43 份高粱恢复系农艺性状鉴定及评价

赵文博，柳青山，张一中，范昕琦，周福平，张晓娟，杨慧勇，梁 笃，郭 琦

（山西省农业科学院高粱研究所，高粱遗传与种质创新山西省重点实验室，山西晋中030600）

43 份高粱恢复系农艺性状鉴定及评价

赵文博，柳青山，张一中，范昕琦，周福平，张晓娟，杨慧勇，梁 笃，郭 琦

（山西省农业科学院高粱研究所，高粱遗传与种质创新山西省重点实验室，山西晋中030600）

对43份高粱恢复系的农艺性状进行了分析比较，目的是了解新选及外引恢复系的性状特点，为进一步利用提供依据。鉴定结果表明，农艺性状中，千粒质量以小粒和中粒为最多，各占27.9%，其次是大粒，占25.6%；穗粒质量在51～60 g的为最多；株高以矮秆品种最多，其次是特矮秆品种；穗长大多集中在21～30 cm；穗柄长在19.9～30，30.1～40 cm的各占46.5%；茎粗集中在1.1～1.5 cm；生育期集中在116～130 d；分蘖性以无分蘖性为最多；穗型以紧穗型和中紧穗型为最多，各占39.5%；绝大多数材料的穗形为纺锤形；芒性最多的为有芒；颖壳包被度以1/4为最多；粒色以红粒为主。方差分析表明，千粒质量、穗粒质量等数量性状的均值均存在极显著差异。总之，43份高粱恢复系各农艺性状变异类型丰富，可以为粒用高粱育种提供良好的种质资源。

高粱；恢复系；农艺性状；鉴定

为了充分挖掘高粱资源潜力，为高粱生产和育种提供优异的种质材料，本研究对部分外引及自育的高粱恢复系农艺性状进行分析，旨在为种质创新提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

本试验于2016年在山西省农业科学院高粱研究所修文试验基地（山西晋中）进行。该地区属于温带大陆性干旱气候，年均日照时数2 662 h，年均气温10.1℃，无霜期158 d，年均降水量395.8 mm，降水概率为27%，6—9月降水量占全年降水量的70%～75%[6]。

1.2 供试材料

参试高粱材料共43份，全部都是恢复系（表1），其中，黑龙江、吉林和辽宁的高粱材料属于外引材料，山西材料属于自育材料。

表1 43份高粱材料名称及来源

1.3 试验设计

试验采用完全随机区组设计，3次重复，每小区6行，行长4 m，行距0.4 m，种植密度7 500株/hm2，株距0.2 m，小区面积4 m×2 m＝8 m2。2016年5月6日以条播方式播种，田间管理按大田管理进行，10月10日各区随机取中间2行10株样本，晾晒脱粒。

1.4 测定项目及方法

高粱成熟后，对各材料主要农艺性状进行田间调查，各区随机取10株样本进行室内考种。调查标准依据《高粱种质资源描述规范和数据标准》[7]记录各指标。其中，7个数量性状包括千粒质量、穗粒质量、株高、穗长、穗柄长、茎粗、生育期；6个质量性状包括分蘖性、穗型、穗形、芒性、颖壳包被度以及粒色。1.5 数据处理

数据处理与相关分析采用Excel 2007和SPSS v19.0分析软件完成。

2 结果与分析

2.1 数量性状分析

由表2可知，7个数量性状的变异系数中，生育期最小，为8.04%；穗粒质量最大，为40.00%。

2.1.1 千粒质量、穗粒质量、株高 从表2可以看出，43份材料的千粒质量平均值为29.17 g，变幅在16.9～39.2 g，变异系数为19.44%，变异程度较高。千粒质量小于10 g的没有；有12份在16.9～25.0 g，属小粒材料，12份在25.1～30.0 g，为中粒材料，小粒和中粒各占27.9%；有11份在30.1～35.0 g，为大粒材料，占25.6%，这三者所占比例相近；35.1 g以上为极大粒的有8个，占18.6%。其中，黑龙江材料的千粒质量在17.9～38.7 g，小粒、中粒和大粒所占比例差不多，极大粒有2个，一个是072185，一个是11271；吉林材料在27.2～39.2 g，以大粒为主，极大粒有1个，是09313；辽宁材料的千粒质量在29.8～35.5 g，2个中粒，1个大粒，极大粒有2个，分别是R1027和小白高粱；山西材料的千粒质量在16.9～39.0 g，有5个小粒、3个中粒，极大粒有3个，分别是泸恢101/L17，58R/L17和低秆资源/L17。

表2 各性状指标平均值和变异系数

穗粒质量平均为63.36 g，变幅为25.8～122.0 g，变异系数为40.00%，变异程度是所有性状指标中最高的，变异幅度很大，说明数据离散程度高。其中，51～60 g的材料最多，有9份。其次，31～40 g的有 7份；41～50，71～80 g的各有 6份；61～70，101～110 g的各有4份。黑龙江材料的穗粒质量在25.8～79.7 g，吉林材料在 53.6～79.7 g，辽宁材料在77.1～116.1 g，山西材料在29.9～122.0 g。

株高平均为112.86 cm，变幅在69.7～178.0 cm，变异系数24.57%。其中，株高在100 cm以下的有17份，占39.5%；在101～150 cm的有23份，占53.5%；151～250 cm的有3份，占7.0%。黑龙江、吉林和山西材料的株高分别为69.7～125.3，74.3～131.3，74.0～149.3 cm，在特矮和矮之间；辽宁材料在145.0～178.0 cm，在矮和中之间。

2.1.2 穗长、穗柄长、茎粗、生育期 穗长平均为23.75 cm，变幅是18.7～32.6 cm，变异系数12.08%，离散程度不高。在21～30 cm的共占39份，说明大部分参试高粱品种的穗长差异不大。

穗柄长平均为30.86 cm，变幅是19.9～42 cm，变异系数为17.92%，变异程度和数据离散程度都不大。穗柄长分别为19.9～30，31～40 cm的材料各有20份，各占46.5%，属于绝大多数。其中，黑龙江、吉林材料的穗柄长分别为23.6～39.2，19.9～36.0 cm，辽宁、山西的穗柄长分别为23.3～42.0，23.7～41.1 cm。

茎粗平均值为1.30 cm，变幅在0.6～2.1 cm，变异系数为27.69%。其中，0.6～1.0 cm的有10份，占23.3%；1.1～1.5cm的有21份，占48.9%；1.6～2.0cm的有11份，占25.6%。其次，黑龙江材料为0.6～1.6 cm，吉林材料1.1～1.9cm，辽宁材料1.2～2.1 cm，山西材料1.1～1.9 cm。

生育期平均为117.84 d，变幅在101～142 d，均在100 d以上，变异系数为8.04%。其中，生育期在101～115 d的有15份，占34.9%；116～130 d的有24份，占55.8%；131～145 d的有4份，占9.3%。黑龙江材料的生育期在101～135 d，是早熟和中熟材料；吉林材料在116～124 d，为中熟材料；辽宁材料在126～142 d，为中熟和晚熟材料；山西材料在114～126 d，为早熟和中熟材料。

2.2 质量性状分析

分蘖情况如表3所示，无分蘖性的占大多数。其中，黑龙江材料分蘖性弱的有4个，吉林材料分蘖性弱的只有R09307，其他均无分蘖性，辽宁材料全部无分蘖性，山西材料无分蘖性和分蘖性弱的所占比例相当。分蘖性为中的材料只有黑2R。

表3 43份恢复系分蘖性、穗型和穗形分布

穗型：紧与中紧穗型比例相同。其中，唯一散穗型材料是黑龙江恢复系糯R-1。在所有黑龙江材料中，中紧穗型有8份，中散穗型有6份，紧穗型有5份，散穗型有1份；吉林材料中，紧穗型为5份，中紧穗型为2份；辽宁材料紧有3份，中紧、中散穗型各1份；山西材料中紧穗型有6份，紧穗型有4份，中散穗型有1份，即大北农白糯/L17。

穗形：穗形有纺锤形和棒形。纺锤形占了42份，几乎占全部，只有吉林材料R09274为棒形。

芒性：有芒占多数。黑龙江材料中，有芒的为13份，占所有黑龙江材料的65%；无芒的为7份，占35%。吉林材料中，4份有芒，3份无芒。辽宁材料中，有芒3份，无芒2份。山西材料中有芒的有7份，占63.6%；无芒的有4份，占36.4%（表4）。

表4 43份恢复系芒性、颖壳包被度、粒色分布

颖壳包被度：由表4可知，颖壳包被度为3/4的有2份，分别为山西的R16347和R16348；黑龙江材料1/4的有7份，1/2的有13份；吉林材料只有R09272为1/2，其余均为1/4；辽宁材料全部为1/4；山西材料除前面提到的2个3/4，其余全部为1/4。

粒色：大多数材料为红粒（表4）。其中，黑龙江材料有2份是白的，分别为黑2R和H02044，其余全部是红色；吉林材料全部为红色；辽宁材料全部为白色；山西材料只有大北农白糯/L17为白色，其余材料粒色全部为红色。

2.3 农艺性状的方差分析

方差分析（Analysis of Variance，ANOVA），是研究由于各种因素的影响，研究所得的数据呈现波动状。造成波动的原因可分成2类，一是不可控的随机因素，二是研究中施加的对结果形成影响的可控因素。方差分析是从观测变量的方差入手，研究诸多控制变量中哪些变量是对观测变量有显著影响的变量。方差分析是做多个样本均值间的两两比较。从表5可以看出，千粒质量、穗粒质量等数量性状的数值均值均存在极显著差异。

表5 方差分析结果

3 讨论

近10 a来，我国粒用高粱在育种方面存在的主要问题是，遗传基础比较狭窄，高粱的株型、穗性状和耐密性改良也不是很理想[8]。品种改良的进程主要取决于种质资源的开发、利用和创新的程度。广泛利用资源拓宽品种的遗传基础，扩大基因的多样性，加强种质资源的研究利用和创新是保证今后培育高产良种的关键[9]。株型改良则在于通过塑造株型，改变其密度，改善群体结构和受光态势，提高叶片功能，最大限度地利用光能，提高产品质量和产量[10]。

粒用高粱育种的基本方向是培育食用、饲用及酿造用杂交种[11]。然而，近年在生产上推广的杂交种大多植株比较高，叶片较宽，而且多为平展型。而种植密度大时，易发生倒伏。所以，选育亲本时要注意选择矮秆、叶片上冲型的不育系和恢复系，以便配制出株型好、耐密植的杂交种。过去植株高度由高秆改良成中秆，曾使产量大幅度提高[12]。因此，现代育种更关注中矮秆耐密植品种，突出以群体增产的效果[10]。矮秆品种与高秆品种相比，具有抗倒能力强、肥料利用率高、经济系数高等特点。因此，选择耐密型矮秆品种，通过增加密度提高产量。其中，人工收割品种高度应保持在160～180 cm，穗长一般在25～32 cm，千粒质量变幅在25～35 g，大粒与小粒相差可以近10 g。霍晓阳[13]研究指出，穗长在25 cm比较好，千粒质量在30 g左右比较理想。

本研究对43份高粱恢复系在山西的主要性状的变异系数分析可知，材料间存在较大差异，尤其穗粒质量变异最大，变异系数达到40%，其次，千粒质量、株高变异也比较大，可以为各目标性状的选育提供比较丰富的资源。在恢复系选育中，我们倾向于选择株高在150 cm以下、穗粒质量在70 g以上、生育期在130 d以下的材料作为重点材料，为今后选育高产粒用杂交种提供优质亲本。

本试验涉及的10个糯高粱品种，6个为中粒，4个为小粒，其中，7个山西糯高粱的穗粒质量都在70 g以上，属于理想数值，3个黑龙江糯高粱品种穗粒质量在60 g以下，有些偏低；株高只有一个是特矮秆，其他都是矮秆，利于组配中矮秆杂交种；穗长差异不大，在21～28 cm，比较理想；穗柄长在24.5～41.0 cm，茎粗在0.8～1.9 cm，生育期在102～125 d；3个早熟品种，为糯R-1、糯R-2和糯R-3，其余7个为中熟品种。从调查结果看，大多数都可作为选育亲本时的优良材料。

其他普通高粱的株高都在150 cm以下，穗粒质量多数在70 g以下，有些偏低，需进一步改良，生育期都在130 d以下，数值比较理想。下一步将对这一批材料的配合力、品质性状进行分析，并进行抗病方面的鉴定，为选育优良亲本系提供参考。

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43 Sorghum Restorer Lines Agronom ic Characters Identification and Evaluation

ZHAOWenbo，LIUQingshan，ZHANGYizhong，FANXinqi，ZHOU Fuping，ZHANGXiaojuan，YANGHuiyong，LIANGDu，GUOQi
（Institute of Sorghum，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Shanxi Key Laboratory of Sorghum Genetic and Germplasm Innovation，Jinzhong 030600，China）

In this study,the agronomic characters of 43 sorghum restorer lines were analyzed and compared.The purpose was to understand the agronomic characteristics of new and imported restorer lines,and to provide the basis for further utilization.The identification results showed that in the agronomic characters,grain quality per thousand grain was the highest in small grain and medium grain,accounting for 27.9%,followed by big grain,accounting for 25.6%.Panicle kernel quality was the most important among 51-60 g.Plant height was the highest among dwarf varieties,followed by special dwarf varieties.Panicle growth was more concentrated in 21-30 cm,panicle length was 46.5%between 19.9-30 cm and 30.1-40 cm.Stem diameter was between 1.1-1.5 cm.The growth period was 116-130 d,tillering to no tiller was the most.Compact panicle type and medium compact panicle type was the most,accounting for 39.5%.The spike of most materials was spindles.Awn was the most awn,glume coated with 1/4 was the most,red pigment was the main color of grain.The variance analysis showed that the mean value of the quantitative characters of 1 000-grain quality and grain quality were significantly different.In conclusion,the variation types of agronomic characters of 43 sorghum restorer lines are rich,which can provide good germplasm resources for grain sorghum breeding.

sorghum;restorer line;agronomic characters;identification

S512.104

A

1002-2481（2017）10-1583-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.01

高粱是世界上五大谷类作物之一，也是世界上最古老的禾谷类作物之一[1]。粒用高粱根据籽粒淀粉的性质不同，可分为粳型和糯型。糯高粱籽粒的直链淀粉含量在0～5%，主要用作酿酒[2]。糯高粱是酿造茅台酒、习酒等酱香型高档白酒的主要原料之一，因而具有重要的经济价值[3]。近年来，随着我国酒业和饲料行业的发展，高粱供不应求，供需矛盾日益突出，这就对我国高粱育种工作者提出了迫切的要求，并使我国的高粱育种向专用化品种方向发展[4]。倪先林等[5]研究认为，由于长期的种植驯化和育种选择，导致我国现有高粱品种资源的遗传基础狭窄，主栽品种的遗传多样性低，制约了我国高粱生产力的提高。对种质资源进行系统的鉴定，全面了解其遗传特点，以充分地利用这些种质资源，是当前粒用高粱研究利用和创新工作的基础。

2017-08-26

山西省财政厅种业发展专项（2014ZYFZ-09，2015ZYZX-09，2016zyzx31）；山西省农业科学院生物育种工程项目（17yzgc030）；山西省农业科学院特色农业技术攻关项目（YGG17016）

赵文博（1981-），女，山西太原人，助理研究员，硕士，主要从事高粱遗传育种研究工作。柳青山为通信作者。