‘尧麦16’节水高产广适特性与育种方法探讨

史晓芳，仇松英，史忠良，谢福来，高炜

（山西省农业科学院小麦研究所，山西临汾041000）



‘尧麦16’节水高产广适特性与育种方法探讨

史晓芳，仇松英，史忠良，谢福来，高炜

（山西省农业科学院小麦研究所，山西临汾041000）

为培育突破性小麦新品种及丰富育种理论，本研究解析了‘尧麦16’的高产、稳产、广适、耐寒、节水、优质及抗虫特性。统计分析数年国家区试、生产试验数据及品种推广实打产量，同时进行产量因素、节水栽培、抗虫抗寒、谷物化学等方法鉴定。结果表明，‘尧麦16’丰产性、稳产性较好，平均产量比对照品种‘石4185’增产5.73%～11.07%，增产点率85.7%～100.0%；该品种成穗数543.0万穗/hm2～862.5万穗/hm2，穗粒数36粒左右，千粒重40 g，产量三因素协调。‘尧麦16’穗数多，根系发达、生长繁茂，灌浆中后期功能叶耐热性极强，叶片衰老速度慢，‘尧麦16’为水地、肥旱地兼用型高产小麦新品种。籽粒玻璃质，面筋强度中等偏强、面粉品质佳，为面条和馒头兼用型品质。‘尧麦16’抗麦红吸浆虫，抗寒耐热。‘尧麦16’是穗、粒、重协调增长型节水高产小麦新品种。

小麦；尧麦16；产量形成分析；节水高产；广泛适应性；抗虫育种

0　引言

黄淮麦区是中国冬小麦的主产区和高产区，对中国小麦生产以及国家粮食安全起着重要作用。随着人口的增加和耕地面积逐年减少，对小麦的需求不断增加。通过遗传改良，充分挖掘小麦品种的高产潜力，培育高产、节水、广适小麦新品种的任务十分迫切。选育和推广节水高产优质多抗小麦新品种是提高产量最经济、最有效途径［1-6］。‘尧麦16’［7］系山西省农业科学院小麦研究所选育的国审小麦新品种（国审麦2011008），具有节水、高产、优质、广适、抗虫等特性。本研究对‘尧麦16’的产量结构和优异特性进行分析，目的是为培育节水高产广适小麦新品种提供理论指导和使用信息。

1　材料与方法

1.1试验地点

试验于2008—2011三个年度进行，15个试验点，河北5个（邯郸、衡水、河北省农林科学院粮油作物研究所、临西、石家庄市农科院），山东6个（德州、长清、烟台、临沂、平度、济宁），山西3个（临汾、新绛、运城），河南1个（安阳市白壁镇）。各试点均能做到施肥均匀，氮、磷、钾合理搭配，底肥、追肥科学施用，试验的肥力水平控制在较适宜范围，播种质量较好，冬前群体也都达到相应水平，汇总产量水平在黄淮北片麦区有较好代表性。田间管理根据各试点所处的不同地理区域，结合苗情进行适时管理，试验结果可靠。

1.2试验材料

试验小麦品种有‘尧麦16’、‘石4185’、‘邯6172’、‘良星99’等。

1.3试验设计

试验四周设置保护区，试验采用随机区组排列，3次重复，小区收获面积13.3 m2，各试点按照国家方案认真实施。汇总各试点的田间规划、试验记载、材料报送均符合国家对小麦区域试验的要求，基本苗255万/hm2左右，常规田间管理。

1.4数据来源和分析

‘尧麦16’产量和农艺性状统计数据，使该品种参加山西省和国家黄淮北片冬小麦区域试验、生产试验结果，以及2009年以来山西、河北、山东、河南各地种植‘尧麦16’的试验结果。

数据统计与分析采用Excel软件。

2　结果与分析

2.1高产、稳产和适应性分析

表1对‘尧麦16’的丰产性、适应度和稳产性进行了分析。‘尧麦16’在2008—2009年参加国家黄淮北片A组区试，14点汇总，12点增产，增产点率85.7%，平均产量8067 kg/hm2，比对照品种‘石4185’增产5.73%，增产极显著。比对照品种‘邯6172’增产3.54%，增产显著，居13个参试品种第6位。2009—2010年度续试，12点汇总，12点增产，增产点率100.0%，平均产量8197.5 kg/hm2，比对照‘石4185’增产11.07%，增产极显著。比对照‘邯6172’增产9.59%，增产极显著，居14个参试品种第1位。2010—2011年度参加黄淮北片水地A组生产试验，试验点9个，全部增产，增产点率100%，平均产量8700 kg/hm2，比对照‘石4185’增产7.22%。

2009—2010年度，在所有参加区试的材料中‘尧麦16’适应度最高，12个试验点全部增产；产量最高，变异系数和Shukla变异系数最小；‘尧麦16’离优度显著低于其他品种；2010—2011年度生产试验，‘尧麦16’适应度100%。2008—2011年，‘尧麦16’的Pi值均显著低于对照品种，说明其普遍适应性较好。通过分析可以看出，‘尧麦16’丰产性、稳产性、适应性均较好。

表1　‘尧麦16’在国家区试中产量表现、适应性及稳定性

2.2生长特性与产量三因素表现

表2对‘尧麦16’及对照品种的农艺性状进行了统计，可以看出，在2年试验中，‘尧麦16’生育期均超过对照品种，但差别非常小，其中2008—2009年度比对照‘石4185’长1.7天，比对照‘邯6172’长1.1天，2009—2010年度比‘石4185’长1.4天，比对照‘邯6172’长1.3天，这为其高产提供了物质合成基础。从株高看，‘尧麦16’高于对照品种6 cm左右，植株较高，但茎秆弹性好，虽然穗多，但大面积很少出现倒伏，为实现高产潜力提供了保障。‘尧麦16’分蘖能力强，群体增长快，根系发达，叶面积系数大，抗寒能力特强，群体稳定时间长，抗倒春寒。分蘖成穗率达42.8%～59.4%。产量构成的3因子非常协调，2年试验中，其成穗数稳定在681万～735万/hm2，千粒重稳定在39.0～44.3 g，穗粒数36.1～40.9粒，收获指数达42.5%。

2.3产量及其结构特点

表3对2009年以来‘尧麦16’参加区域试验、生产示范和大面积推广的85次试验数据进行了分析，结果表明，‘尧麦16’平均产量为8462.4 kg/hm2，成穗数671.6万/hm2，穗粒数36.9粒，千粒重40.3 g。‘尧麦16’最高产量为10477.5 kg/hm2，为2015年在临汾洪堡1.33 hm2实打实收的结果，其产量因子三要素为成穗数862.5万/hm2，穗粒数36.5粒，千粒重40.5 g。从产量三要素看，‘尧麦16’成穗数从543.0万/hm2到862.5万/hm2，穗粒数从30.5粒到40.6粒，千粒重从33.6 g到44.4 g。

对不同产量水平下其产量构成分别进行了统计。结果表明：产量在5250～8250 kg/hm2水平范围内，‘尧麦16’的成穗数变化不大，产量在5250～9750 kg/hm2水平范围内，穗粒数和千粒重逐步增加，产量水平大于9750 kg/hm2，成穗数最高，但穗粒数和千粒重略有减少。在‘尧麦16’产量构成因素中，三因素较为协调同步提高。

表2　‘尧麦16’在国家区试中农艺性状统计

表3　‘尧麦16’不同产量水平构成因素分析

2.4耐旱节水

‘尧麦16’的水分利用效率高主要表现在3个方面。一是2014—2015年在洪洞县万安镇200 hm2肥旱地上，产量高达5951.5 kg/hm2，比对照‘运旱22-33’增产12.9%。二是农业部2011—2012两年度品种筛选试验，对黄淮麦区审定的15个冬性及半冬性小麦品种进行了0水（全生育期不浇水）、1水（越冬期）和2水（越冬期、孕穗期）试验（小区面积333.3 m2，随机区组排列，3次重复），在全生育期不浇水、浇1水的条件下，‘尧麦16’较对照‘烟农19’增幅高达21.84%和28.93%，居15个参试品种首位，在全生育期浇2水的条件下，‘尧麦16’增幅为13.55%，居15个参试品种的第6位。这说明‘尧麦16’实现了高产潜力与节水性能的良好结合。三是在山西运城市和临汾市旱地大面积种植中突破6500 kg/hm2，2015年还创造了山西襄汾县邓庄镇孙家院村（8970.5 kg/hm2）旱地高产记录（表4）。这说明‘尧麦16’为水分高效利用型品种。

2014—2015年对‘尧麦16’进行了灌水试验，在不浇水（W0）、仅浇冬水（W1）和同时浇冬水和孕穗水（W2）3种条件下，比较了‘尧麦16’与黄淮冬麦区国审品种‘良星99’的产量等性状（表5）。在3种处理中，‘尧麦16’的产量和水分利用率皆高于‘良星99’（图1及表5）；在不浇水和仅浇冬水时，‘尧麦16’的千粒重、穗粒数和收获指数差异不显著，而‘良星99’的千粒重和收获指数差异达显著水平。2013—2014年在山西省尧都区种植67 hm2‘尧麦16’，浇1水和浇2水的产量分别为8415 kg/hm2和8790 kg/hm2，水分利用效率分别为1.19 kg/mm和1.03 kg/mm。

在浇两水、仅浇冬水和不浇水条件下的系统比较表明，‘尧麦16’穗数多，根系发达、生长繁茂，水分利用效率高，灌浆中后期叶绿素含量高，叶片衰老速度慢。株高、千粒重、穗粒数和收获指数对水分胁迫不敏感，‘尧麦16’为水地、肥旱地兼用型高产小麦新品种。

2.5遗传基础丰富

‘尧麦16’以‘晋麦54’为母本、‘北农8号’为父本杂交选育而成。追溯‘尧麦16’系谱，其遗传基础十分丰富。双亲系谱之间明显的存在着远缘性，母本‘晋麦54’和‘晋麦47’是同一组合，‘晋麦47’具有广泛远缘优质结合的遗传基础，其亲本系谱含有3个属2个种8个国家的27个品种［8］。父本‘北农8号’的亲本种质则包含‘洛夫林10号’、‘燕大1817’、‘蚂蚱麦’等。在用其杂交重组育成新品种后，充分发挥了优良基因的累加效应，使‘尧麦16’具有更多的优良性状，从而提高了新品种的丰产性、广泛适应性和多抗性。

2.6多抗性

‘尧麦16’一是抗麦红吸浆虫。2005—2008年在吸浆虫虫圃经连续抗吸浆虫鉴定，‘尧麦16’的3年平均损失率为0.27，远低于参试品种平均损失率2.96的水平。

表4　‘尧麦16’在肥旱地的高产表现

表5　不同灌溉量对‘尧麦16’和‘良星99’产量相关性状的影响

2006年度，‘尧麦16’（RI-16）经中国农业科学院植物保护研究所鉴定，该品种低抗小麦麦红吸浆虫，最大估计损失率L值3.98%，抗性级别为低抗。其结果如下表7。

表6　2005—2008年度‘尧麦16’抗麦红吸浆虫鉴定

表7　2006年‘尧麦16’抗吸浆虫鉴定结果

图1　不同灌溉条件下‘尧麦16’和‘良星99’产量比较

‘尧麦16’茎秆蜡质，穗层较厚，穗长，旗叶窄长上举，穗下节长，颖壳蜡质程度重，对吸浆虫的着卵，吸食都起了一定的阻碍作用；抽穗期比对照品种晚1～3天，扬花期和对照品种一致，避开了吸浆虫的产卵时期；小麦籽粒受害后总酚含量增加迅速，同样头数的吸浆虫危害比对照品种危害较轻。

在襄汾燕村赵玉贵家有0.67 hm2土地，是吸浆虫高发地块，2012年种植‘尧麦16’，产量6375 kg/hm2，比对照品种‘石4185’增产59.6%，‘尧麦16’表现出具有良好的抗吸浆虫特性。

二是抗寒耐热。‘尧麦16’抗寒性好，生长势强，根系活力强；抗春冻，在2013年4月9日和19日晋南麦区天气遇到极端低温和持续低温，大部分小麦发生冻寒，产量受到影响，该品种正常生长，产量比对照品种增产18.3%。后期耐热性较好，黄淮麦区小麦生育后期常有高温、干热风、阵雨和多种病害发生，‘尧麦16’具有抗高温、抗干热风、抗雨后青枯、抗叶枯病的多种抗性，且灌浆快、落黄好。在整个生育期内，植物光合作用能力强，生物产量和经济系数高。

2.7面条和馒头兼用型品质

经农业部谷物品质监督检验测试中心对2009—2010年区试混合样品质测试，‘尧麦16’品质检测结果：蛋白质含量（干基）13.23%～14.35%，湿面筋29.4%～31.8%，沉淀指数31～36.8 mL，吸水率55%～57.8%，稳定时间5.2～5.5 min，拉伸面积66～74 cm2，延伸性159～173 mm，最大抗延阻力280～337 E·U，硬度指数62.0，容重800～815 g/L。品质好：粒白，角质，商品性好。达到国家优质中筋小麦标准。经食性鉴定，面粉品质好，蒸馒头发的大，白而嫩，暄而弹性大，味香有韧劲。拉面色亮条韧有弹性，是加工面条、挂面、方便面、馒头的优良品种。

3　讨论

3.1产量及其构成因子分析

‘尧麦16’具有较好的丰产性，稳产性和广泛的适应性。‘尧麦16’产量三因素协调稳定，抗寒、耐春冻，节水、耐旱，分蘖力较强，成穗率高，株型紧凑，茎秆弹性好，较抗倒伏。后期叶片功能期长，抗干热风，抗条锈病、落黄好，这为其高产提供了物质合成基础。前人研究认为：中间型品种产量三因素间相互协调、平衡发展且都还有提高的潜力。要实现产量进一步提高，不仅多穗型品种首先依靠穗数，而且大穗型品种也必须在一定穗数基础上才能有大的突破。在中等肥力下，小麦的高产栽培选择多穗型品种较为稳定；在高肥条件下，大穗型品种则具有更高产量潜力，中间型品种则是今后超级小麦育种最值得注意的类型［9-13］。

3.2节水高产广适小麦新品种培育

‘尧麦16’的亲本配制是按照丰产性、稳产性和多抗性相结合的育种目标，采用了耐旱、高产、多抗和抗寒、广适、优质品种杂交的亲本组配方式，根据育种目标选择血缘关系较远和遗传基础广泛抗旱、抗病、高产、优质亲本进行杂交。后代选择采取系谱优选鉴定方法。选育目标是冬性，幼苗匍匐，分蘖力较强，成穗率高。株高70～80 cm，株型紧凑，叶片上举，大小适中，茎秆弹性好，抗倒伏。公顷穗数550万～750万穗，穗粒数36～48粒，千粒重38～50 g，苗期抗冬冻和春寒，中期抗三锈、黄叶病、白粉病，后期抗干热风，籽粒灌浆快。硬质、白粒，籽粒饱满、大小均匀，商品性好。

在‘尧麦16’的选育过程中重点进行了4个方面的攻关，一是提高品种抗逆性、抗虫性和抗病性，达到高产、稳产和广适的统一。二是节水耐旱，分蘖力强，成穗率高。亲本‘晋麦54’具有抗旱基因［14］，后代在水旱交替和抗虫圃等多种生态环境中选育而成，该品种分蘖成穗率达42.8%～59.4%。三是抗干热风，落黄好，茎秆弹性好，抗倒伏。四是籽粒硬质，面粉品质好，是优质面条和馒头品种。

在全球气候变化的大背景下，中国小麦生产面临严峻挑战，小麦面临着冻害、旱害、倒伏等自然灾害以及条锈病、白粉病严重威胁［15-16］。当务之急是培育高产、抗病、抗逆、广适性品种［17］。多点鉴定筛选、水旱轮选、穿梭育种等已成为提高小麦抗病、抗逆和适应性的有效技术手段［18］，并被广泛利用，取得了显著成效。在选育‘尧麦16’的过程中，我们也有目的地加强了其抗逆性、适应性的选择，先后进行了抗虫、抗病鉴定，水地、旱地筛选，在临汾、北京、运城、太原、石家庄等地进行了多年鉴定，从而为其广泛的适应性奠定了良好基础。在有限灌溉条件下（未灌水、只灌冬水）‘尧麦16’产量仍远高于对照品种‘烟农19’、‘石4185’、‘良星99’。

‘尧麦16’的母本‘晋麦54’经虫圃鉴定，中抗麦红吸浆虫；具有抗旱、高产、稳产、适应性广、综合性状突出的特点，其分蘖力强，成穗率高，耐高温逼熟、熟相好，早熟、大穗大粒、丰产、抗病性好［14］。父本北‘农8号’为冬性品种，越冬性好，抽穗早、灌浆快，耐干旱高温，株叶青秀，抗病耐病性好，有一定的节水能力，具有11250 kg/hm2的增产潜力，品质好，粒色为红粒。双亲组配后，实现了减少无效分蘖，降低株高，提高小穗结实率，传承了母本的抗虫性，改良了父本的粒色。增强了抗旱抗冻抗青干等抗逆性的性状互补共增选育目的。

在早期世代，F2至F4采用不同生态环境、多种生产条件、种植较大群体，充分发挥环境对基因的最佳选择效应；F5至F7选择符合育种目标，综合形状好，株系稳定，株高一致的优系出圃，进入鉴定试验，在多个试点上综合鉴定其产量、株形、适应性、抗逆性、粒质、熟期等项目［19］。出圃后加强育成品系的多点鉴定与大面积示范，2004—2006年的产量比较试验在5个地点进行，‘尧麦16’全部增产，比对照‘石4185’平均增产12.8%，将其作为重点品系参加国家黄淮麦区区域试验。在尚未审定之前，在山西董村进行大面积示范，发现其产量表现和适应性明显超过同期的其他品种。另外，在山西洪洞、河北石家庄的大面积示范中发现其水分利用效率高，有可能在黄淮旱肥地利用，于2015年参加河北省冬小麦联合测定试验（冀中南节水组），使推广区域显著扩大。‘尧麦16’在山东省、河北省、山西省和河南省4省区推广种植。‘尧麦16’的育成和推广实践表明，通过合理的亲本配制、多生态条件选择、多生产条件鉴定，定会选育出高产稳产广适小麦新品种［20］，为中国小麦生产以及国家粮食安全做出新的贡献。

4　结论

‘尧麦16’具有节水高产，抗麦红吸浆虫，抗寒耐热等优良性状。‘尧麦16’分蘖力强，成穗率高，根系发达、生长繁茂，灌浆中后期功能叶耐热性极强，叶片衰老速度慢，为水地、肥旱地兼用型高产小麦新品种。‘尧麦16’籽粒玻璃质，面筋强度中等偏强、面粉品质佳，为面条和馒头兼用型品质。‘尧麦16’是穗、粒、重协调增长型节水高产小麦新品种。

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Water Saving，High Yield，Wide Adaptability of‘Yaomai16’and Its Breeding Methods

Shi Xiaofang，Qiu Songying，Shi Zhongliang，Xie Fulai，Gao Wei
（Institute of Wheat Research，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Linfen 041000，Shanxi，China）

In order to breed new wheat varieties and enrich the breeding theory，the authors analyzed high yield，stable yield，wide adaptability，cold resistance，water saving，excellent quality and wheat midge resistance of wheat variety‘Yaomai16’.The data from the national winter wheat test of the northern part of the Huanghuai region and production experiments were analyzed.At the same time，the yield factors，water saving cultivation，resistance to insects and cold，grain chemistry and other methods were identified.The results showed that，‘Yaomai16’had high and stable yield，which was 5.73%-11.07%higher than that of the control cultivar‘Shi 4185’，and the increased yield point was 85.7%-100.0%.Three yield factors were coordinated，of which the spike number was 543.0×104/hm2-862.5×104/hm2，spikes per ear were about 36，and 1000-grain weight was 40 g.‘Yaomai16’had high panicle number，developed root system，luxuriant growth.The heat resistance of the functional leaf during the later grouting was strong，and leaf senescence was slow.‘Yaomai16’was a new variety with high yield which was adaptable to both flood and fertile drought soil.It was characterized with vitreous grain，medium strong gluten strength，and excellent flour quality，and was suitable for making Chinese noodles and steamed bread.‘Yaomai16’had resistance to wheat midge，cold and heat，and was a new wheat variety with spike，grain and weight coordinated growth，water saving and high yield.

Wheat；Yaomai16；Yield Components；Water Saving and High Yield；Wide Adaptation；Breeding for Pest Resistance

S512.1+1

A论文编号：cjas16040002

国家农业科技成果转化项目“节水高产国审小麦新品种尧麦16示范与转化”（2014GB2A300006）；山西省科技攻关项目“小麦外源基因的导入与利用研究”（2006031001-01），“小麦抗麦红吸浆虫新品种选育与利用研究”（2007031001-5）。

史晓芳，女，1985年出生，山西临汾人，助理研究员，硕士，主要研究方向为小麦遗传育种。通信地址：041000山西省临汾市幽并街33号山西省农业科学院小麦研究所，E-mail：woshishiyi256@163.com。

仇松英，女，1960年出生，山西襄汾人，副研究员，本科，学士，主要研究方向为小麦遗传育种。通信地址：041000山西省临汾市幽并街33号山西省农业科学院小麦研究所，E-mail：qiusy60@163.com。

2016-04-04，

2016-05-23。