小麦种质资源农艺性状与穗发芽抗性综合评价分析

引言

我国小麦种植区域广泛，不同地区的气候条件差异较大，穗发芽问题在部分地区尤为严重。例如，在长江中下游地区，由于小麦收获季节常遇梅雨天气，穗发芽发生频繁，严重制约了当地小麦产业的发展。因此，提高小麦品种的穗发芽抗性是小麦育种工作的重要目标之一。

1 材料与方法

1.1 试验材料

收集来自国内外不同生态区的小麦种质资源200 份，涵盖了地方品种80 份、育成品种70 份以及野生近缘种50 份等。这些种质资源具有丰富的遗传多样性，为研究提供了广泛的素材。地方品种包含了来自我国黄淮地区、长江流域等不同生态区域的传统品种，育成品种则来自国内外多个育种机构的选育成果，野生近缘种包含了多种山羊草属、偃麦草属等与小麦亲缘关系较近的物种。

1.2 农艺性状测定

株高使用直尺从地面量至植株顶端（不包括芒），重复测量10 株，取平均值，精确到 1cm ；穗长测量从穗基部至穗顶端（包括芒）的长度，每个种质资源随机选取 10 个麦穗测量，取平均值，精确到 0.1cm ；小穗数和穗粒数通过直接计数获得，同样每个种质资源选取10 个麦穗进行计数，取平均值；千粒重采用随机抽取1000 粒风干种子称重的方法，重复3 次取平均值，精确到 0.1g_⨀

1.3 数据分析

运用 Excel 软件对试验数据进行初步整理和计算，采用 SPSS22.0 统计分析软件进行数据分析。通过描述性统计分析，计算各农艺性状和穗发芽率的平均值、标准差、变异系数等统计参数，以了解数据的分布特征和变异程度。采用Pearson 相关性分析方法，分析农艺性状之间以及农艺性状与穗发芽抗性之间的相关性。运用主成分分析（PCA）方法，对多个农艺性状和穗发芽抗性指标进行降维处理，提取主成分，计算主成分得分。最后，根据主成分得分进行聚类分析，采用欧氏距离平方和法，将小麦种质资源分为不同的类群。

2 结果与分析

2.1 小麦种质资源农艺性状的多样性

不同小麦种质资源的农艺性状表现出丰富的多样性。株高范围在 50cm 至120cm 之间，其中部分矮秆种质资源株高低于 70cm ，具有较强的抗倒伏能力，矮秆种质资源占比约为 15% ；穗长从 6cm 到 18cm 不等，长穗型种质资源（穗长大于15cm）可能具有较高的穗粒数潜力，长穗型种质资源占比约为 10% ；小穗数平均为 18 个，不同种质间差异明显，小穗数最少的为 12 个，最多的达到25 个；穗粒数变幅较大，最多的可达80 粒，最少的仅为20 粒；千粒重分布在25g 至 55g 之间，千粒重较高的种质资源（千粒重大于 45g ）在产量构成中具有一定优势，此类种质资源占比约为 20% 。

2.2 小麦种质资源穗发芽抗性的差异

通过田间自然鉴定和室内模拟鉴定，发现不同小麦种质资源的穗发芽抗性存在显著差异。田间穗发芽率最低的种质资源仅为 5% ，表现出极强的抗性，而部分种质资源的穗发芽率高达 60% ，抗性极差。室内模拟鉴定结果与田间表现基本一致，进一步验证了种质资源间穗发芽抗性的差异。

2.3 农艺性状与穗发芽抗性的相关性分析

相关性分析结果表明，部分农艺性状与穗发芽抗性存在显著相关性。株高与穗发芽抗性呈负相关，即株高较矮的小麦种质资源往往具有较高的穗发芽抗性，相关系数为 -0.45（ P<0.01 ）。这可能是因为矮秆植株通风透光性好，麦穗湿度相对较低，不利于籽粒发芽。穗长与穗发芽抗性呈正相关，相关系数为0.38（ P<0.05 ），长穗型小麦可能由于穗部结构等原因，在一定程度上阻碍了雨水的积聚，从而降低了穗发芽的风险。千粒重与穗发芽抗性也存在一定的正相关关系，相关系数为 0.32（P<0.05），千粒重较大的种子可能具有更厚的种皮或更强的休眠特性，有助于抵抗穗发芽。而小穗数和穗粒数与穗发芽抗性的相关性不显著。

2.4 基于主成分分析的小麦种质资源综合评价

主成分分析将多个农艺性状转化为 4 个主成分，累计贡献率达到 88% ，能够较好地反映原始数据的信息。第一主成分主要反映了穗长、穗粒数和千粒重等与产量相关的性状，贡献率为 40% ；第二主成分主要与株高有关，贡献率为25% ；第三主成分与小穗数相关，贡献率为 18% ；第四主成分与其他一些次要农艺性状相关，贡献率为 5% 。根据主成分得分，对小麦种质资源进行综合评价，筛选出综合得分较高的种质资源，这些种质资源在农艺性状和穗发芽抗性方面表现较为平衡。

3 讨论

3.1 小麦种质资源农艺性状与穗发芽抗性的关系

本研究结果表明，小麦种质资源在农艺性状和穗发芽抗性上存在丰富的遗传多样性。通过相关性分析发现，株高、穗长、芒长和粒色等农艺性状与穗发芽抗性密切相关。株高较高的小麦品种，其穗部在田间相对湿度较高时更容易聚集水分，从而增加了穗发芽的风险；而穗长较长的品种，由于穗部结构较为疏松，有利于通风透光，降低了穗部湿度，从而提高了穗发芽抗性。

3.2 小麦种质资源综合评价的意义

通过对小麦种质资源农艺性状与穗发芽抗性的综合评价，能够更全面、准确地筛选出具有优良特性的种质。在以往的研究中，往往单独关注农艺性状或穗发芽抗性，而忽视了两者之间的相互关系。本研究采用的主成分分析等方法，将多个性状综合考虑，为种质资源的筛选提供了更科学的依据。筛选出的综合性状优良的种质资源，既可以直接应用于生产实践，提高小麦的产量和品质，又可以作为重要的育种材料，为培育高产、抗穗发芽的小麦新品种奠定基础。

3.3 研究的局限性与展望

本研究虽然对小麦种质资源的农艺性状与穗发芽抗性进行了较为系统的分析，但仍存在一定的局限性。首先，研究仅在有限的环境条件下进行，而小麦的生长发育和穗发芽抗性受环境因素影响较大，未来需要在不同生态区进行多点试验，以验证研究结果的普遍性。其次，对于农艺性状与穗发芽抗性之间的内在分子机制尚未深入探究，后续研究可以结合分子生物学技术，挖掘相关基因，揭示其调控网络，为小麦遗传改良提供更精准的理论支持。例如，可以利用全基因组关联分析、转录组测序等技术，寻找与农艺性状和穗发芽抗性相关的基因和分子标记。

结语

本研究通过对 200 份小麦种质资源的农艺性状与穗发芽抗性进行测定和分析，明确了不同种质资源在这些方面的多样性和差异。相关性分析和主成分分析结果表明，株高、穗长、千粒重等农艺性状与穗发芽抗性存在一定的关联，通过综合评价筛选出了一批在农艺性状和穗发芽抗性方面表现优良的小麦种质资源。这些研究结果为小麦遗传育种提供了重要的材料基础和理论依据，有助于培育出更适应不同环境、高产且抗穗发芽的小麦新品种，保障小麦的安全生产和粮食供应稳定。

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