方法

（1）农艺性状测定：参照《小麦种质资源描述规范和数据标准》，于成熟期测定 12 个指标： ① 株高（植株基部至穗顶高度， cm ）； ② 有效分蘖数（单株结实分蘖数，个）； ③ 穗长（穗基部至穗顶长度，cm）； ④ 小穗数（单穗总小穗数，个）； ⑤ 结实小穗数（单穗结实小穗数，个）； ⑥ 穗粒数（单穗籽粒数，粒）； ⑦ 穗粒重（单穗籽粒重量，g）； ⑧ 千粒重（1000 粒籽粒重量，g）； ⑨ 生育期（播种至成熟天数，d）； ⑩ 旗叶面积（旗叶长 × 宽 ×0.75 ， cm² ）； ① 茎粗（基部第二节间直径， mm ）； ⑫ 收获指数（籽粒产量 / 生物量， % ）。每个材料测定3 次重复，取平均值。（2）穗发芽抗性指标测定： ① 发芽率（实验室法）：收获后取 200 粒完整籽粒，置于培养皿（铺 3 层湿润滤纸）， 25% 恒温培养 7d，统计发芽籽粒数，发芽率 Σ=Σ 发芽粒数 / 总粒数 ×100% ； ② 发芽指数（GI）：培养期间每日统计发芽粒数， GI=Σ （Gt/Dt）（Gt 为第t 天发芽粒数，Dt 为对应天数）； ③ 穗发芽率（田间鉴定法）：小麦蜡熟期，选取 10 个代表性穗，人工喷水至饱和后套袋保湿，7d 后统计穗上萌发籽粒数，穗发芽率 Σ=Σ 萌发粒数/ 总粒数 ×100% 。

1.4 数据分析方法

采用 Excel2021 整理数据，SPSS26.0 进行统计分析： ① 相关性分析（Pearson 法），探究农艺性状与穗发芽抗性的关联； ② 主成分分析（PCA），提取核心评价指标，降维简化评价体系； ③ 聚类分析（欧氏距离，Ward法），划分种质资源类群； ④ 隶属函数法，计算综合评价 D 值（ D=Σ （ W×Ui. ），Wi 为主成分权重，Ui 为隶属函数值），D 值越大综合表现越优。

2 结果与分析

2.1 农艺性状与穗发芽抗性的表型变异

120 份种质资源的农艺性状与穗发芽抗性存在丰富变异。农艺性状中，有效分蘖数变异系数最大（ 28.6% ），生育期变异系数最小（ 3.2% ）；穗发芽抗性指标中，穗发芽率变异系数最大（ 62.3% ），发芽率变异系数最小（ 35.7% ），表明供试种质在穗发芽抗性上差异显著，具备筛选抗源的潜力。

2.2 农艺性状与穗发芽抗性的相关性分析

相关性分析表明，农艺性状与穗发芽抗性存在显著关联： ① 穗粒重（ r=-0.42** ）、千粒重（ r=-0.38^** ）与穗发芽率呈极显著负相关，说明籽粒饱满、粒重高的种质通常穗发芽抗性更强，可能因籽粒胚乳淀粉含量高，抑制萌发信号传导； ② 有效分蘖数（ r=0.29^* ）与穗发芽率呈显著正相关，推测分蘖过多导致群体郁闭，穗部湿度升高，加剧穗发芽；③ 株高（ _r=-0.18 ）、穗长（ r=-0.21 ）与穗发芽率呈负相关但不显著，可能因株高较高的品种通风条件略优，间接降低发芽风险； ④ 生育期与穗发芽率无显著相关性，表明不同熟期品种均可通过选育获得抗穗发芽特性。

2.3 主成分分析与核心指标提取

对 15 个测定指标进行主成分分析，前 4 个主成分累计贡献率达76.32% （表3），可代表大部分信息。第1 主成分（贡献率 32.15% ）中，穗粒重（载荷 0.85）、千粒重（载荷 0.82）、穗发芽率（载荷 -0.79）为主要载荷因子，反映“产量 - 抗性”协同特征；第 2 主成分（贡献率21.47% ）中，株高（载荷 0.78）、茎粗（载荷 0.75）载荷较高，代表植株形态特征；第3 主成分（贡献率 12.83% ）以有效分蘖数（载荷0.71）、结实小穗数（载荷 0.68）为主，反映群体生产力；第 4 主成分（贡献率9.87% ）以生育期（载荷 0.65）、旗叶面积（载荷 0.62）为主，代表适应性特征。

2.4 聚类分析与优异种质筛选

基于核心指标的聚类分析，将 120 份种质分为 3 类（图 1）： ① 第Ⅰ类（45 份）：农艺性状较差（平均穗粒重 2.1g 、千粒重 38.2g ），穗发芽抗性弱（平均穗发芽率 42.3% ），多为地方老品种，如‘碧蚂1 号’，可作为抗性改良的对照材料； ② 第Ⅱ类（28 份）：农艺性状优异（平均穗粒重 3.2g 、千粒重 45.1g 、有效分蘖数 2.8 个），穗发芽抗性强（平均穗发芽率 8.7% ），包括‘周麦 36’‘小偃 6 号’等育成品种及 3 份近缘种衍生系，为理想育种亲本； ③ 第Ⅲ类（47 份）：农艺性状与抗性中等（平均穗发芽率 26.5% ，穗粒重 2.6g ），多为近年育成的常规品种，如‘郑麦9023’，可通过定向改良提升抗性。

3 结论

120 份小麦种质资源在农艺性状与穗发芽抗性上存在丰富变异，穗发芽率变异系数达 62.3% ，具备抗源筛选潜力；穗粒重、千粒重是影响穗发芽抗性的关键农艺性状，与穗发芽率呈极显著负相关，可作为抗穗发芽育种的间接选择指标；筛选出 10 份综合表现最优的种质（如‘周麦 36’‘小偃 6 号’），28 份优异育种亲本，为小麦抗穗发芽高产育种提供材料支撑；建立的“主成分分析 - 聚类分析 - 隶属函数法”综合评价体系，可高效开展小麦种质资源的农艺性状与抗性协同评价。

结语

本研究结果为小麦抗穗发芽育种提供了重要的亲本材料和选择依据。下一步工作将对这些核心种质进行分子标记鉴定，挖掘其携带的抗性基因，为分子标记辅助选择育种奠定基础。

参考文献

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