冬小麦产量与群体整齐度遗传分析

李卓夫，程子航，王璐，陈露，王晓楠，付连双，宋永超

（东北农业大学农学院，哈尔滨 150030）

冬小麦产量与群体整齐度遗传分析

李卓夫，程子航，王璐，陈露，王晓楠，付连双，宋永超

（东北农业大学农学院，哈尔滨 150030）

文章以12个冬小麦品系为试验材料，收获后分析其产量性状、农艺性状和群体整齐度。探究有显著差异性状遗传力及群体整齐度对产量及产量构成影响。结果表明，穗长整齐度和穗粒数整齐度与小麦产量及千粒重显著相关。育种过程中，通过提高冬小麦穗长和穗粒数整齐度增加冬小麦产量是有效途径。

冬小麦；产量；群体整齐度；产量性状；农艺性状

李卓夫,程子航,王璐,等.冬小麦产量与群体整齐度遗传分析[J].东北农业大学学报,2016,47(5):9-14.

Li Zhuofu,Cheng Zihang,Wang Lu,et al.Genetic analysis of yield and population uniformity in winter wheat[J].Journal of Northeast Agricultural University,2016,47(5):9-14.(in Chinese with English abstract)

小麦是世界重要粮食作物之一，在保障世界粮食安全中的作用显著。确保小麦产业健康发展对中国粮食安全和经济稳定具有重要意义[1-3]。目前，与玉米、大豆相比，小麦种植面积较少，小麦总产量受小麦种植面积限制。在有限种植面积上，只能通过培育高产量及高适应性新品种提高小麦总产量。提高冬小麦抗寒性，探索高纬度寒温带大面积种植高产量潜力冬小麦，已成为增加小麦总产量研究新领域。冬小麦耐寒性遗传复杂，中国寒温带冬季气候条件多变，给冬小麦安全越冬带来威胁。目前，以“东农冬麦1号”为代表一系列能在高寒地区安全越冬的冬小麦新品种（系）已育成[4]，而如何培育出安全越冬后产量更高、适应性更强品种（系）成为今后高寒地区冬小麦育种长期任务[5]。

周菊芳等研究表明，穗数、穗粒数、千粒重在小麦产量形成中起重要作用[6]。牟春生等认为小麦构成因素相互制约，小麦产量提高困难[7]。张晗对小麦三个遗传群体进行条件和非条件QTL定位分析，表明小麦三因素与产量间呈正相关，小麦三因素呈负相关，适宜密度可协调个体和群体矛盾，有利于建立合理群体结构，促进产量构成因素协调发展[8]。孙其信等以系统层次性观点分解小麦产量及产量因素，认为小麦产量受小麦产量三因素及农艺性状影响，间接影响小麦产量[9]。

本试验针对不同冬小麦品种（系）在不同密度下产量性状、农艺性状、群体整齐度差异及各农艺性状及群体整齐度与产量相关性，深入探究其内在联系，揭示冬小麦产量性状、农艺性状与群体整齐度遗传特点，探讨群体整齐度在冬小麦新品种选育过程中作为新选择指标有效性，为高寒地区冬小麦高产高效育种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

以东农冬麦1号、东农03-608、东农03-614、东农03-633、东农13-8001、东农13-8007、东农13-8 008、东农13-8015、东农06-256、东农09-377、东农09-506、东农13-8 004等12个冬小麦品种（系）为试验材料。供试品种种子由东北农业大学农学院小麦育种课题组提供。

1.2 方法

本试验采用二因素随机区组设计，二因素分别为品种与种植密度，处理数为品种12个，密度6个，播种密度分别为200、300、400、500、600和700万株·hm-2。3次重复，小区为5行区，行长5 m，行距15 cm。于抽穗后记录每个小区结实穗密度。2015年7月3日收获。

全域旅游是指在一定区域内，以旅游业为优势产业，通过对区域内经济社会资源尤其是旅游资源、相关产业、生态环境、公共服务、体制机制、政策法规、文明素质等进行全方位、系统化的优化提升，实现区域资源有机整合、产业融合发展、社会共建共享，以旅游业带动和促进经济社会协调发展的一种新的区域协调发展理念和模式。

1.3 数据测量方法

每个小区全区收获，测量总茎数、总生物量、总粒数、总粒重及千粒重，从中再取30株考种，分别记载株高、穗长、有效小穗数、无效小穗数、穗粒数。

整齐度计算方法参照于经川等方法[11]。整齐度系数为变异系数倒数。

CV为变异系数，-X为群体平均数，S为群体标准差。

采用方差分析法估计各性状遗传力[16]。

hB-性状广义遗传力，VG-性状遗传方差，VP-性状表型方差。

1.4 数据处理与分析

数据处理与分析使用Excel 2007及IBM SPSS Statistics verson17.0软件。

2 结果与分析

2.1 冬小麦产量性状方差分析

12个冬小麦品种产量性状方差分析结果列于表1。方差分析表明，在产量及产量性状上，品种间存在极显著差异，而密度间差异仅表现在产量及穗密度上；同样，品种与种植密度互作间差异表现也在这两个性状上。说明在影响产量方面，遗传差异占主要方面，而密度主要通过单位面积穗数变化影响产量。

冬小麦产量随冬小麦播种密度增加而增加，种植密度对冬小麦单位面积穗数和产量变化有较大影响，对收获指数、千粒重、穗粒重变化影响较小。冬小麦产量、单位面积穗数差异与品种和密度变化密切相关。冬小麦在收获指数、千粒重、穗数方面差异主要由遗传决定，这3个性状变异与密度关系较小。

2.2 群体整齐度方差分析

通过对不同品种、不同密度下群体整齐度及农艺性状方差分析，以分析引起冬小麦群体间整齐度及农艺性状变异原因。

由表2可知，在结实小穗数、穗粒数、穗粒数整齐度、穗长、穗长整齐度、无效小穗数、无效小穗数整齐度和株高等8个性状上品种差异达显著或极显著水平，而密度间仅有结实小穗数、穗粒数和株高等3个性状达显著或极显著，品种与密度互作效应仅有穗粒数整齐度系数差异显著。说明结实小穗数、穗粒数、穗长、穗长整齐度、无效小穗数、无效小穗数整齐度和株高等性状有较大遗传差异；不同品种在穗粒数整齐度上表现随密度不同而变化。

表1 冬小麦产量构成因素方差分析Table 1Anova of winer wheat yield traits

表2 群体整齐度及农艺性状方差分析Table 2Anova of population uniformity and agronomic trait

2.3 群体遗传力分析

运用方差分析法对冬小麦产量构成性状及各产量构成性状整齐度系数遗传力分析。结果见表3。

表3 冬小麦产量性状及群体整齐度遗传力Table 3Winter wheat yield trait and population uniformity heritibility

结果表明，参试冬小麦品种在产量、农艺性状及各性状整齐度遗传力方面，穗数、千粒重、株高、穗长遗传力值较高，分别为70.01%、61.29%、63.93%和57.14%。这几个性状遗传力较高，受遗传因素控制较大，遗传后代能力较强，稳定性较好，受环境影响较小，可在育种早期世代选择。穗长整齐度、无效小穗数整齐度和穗粒数整齐度遗传力较低，分别为23.78%、16.16%和4.35%，受环境因素影响较大，应在育种后期世代选择。

2.4 群体整齐度与产量性状相关性分析

为分析产量、产量相关性状与各性状整齐度间关系，对各性状整齐度与产量、产量相关性状作相关分析。结果见表4。

表4 群体整齐度与产量相关性状相关性Table 4Correlation relationship of population uniformity and yield trait

表4结果显示，达到显著或极显著相关性状分别为：株高整齐度与千粒重间正相关，穗长整齐度与产量、千粒重间正相关，结实小穗数整齐度与产量、穗粒数、千粒重间正相关，穗粒数整齐度与产量、穗粒数、千粒重间正相关。冬小麦群体内整齐度对产量形成有较大影响，而株高、结实小穗数及穗粒数整齐度提高有利于品种千粒重、穗粒数和产量。

2.5 群体整齐度与农艺性状关系

性状整齐度与农艺性状相关性分析结果见表5。

表5 群体整齐度与农艺性状相关性Table 5Correlation relationship of population uniformity and agronomy trait

由表5相关显著性结果可知，品种群体株高、穗长、结实小穗数、穗粒数越整齐，则越有利于穗长增长，总小穗数增多，穗粒数增加，而无效小穗数减少。

3 讨论

穗数、千粒重、株高、穗长遗传力较高，受环境影响较小，在冬小麦育种选择鉴定过程中可早期世代选择。穗粒数和收获指数遗传力较小，但不同密度下穗粒重和收获指数差异小，在育种中，这两个性状应在稳定世代严格控制环境条件下鉴定选择更有效。

小麦穗部性状对冬小麦产量形成也具有一定限制和影响[17-18]。穗长整齐度、结实小穗整齐度、无效小穗整齐度增加对产量提高有显著影响，增加品种群体中穗长、结实小穗数和穗粒数的整齐度对产量增加有积极作用。但结实小穗数遗传力较低，易受环境影响，育种工作中，品种选育应通过提高穗长整齐度和穗粒数整齐度达到增产目的。千粒重自身遗传效应较大，受环境影响较小[19]。株高整齐度、穗长整齐度、结实小穗数整齐度、穗粒数整齐度提高与千粒重呈极显著正相关，这几个性状群体整齐度提高可促进千粒重增加，但株高整齐度、结实小穗数整齐度受环境影响大，作为选择依据不够严谨[9]，可通过提高穗长整齐度与穗粒数整齐度提高千粒重。穗长是遗传力较高农艺性状，穗长变异主要由品种间差异决定。穗长受株高整齐度、穗长整齐度、结实小穗整齐度、无效小穗整齐度、穗粒数整齐度几个群体整齐度影响极显著。各性状群体整齐度遗传力较低，说明主要受多种环境影响，特别是种植密度将对不同品种性状整齐度产生不同程度影响。因此，在进行品种试验时，应根据不同品种习性，在适宜密度条件下，对冬小麦产量及产量相关性状准确鉴定。

4 结论

寒地冬小麦群体株高、穗长、结实小穗数、穗粒数等性状整齐度高，在一定程度上对穗长、结实小穗数、穗粒数和千粒重有正向作用，有利于减少无效小穗数。因此，对提高冬小麦品种产量有明显正效应。由于株高、穗长、单位面积穗数和千粒重遗传力较高，在育种过程中，选择株高、穗长、结实小穗数及穗粒数整齐的类型，有利于培育高产量潜力冬小麦品种。

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Genetic analysis of yield and population uniformity in winter wheat

LI Zhuofu,CHENG Zihang,WANG Lu,CHEN Lu,WANG Xiaonan,FU Lianshuang,SONG Yong chao

(School of Agriculture,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

In this experiment 12 varities(or lines)of winter wheat were chosen as materials and the accessions for measurement of yield,yield components,agronomic traits and population uniformity of every trait were harvested at the maturing stage.The impacts of agronomic traits and population uniformity on yield and yield components were observed and the relationship of heritability of traits with significant differences and population uniformity was researched.The results showed that there were significant correlations between population uniformities in spike length and numbers of grain per spike with wheat yield.A efficient way to improve the yield of winter wheat by increasing population uniformities of spike length and numbers of grain per spike in the process of breeding was revealed.

winter wheat;yield;population uniformity;yield trait;agronomic trait

S512.1+1

A

1005-9369（2016）05-0009-06

2016-03-18

黑龙江省博士后科研启动基金项目（LBH-Q14026）；东北农业大学学科团队项目（2014-052）

李卓夫（1957-），男，教授，博士，博士生导师，研究方向为小麦遗传育种。E-mail:zflicn@163.com

时间2016-5-27 9:48:41[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20160527.0948.004.html