冬小麦不同品种倒春寒抗性差异鉴定分析

安晓东，靖金莲，阎翠萍，刘玲玲，李世平，黄丽波，王全亮，单杰

（1.山西省农业科学院小麦研究所，山西临汾041000；2.襄汾县农业局，山西襄汾041500）

冬小麦不同品种倒春寒抗性差异鉴定分析

安晓东1，靖金莲1，阎翠萍1，刘玲玲1，李世平1，黄丽波2，王全亮2，单杰2

（1.山西省农业科学院小麦研究所，山西临汾041000；2.襄汾县农业局，山西襄汾041500）

在晋南冬麦区，以冀麦325、良星99等小麦品种为试验材料，采用同一基因型不同播期和不同基因型同一播期就倒春寒对小麦品种的冻害影响进行了研究。结果表明，在同一播期情况下，倒春寒对不同基因型品种造成的影响差别很大，鉴定出一些极端耐和不耐倒春寒的基因型材料，以供育种及相关研究利用；在同一基因型不同播期情况下，随着播期的推迟，单株鲜质量越来越低，麦苗对倒春寒的抗性也越来越差，培育冬前壮苗是提高小麦抗御倒春寒的有效方法；冬小麦不同基因型间的耐倒春寒性与其抽穗期的迟早不存在明显的相关性。试验还对倒春寒造成的冻害程度的记载方法进行了分析评价，并提出了小麦抗倒春寒性的记载方法。

小麦；倒春寒；播种期；冻害

春季到来后，一般情况下气温会缓慢上升，小麦开始返青和拔节，但有的年份往往早春气温偏高，小麦生长发育提前，此时如果突然出现大幅度的降温天气，甚至出现霜冻，正在发育的小麦会因温度剧降而遭受冷害，形成所谓的倒春寒[1-2]。晋南冬麦区属于黄淮冬麦区的一部分，受大陆性季风气候的影响，干旱、干热风、霜冻等农业气象灾害频繁发生[3]。特别是近10多年，随着气候逐渐变暖，无霜期缩短，干旱加剧，同时也使春季的气温更不平稳，增加了春冻出现的频率，春季霜冻已经成为严重影响和制约该区小麦生产的主要气象灾害之一[4-6]。小麦虽是较为耐寒的作物，但完成春化阶段发育后抗寒能力显著降低，直至开始拔节时，完全失去抗御突降低温的能力。此时，小麦幼穗发育进入雌雄蕊形成至药隔前期（孕穗期），对低温特别敏感，一般温度在4℃以下就可能对其造成伤害[4-6]。

有关倒春寒对小麦生产的影响，国内学者已开展了许多研究，如有关倒春寒对小麦产量的影响[7]、冻害类型划分[8]、冻害与叶温的关系[9]、密度与冻害的关系[10]及不同品种类型对冻害的敏感性[11]、倒春寒冻害分级[12]、不同品种类型对冻害敏感性[11，13]、霜冻防御技术[14-17]、基因型抗性差异[11]、小麦抗冬冻与抗春冻关系[18]、抗春霜冻遗传控制[19-21]等等，这些研究加深了人们对倒春寒的了解，对小麦高产稳产起到了一定的促进作用。但以往有关倒春寒对小麦冻害的研究，大都侧重于大田调查，而且对冻害的记载往往是定性描述[22]，甚至抗寒性定级参照越冬期抗寒性标准进行，这种记载方法是不科学的。因为冬冻和春冻后性状表现及伤害情况并不完全一致，甚至相差较远。

为了对春冻进行更准确的记载，本研究首先对春冻记载方法进行了探讨，然后用新的记载方法就同一品种不同播期对小麦倒春寒冻害的影响和不同品种相同播期下小麦对倒春寒冻害差异的影响进行研究，以期为小麦抗倒春寒性育种和栽培技术提供种质材料和理论技术体系。

1 材料和方法

1.1 试验地概况及主要气象灾害

1.1.1 试验地概况试验于2014—2015年在山西省农业科学院小麦研究所韩村试验基地进行。试验地点海拔498.0 m，年平均气温12.2℃，≥0℃积温4 715.4℃，≥10℃积温4 168.5℃。土壤质地为黏壤土。地势平坦，灌溉便利。试验地离建筑物及树木较远，试验受环境影响较小。

1.1.2 主要气象情况2015年3月上旬日均气温5.3℃，中旬日均气温12.0℃，下旬日均气温13.6℃，使冬小麦按时进入返青起身生育时期。其中，日最低气温相对较低的分别为3月6日（-1.2℃）、3月10日（-1.0℃）、3月12日（0℃）、4月2日（3.8℃）、4月13日（4.5℃）、4月14日（3.3℃）（以上数据均由临汾市气象局提供）。其中，以4月14日的低温对小麦形成的倒春寒冻害最为严重，夜间最低温度达0℃以下，对进入起身拔节期的小麦造成了大面积冻害。

1.2 试验材料

同一品种不同播期抗倒春寒试验供试品种为黄淮北片冬麦区新审定品种冀麦325；不同品种同一播期情况下抗倒春寒试验供试品种为冀麦325、良星99、晋麦47、尧麦16等4个品种；小麦品种抗倒春寒性与抽穗期关系试验供试品种为2015年国家冬麦区黄淮北片区域试验临汾区试点的参试品系；田间种质资源抗倒春寒性的供试鉴定材料为谷神6号、冀师02-1、京冬8号等352份材料。

1.3 试验方法

由于倒春寒发生为不确定性因素，而且小麦抗倒春寒鉴定只有自然鉴定结果最为准确可靠，其他的间接鉴定方法（如借助日光温室鉴定、人工生长箱鉴定等）仅能作为一种参考。因此，抗倒春寒性鉴定采用田间自然鉴定，即试验安排好后等待倒春寒发生。同一品种不同播期抗倒春寒试验以10月5日为正常播种日，之后每隔5 d设一个播期，共设5个播期；不同品种相同播期的抗倒春寒性差异鉴定试验播期统一为10月5日。2个试验的播种密度均为300万株/hm2基本苗，行距为24 cm。倒春寒发生的小麦生育时期不同，调查的叶片对象不同，起身拔节期调查的叶片为心叶除外的其他叶片，孕穗期所有叶片均为调查对象。

1.4 调查指标

在冻害发生72 h后，叶片受冻部分与未受冻部分界限明显，开始调查冻叶率（受冻叶片占总叶片数的百分比）、旗叶总长（旗叶从叶耳到叶尖的总长度）、受冻旗叶长（旗叶从受冻害部位到叶尖的长度）、受冻旗叶面积占总旗叶面积比例（可反映单个叶片受冻害程度）和单株鲜质量（冻害发生后对供试材料的单株进行称质量）。

2 结果与分析

2.1 对材料抗倒春寒性记载方法的分析

对倒春寒发生的描述，往往是定性描述，它有2个方面的含义，一方面指倒春寒自身发生的严重程度，另一方面指倒春寒对当地小麦造成的冻害程度。其中，前者与倒春寒发生时间、持续时间、降温幅度、最低气温绝对值等有关，发生时间越晚、持续时间越长、降温幅度越大、最低气温绝对值越大对小麦危害越重；而后者除与倒春寒严重程度有关外，与栽培措施、土壤墒情、品种特点等密切相关[5-7]。二者相比，从对农业的影响角度出发，人们往往更关心后者。所以，对倒春寒发生的程度至少应从品种受害率（当地受害品种数占全部品种数的比例）、冻叶率、单个叶片受害面积比例（由于小麦叶片为不规则形，计算冻害面积和整个面积都不方便，可以由受冻害叶长度占整个叶片长度的比例来代替面积比例）等方面考察。

2.2 不同播期同一基因型材料对倒春寒抗性的分析

从表1可以看出，随着播期的推迟，冻叶率越来越高，同时，受冻旗叶长度占旗叶总长度比例也越来越大，说明随着播期的推迟，受冻害程度普遍率和严重度都在增加；随着播期的推迟，单株鲜质量明显下降，适期播种的材料单株鲜质量达39.5 g，而最后一个播期（10月25日）播种的材料单株鲜质量仅为7.0 g。说明对一个小麦品种而言，适期播种培育壮苗对提高植株抗倒春寒性是非常有效的。

从相关性来看，不同播期的冻叶率与单株鲜质量极呈显著负相关（r＝-0.864 9**），受冻旗叶长度占旗叶总长度比例与单株鲜质量也呈极显著负相关（r＝-0.984 5**）。而不同播期的冻叶率与受冻旗叶长度占旗叶总长度比例呈极显著正相关（r＝0.790 8**）。可见，倒春寒对小麦的冻害影响从普遍率和严重度来看在很大程度上存在一致性。

表1 同一品种（冀麦325）不同播期下倒春寒危害情况

2.3 同一播期不同基因型材料对倒春寒抗性的分析

从表2可以看出，倒春寒对不同基因型材料的冻叶率之间存在很大差异，受害最轻的基因型是良星99，其受冻旗叶长度占旗叶总长度比例最小（7.5%），说明该品种对倒春寒抗性较好。受冻最严重的基因型为尧麦16，其冻叶率高达34.0%，为4个品系中最高的，且受冻旗叶长度占旗叶总长度比例也达54.8%。

表2 同一播期不同基因型材料受倒春寒危害情况

从调查性状参数间的相关性来看，不同品种的冻叶率与受冻旗叶长度占旗叶总长度比例间呈极显著正相关（r＝0.971 1**），说明倒春寒发生时不同品种间反映基因型抗性的2个参数即冻叶率和叶片受冻严重度在很大程度上表现出一致性，也就是说，冻叶率较高的品种，其单个叶片受害程度也相对较高。不同品种间冻叶率与单株鲜质量间呈显著负相关（r＝-0.851 0*），表明单株鲜质量高者冻叶率相对较小。受冻旗叶长度占旗叶总长度比例与单株鲜质量间呈负相关（r＝-0.722 6），但未达显著水平。

2.4 小麦种质材料的抗倒春寒性鉴定

试验同时对近年来黄淮麦区和山西省审定的品种（系）及部分种质材料352份进行了抗倒春寒性鉴定，鉴定出抗性较好的基因型材料有良星99、邢麦6号、泰农9862、邯3475、中优9507、衡7086、烟19选系、山农044、烟农999、济23、良星819、鲁麦15、西农979、长武134、晋麦33、晋麦53、晋麦79、泰山22、济南17等30余份材料，这些材料表现为倒春寒发生后，受冻害很轻，具有相对较好的抗性，尤其是良星99，在晋南麦区近年来的几次倒春寒发生中都表现出明显的抗性。抗性表现较差的一些材料有晋麦47、衡辐9103、农大3774、冀麦06037、晋麦63、金麦54等，这些材料在倒春寒发生后均表现为不但冻叶率高，而且单个叶片受冻面积也较大。

2.5 小麦抗倒春寒性与抽穗期之间的关系

表3为2015年国家冬麦区黄淮北片区域试验临汾区试点调查结果。由表3可知，参试品系中抽穗最早的品系为石10-4393，抽穗期为4月22日，其抗倒春寒性最好，冻叶率为0，说明在2015年4月14日的倒春寒发生时，该品系未受到霜冻影响。材料中未受冻害的有石10-4393，XR-4429，LS4223，SH4300和LS3639，其中，2个品系抽穗期分别为4月22日和25日，有3个品种抽穗期为4月27日。从材料受冻情况和抽穗期的迟早来看，似乎没有明显关系。从性状相关系数来看，冻叶率与抽穗期（以日期作为统计数据）相关系数为-0.282 8，受冻旗叶长度占旗叶总长度比例与抽穗期相关系数为-0.172 8，2个相关系数均未达显著水平。说明倒春寒发生时不同基因型间的耐寒性与其后的抽穗期迟早不存在明显的相关性。再从2个叶片受冻参数的相关性来看，该组材料的冻叶率与受冻旗叶长度占旗叶总长度比例呈极显著正相关（r＝0.552 5**），这用另一组材料进一步验证了2.3的结论。

表3 小麦品种抗到春寒性与抽穗期

3 讨论

以往冬小麦的冻害往往是指越冬休眠到早春萌动受较长期0℃以下强烈低温或剧烈变温造成的伤害，主要指小麦越冬期受到的冻害。近年来，由于人们对小麦越冬冻害的重视，晋南麦区大面积推广的品种对抗御越冬期冻害都比较过关，在当地能安全越冬。真正对晋南麦区造成产量威胁的是拔节孕穗期的倒春寒，极个别年份抽穗期还会受到倒春寒威胁（如2013年），而且近年来倒春寒有更加严重和频繁的趋势[23]。

本试验结果表明，对同一品种而言适期早播可以培育壮苗，可有效抗御倒春寒造成的冻害。通过对450余份不同基因型材料的抗倒春寒性分析，不同基因型之间抗性差异也很明显，抗性较好的品种如良星99、泰农9862等，对倒春寒具有明显的抗性，对倒春寒反应不敏感，倒春寒发生后其叶片几乎没有受到冻害的影响，其抗性机制需要进一步去研究。相反，一些基因型材料对倒春寒反应较为敏感，如晋麦47、冀麦06037、衡辐9103等，倒春寒发生时往往表现为叶片尤其是老叶片明显褪绿，严重时甚至出现旗叶发育受阻，后期抽穗不畅，造成严重减产，由于调查量和调查时间的限制，本试验仅对倒春寒发生后对小麦造成的冻害进行记载分析，对后期不同基因型材料冻害的恢复快慢差异，不同栽培措施对恢复快慢的影响等还需进一步研究。

对于倒春寒警戒期在山西南部冬麦区一般在3月下旬至4月上中旬，警戒期内不同生育时期的受冻温度拔节期为-10℃，孕穗期到抽穗期为-1℃[24]，但据本试验观察，警戒期内受冻温度远高于这个温度，如2013年4月9日最低气温3.1℃和2015年4月14日最低温度3.3℃就分别对小麦造成了明显冻害，所以4月中下旬4℃以下的天气可能就会对小麦造成冻害，当然可能还与前期积温和地理环境等有关。从本试验结果来看，适期早播培育壮苗和选用抗倒春寒品种是防御倒春寒冻害的有效方法。

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The Appraisal Analysis of Differences between Varieties Resistant to Frozen Injury of Coldness in Later Spring on Winter Wheat

ANXiaodong1，JINGJinlian1，YANCuiping1，LIULingling1，LI Shiping1，HUANGLibo2，WANGQuanliang2，SHANJie2
（1.Institute ofWheat，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Linfen 041000，China；
2.Xiangfen Agricultural Bureau in Shanxi Province，Xiangfen 041500，China）

In the winter wheat district of southern Shanxi,wheat varieties Jimai 325,Liangxing 99,etc.were used as experimental material,the influence on the freezing injury ofwheat varieties were studied by using the same genotype but different sowing date and the same sowingdate but different genotypes.The results showed that the difference ofthe frozen injuryofcoldness in later springon different genotypes were obvious under the condition of the same sowing date,and identified some genotype material with extreme resistance or extreme un-resistance.The plant fresh qualitywas becomingmore and more lowand the resistance tothe frozen injuryofcoldness in later spring was becoming more and more bad with delayed sowing date.So timely planting and cultivating strong seedling before the winter was one of the effective methods to improve the resistance for frozen injury of coldness in later spring.The difference of the resistance for frozen injuryofcoldness in later springbetween different genotypes had noobvious correlation with the sooner or later ofits headingstage.

wheat;coldness in later spring;sowingdate;freezinginjury

S512.1

A文献标识码：1002-2481（2017）02-0156-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.02.02

2016-09-22

山西省科技攻关项目（20130311001-2）；山西省农业科学院攻关项目（YGG1421）

安晓东（1970-），男，山西霍州人，助理研究员，主要从事小麦遗传育种研究工作。李世平为通信作者。