新疆春小麦品种耐热性评价

李召锋，张东海，王竹琼，张锦宏，杨茂深，李卫华

(1.石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室, 新疆石河子 832000; 2.新疆巴里坤县红山农场试验站，新疆巴里坤 832000)

新疆春小麦品种耐热性评价

李召锋1，张东海1，王竹琼2，张锦宏1，杨茂深1，李卫华1

(1.石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室, 新疆石河子 832000; 2.新疆巴里坤县红山农场试验站，新疆巴里坤 832000)

为筛选出丰产性好的耐热性春小麦品种，在花后15 d至成熟期以自然生长为对照，分析了塑料棚高温处理下19份新疆主推春小麦品种产量性状的变化，并采用产量指数、千粒重热感指数及容重热感指数相结合的方法对供试材料的耐热性进行评价。结果表明，灌浆期高温胁迫下小麦千粒重降低，进而导致减产。新春6号、新春9号、新春11号、新春17号、新春22号、新春27号、新春31号、新春33号和新春37号在高温及常温条件下的丰产性均较好，其中新春6号及新春37号丰产性突出。千粒重热感指数小于1的品种有10个，分别为新春6号、新春17号、新春22号、新春26号、新春29号、新春32号、新春34号、新春36号、新春40号和新春41号。容重热感指数小于1的品种有10个，分别为新春6号、新春11号、新春17号、新春22号、新春27号、新春32号、新春33号、新春34号、新春39号和新春40号。综合热感指数及产量指数，新春6号、新春17号、新春22号及新春37号的耐热性较好，可作为耐热高产品种在生产中推广应用。新春40号丰产性较好，千粒重及容重热感指数小于1，千粒重高，可作为小麦耐热育种的亲本。新春41号在两种温度条件下千粒重高，可作为耐热性种质资源。

春小麦；高温胁迫；耐热性；产量指数

高温胁迫会引起作物植株生理变化，进而导致产量降低和品质劣化。高温胁迫分为热激(或热休克)和慢性热胁迫两种，热激(或热休克)指相对短时间的极端高温胁迫,慢性热胁迫指较长时间的相对高温胁迫[1]。环境温度高于小麦特定发育阶段适宜温度要求时，就对小麦构成了热胁迫[2]。小麦灌浆期的适宜温度为18～22 ℃，上限温度为26～28 ℃，灌浆期日平均气温在15.8～27.7 ℃范围内，每升高1 ℃，灌浆时间约缩短3.1 d，单粒重约降低2.8 mg[2-3]。在小麦灌浆期，我国北方小麦主产区常出现32 ℃以上的干热风天气，使约70%的小麦面积受到高温干热风影响，为害频率为十年七遇，小麦约减产10%～20%[2，4]。由于温室效应的加剧，极端高温天气出现的频率越来越高，持续时间越来越长，高温危害已成为我国小麦生产中面临的主要非生物逆境胁迫之一。通过遗传改良，选育高产、优质、耐热性好的品种是应对高温危害的根本途径。

对品种资源进行耐热性筛选及评价是耐热育种的基础。田间直接鉴定法、人工模拟直接鉴定法和间接鉴定法是小麦耐热性鉴定中常用的三种方法[3,5]，其中人工模拟直接鉴定法在小麦品种耐热性研究中应用较为广泛[4,6-14]。常用的耐热性评价方法大概可分为两种类型，一种是基于个体水平的评价方法，一种是基于群体水平的评价方法。常用的评价指标有热感指数、产量及几何平均产量等。但目前由于简单易行的稳定评价指标缺乏，小麦耐热性评价体系尚未形成[15]。徐如强等[13]研究指出，热感指数具有较好的重演性，是小麦耐热性鉴定中常用的评价指标。陈希勇等[14]认为，在小麦耐热性评价中需要兼顾耐热性与丰产性，需将热感指数与平均几何产量结合起来对品种的耐热性进行综合评价。但仪小梅等[8]研究指出，热感指数仅说明热胁迫下品种的稳定性，而不能说明高产的可塑性，具有一定的局限性。韩利明等[4]持有类似的观点，认为以热感指数是否小于1来划分品种耐热性的方法有待商榷。同时，用几何平均产量对常温和高温条件下品种的丰产性及稳产性进行评价时缺乏明确的界定标准[6]，不利于该指标的广泛应用。此外，耿晓丽等[6]、许为钢等[16]在小麦耐热性研究中应用了细胞膜热稳定性等间接评价指标。傅晓艺等[8]、仪小梅等[11]还应用抗逆系数和抗逆指数对小麦灌浆期耐热性进行了研究，并提出了划分的标准。新疆小麦主产区灌浆期经常会出现干热风天气，对小麦生产危害严重，而目前关于新疆小麦品种耐热性评价的研究鲜见报道。本研究旨在对新疆种植面积较大的19份春小麦品种的耐热性进行评价，以期筛选出丰产性好的耐热性品种，为春小麦耐热性改良提供亲本材料，同时为春小麦品种布局提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与种植方法

供试材料为19份新疆主栽及新育成品种，分别为新春6号、新春9号、新春11号、新春17号、新春22号、新春26号、新春27号、新春29号、新春31号、新春32号、新春33号、新春34号、新春35号、新春36号、新春37号、新春38号、新春39号、新春40号和新春41号，均由石河子大学麦类作物研究所提供。试验在石河子大学农学院试验站进行。试验材料于2016年3月25日播种，7月4日成熟。试验设对照组与高温处理组，组内设2次重复，5行区，行长2.0 m，行距0.25 m，精确点播，基本苗均为600×104株·hm-2。滴灌，全生育期灌水8次，每次灌水600 m3·hm-2，灌溉周期为10～15 d。全生育期基施尿素(N含量为46.6%)125 kg·hm-2和磷酸二铵(N含量为16.5%，含P2O547.5%)155 kg·hm-2;在三叶期、拔节期、孕穗期和灌浆期随水分别追施尿70、150、80和80 kg·hm-2。管理措施同大田。

1.2 高温胁迫处理

高温处理组于开花后15 d(6月19日)开始采用塑料大棚人工模拟高温处理，直至收获(7月4日)，每天11:00-17:00高温胁迫，其余时段揭去塑料薄膜，用温度计记录棚内热胁迫和棚外对照组离地90 cm(小麦冠层)处的温度，共计15 d。高温处理期间棚内外平均温度分别为32.6和29.4 ℃，差异达极显著水平(t=4.11,P=0.001)。

1.3 考种项目与测定方法

1.3.1 产量性状的测定

成熟时各小区随机选取10株小麦，测定主茎高度、穗长、小穗数、穗粒数和穗粒重。各小区混合收获、脱粒、清除杂质，测定小区籽粒产量(统一折算为13%含水量)。

1.3.2 籽粒容重、千粒重及主茎生物量的测定

使用GAC-2100AGRI型谷物水分测定仪测定籽粒容重及含水量，随机选取1 000粒籽粒测定千粒重，3次重复。成熟期各小区随机选取10株完整小麦，取主茎地上部分于烘箱内120 ℃杀青20 min，再80 ℃烘干至恒重，用0.01电子秤测主茎干重即为生物量。

1.4 耐热性评价指标的测定

1.4.1 千粒重和容重热感指数的测定

1.4.2 产量指数的测定

在作物产量比较试验中通常以某品种产量是否比对照增减产5%来衡量该品种的产量水平。若比对照增长5%以上，则认为该品种具良好的丰产性；若比对照减产5%以上，则认为该品种丰产性欠佳；若介于两者之间，则认为该品种与对照产量相当。本研究以环境指数(参试材料在某种环境下产量的平均值)为参照，定义某品种产量与环境指数的比值为产量指数。若某品种的产量与环境指数的比值大于1.05，则该品种属于高产类型；若比值小于0.95，品种属于低产类型；若介于0.95～1.05之间，品种属于中产类型。

1.5 数据处理

使用Excel 2007对数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 灌浆期热胁迫对小麦产量的影响

灌浆期高温胁迫下供试材料的平均产量为2 962.50 kg·hm-2，比对照降低了2 524.67 kg·hm-2，降幅为46.01%，减产极显著(表1)。高温胁迫极显著降低了穗粒重、千粒重、主茎生物量、收获指数及籽粒容重，且降低幅度表现为产量>千粒重>穗粒重>收获指数>籽粒容重>主茎生物量。高温胁迫对穗粒数无显著影响，说明灌浆期高温胁迫对穗粒重的影响是通过千粒重实现的，而千粒重的下降是导致小麦减产的主因。

表1 灌浆期热胁迫对小麦农艺性状的影响Table 1 Effect of heat stress on the agronomic traits at grain filling stage of wheat

**:P<0.01.

2.2 不同温度下供试品种产量指数的差异

在常温下，产量指数大于1.05的品种有5个，分别为新春6号、新春17号、新春27号、新春35号和新春37号，为常温高产型品种；产量指数介于0.95～1.05之间的有新春9号、新春11号、新春22号等7个品种，属于常温中产型品种；其余7个品种的产量指数小于0.95，为常温低产型品种。高温条件下，产量指数大于1.05的品种有7个，分别为新春6号、新春22号、新春33号、新春37号、新春39号、新春40号和新春41号，为高温高产型品种；产量指数介于0.95～1.05之间的有新春9号、新春11号、新春17号等6个品种，为高温中产型品种；其余6个品种的产量指数小于0.95，为高温低产型品种。常温及高温条件下产量最高的品种是新春6号，产量分别为6 641.00及4 009.25 kg·hm-2(表2)。

表2 供试小麦品种的产量指数Table 2 Yield index of tested varieties

2.3 不同温度下供试品种千粒重热感指数的差异

由表3可知，千粒重热感指数大于1的品种有9个，分别为新春9号、新春11号、新春27号、新春31号、新春33号、新春35号、新春37号、新春38号、新春39号，为千粒重热敏感型品种。其余10个品种的千粒重热感指数小于1，为千粒重耐热型品种。常温条件下，千粒重最高的是新春38号，高温条件下千粒重最高的是新春41号。在千粒重耐热型品种中，新春40号及新春41号的千粒重在两种温度下都高，新春17号和新春34号的千粒重较高。

2.4 不同温度下供试品种容重热感指数的差异

容重热感指数大于1的品种有9个，分别为新春9号、新春26号、新春29号、新春31号、新春35号、新春36号、新春37号、新春38号、新春41号，属容重热敏感型品种。其余品种的容重热感指数指数小于1，属容重耐热型品种(表3)。两种温度下新春34号容重均较低，其余品种的容重在两种温度条件下均较高。

以群体产量指数为基础，结合千粒重及容重热感指数可以看出，新春6号和新春37号在高温及常温条件下产量均高，耐热性优良，可作为耐热高产品种在生产中优先推广应用。新春17号产量及千粒重均较高，新春22号产量及容重均较高，耐热性好，可作为耐热丰产品种在生产中应用。新春40号千粒重及容重热感指数小于1，千粒重高，可作为耐热育种的亲本。新春41号在两种温度下千粒重高，可作为耐热性育种种质资源。

表3 供试小麦品种的千粒重及容重热感指数Table 3 Heat susceptibility of thousand-grain weight and test weight of tested varieties

STKW:千粒重热感指数；STW:容重热感指数；R:抗；S：感。

STKW:heat susceptibility of thousand-kernel weight; STW:heat susceptibility of test weight; R:resistance; S:susceptibility.

3 讨 论

本研究表明，灌浆期高温胁迫条件下千粒重的下降是导致小麦减产的主要原因，这与前人的研究结果一致[4,8]。表明千粒重是衡量小麦品种耐热性的重要指标，同时由于千粒重不受小区面积的影响，因此以千粒重为简易指标可以对小麦种质资源的耐热性进行大规模鉴定。容重是小麦品种优劣的重要指标，对高温反应敏感。与对照相比，热胁迫下小麦容重降低6.50%，达极显著水平。但产量是衡量作物品种耐热性的首要指标，要同时兼顾供试材料在高温及正常温度条件下的产量表现，这样才能筛选出可供生产应用的耐热性品种，也克服了抗逆育种中仅强调逆境下高产，而忽略了正常条件下高产的问题[6]。因此，本研究以产量指数为基础，结合千粒重和容重及其热感指数对供试小麦品种的耐热性进行综合评价。结果表明，千粒重和容重热感指数均小于1的品种有新春6号、新春17号、新春22号、新春32号、新春34号和新春40号，这些品种在高温胁迫下具有较好的热稳定性，耐热性较好；在常温及高温条件下产量均较高的品种有新春6号、新春9号、新春11号、新春17号、新春22号、新春27号、新春31号、新春33号及新春37号，这些品种的丰产性及产量可塑性较好。兼具丰产性与耐热性的品种有新春6号、新春17号和新春22号，这些品种耐热性与新疆小麦生产实践及多年观察结果吻合。新春6号、新春17号和新春22号是新疆春小麦种植面积较大的主栽品种，在冷凉及高温地区均大面积推广种植，优良的耐热性是它们能大面积推广应用的主要原因之一。其中新春6号自1992年育成以来，已在生产上经过25年的考验。建议今后在新疆春小麦品种(系)耐热性鉴定时，以新春6号为耐热性对照品种。韩利明等[4]研究指出，以热感指数是否小于1来划分品种耐热性的方法不尽合理。尽管新春37号的热感指数大于1，但在两种温度下的丰产性特别突出。因此，新春37号同样是耐热性优良的小麦品种。鉴于新春37号近年来在生产上的优异表现及新春6号混杂退化的实际情况，新春37号已成为新疆春小麦区域试验的对照品种，佐证了新春37号兼具良好的丰产性及较强的抗逆能力。

陈 芳等[3]研究认为，采用单个指标评价小麦的耐热性存在很大的局限性，应从生产实践出发综合不同指标对小麦品种的耐热性进行综合评价。在生产实践中，产量是衡量品种优劣的首要指标，千粒重和容重是品种评价中不可或缺的指标。因此，本研究采取以产量为基础，结合千粒重和容重对供试材料的耐热性进行综合评价。在育种实践中一般以某品种是否较对照增减产5%为界评价品种的丰产性。本研究中作者以供试品种在高温及常温下的平均产量为参照，以某品种产量与平均产量的比值即产量指数，划分供试品种的丰产性。由于供试材料为生产中种植的育成品种，丰产性均较高，为避免标准过高给评价结果可能带来的局限性，故以5%为界评价品种的丰产性。同时为避免热感指数以1为界给耐热性鉴定带来的困扰[4]，规定两种温度条件下产量指数均大于1.05丰产性突出的品种一般具有较好的耐热性。作者试图通过构建以丰产性评价为基础，与重要性状热感指数相结合的耐热性综合评价方法，探索建立作物品种耐热性科学评价体系。

[1] 张平平,何中虎,夏先春,等.高温胁迫对小麦蛋白质和淀粉品质影响的研究进展[J].麦类作物学报,2005,25(5):129.

ZHANG P P,HE Z H,XIA X C,etal.Effect of heat stress on wheat protein and starch quality [J].JournalofTriticeaeCrops,2005,25(5):129.

[2] 徐如强,孙其信,张树榛.小麦耐热性研究现状与展望(综述)[J].中国农业大学学报,1998,3(3):33.

XU R Q,SUN Q X,ZHANG S Z.Current status and prospective on the investigation of heat tolerance in wheat(review) [J].JournalofChinaAgriculturalUniversity,1998,3(3):33.

[3] 陈 芳,郑炜君,李盼松,等.小麦耐热性鉴定方法及热胁迫应答机理研究进展[J].植物遗传资源学报,2013,14(6):1213.

CHEN F,ZHENG W J,LI P S,etal.Progress of evaluation techniques and potential mechanism on heat tolerance in wheat [J].JournalofPlantGeneticResources,2013,14(6):1213.

[4] 韩利明,张 勇,彭惠茹,等.从产量和品质性状的变化分析北方冬麦区小麦品种抗热性[J].作物学报,2010,36(9):1538.

HAN L M,ZHANG Y,PENG H R,etal.Analysis of heat resistance for cultivars from north China winter wheat region by yield and quality traits [J].ActaAgronomicaSinica,2010,36(9):1538.

[5] 马晓娣,彭惠茹,汪 矛,等.作物耐热性的评价[J].植物学通报,2004,21(4):411.

MA X D,PENG H R,WANG M,etal.Evaluation of heat tolerance in crop [J].ChineseBulletinofBotany,2004,21(4):411.

[6] 耿晓丽,张月伶,臧新山,等.北方冬麦区与黄淮北片优良小麦品种(系)耐热性评价[J].麦类作物学报,2016,36(6):172.

GENG X L,ZHANG Y L,ZANG X S,etal.Evaluation the thermotolerance of the wheat(TriticumaestivumL.) cultivars and advanced lines collected from the northern China and north area of Huanghuai winter wheat regions [J].JournalofTriticeaeCrops,2016,36(6):172.

[7] 闫长生,肖世和,张秀英,等.冬小麦品种生育后期的耐热性评价[J].华北农学报,2003,18(13):15.

YANG C S,XIAO S H,ZHANG X Y,etal.Evaluation of heat tolerance during maturity in winter wheat [J].ActaAgriculturaeBoreali-Simica,2003,18(3):15.

[8] 仪小梅,孙爱清,韩晓玉,等.黄淮麦区小麦主栽品种(系)干热风抗性鉴定[J].麦类作物学报,2015,35(2):274.

YI X M,SUN A Q,HAN X Y,etal.Indentification of dry-hot wind resistance of major wheat cultivars(strains) in Huanghuai wheat region [J].JournalofTriticeaeCrops,2015,35(2):274.

[9] 董建力,李树华,王敬东,等.热胁迫下春小麦品种产量性状耐热性差异及相关分析[J].西北农业学报,2008,17(2):70.

DONG J L,LI S H,WANG J D,etal.Correlation analysis and difference in heat tolerance with yield trait of different spring wheat under heat stress [J].ActaAgriculturaeBoreali-OccidentalisSinica,2008,17(2):70.

[10] 郭秀林,李慧聪,刘子会,等.不同基因型小麦对热处理的响应[J].麦类作物学报,2013,33(3):514.

GUO X L,LI H C,LIU Z H,etal.Response of different genotypes of winter wheat to heat treatment[J].JournalofTriticeaeCrops,2013,33(3):514.

[11] 傅晓艺,何明琦,史占良,等.灌浆期高温胁迫对小麦灌浆特性和品质的影响[J].麦类作物学报,2015,35(6):867.

FU X Y,HE M Q,SHI Z L,etal.Effect of high temperature stress during grain-filling period on wheat grain-filling characteristics and quality [J].JournalofTriticeaeCrops,2015,35(6):867.

[12] 徐如强,孙其信,张书榛.不同冬小麦品种对高温胁迫反应的研究[J].中国农业大学学报,1998,3(1):99.

XU R Q,SUN Q X,ZHANG S Z.Studies on the responses of winter wheat genotypes to high temperature stress [J].JournalofChinaAgriculturalUniversity,1998,3(1):99.

[13] 徐如强,孙其信,张树榛.春小麦耐热性的筛选方法与指标[J].华北农学报,1997,12(3):22.

XU R Q,SUN Q X,ZHANG S Z.Screening methods and indices of heat tolerance in spring wheat [J].ActaAgriculturaeBoreali-Sinica,1997,12(3):22.

[14] 陈希勇,孙其信,孙长征.春小麦耐热性表现及其评价[J].中国农业大学学报,2000,5(1):43.

CHEN X Y,SUN Q X,SUN C Z.Performance and evaluation of spring wheat heat tolerance [J].JournalofChinaAgriculturalUniversity,2000,5(1):43.

[15] 辛明明,彭惠茹,倪中福,等.小麦耐热性的生理遗传研究进展[J].中国农业科学,2017,50(5):783.

XIN M M,PENG H R,NI Z F,etal.Progresses in research of physiological and genetic mechanisms of wheat heat tolerance [J].ScientiaAgriculturaSinica,2017,50(5):783.

[16] 许为钢,胡 琳,盖钧镒.小麦耐热性研究[J].华北农学报,1999,14(2):20.

XU W G,HU L,GAI J Y.A study on heat tolerance of wheat cultivars [J].ActaAgriculturaeBoreali-Sinica,1999,14(2):20.

AnalysisandEvaluationtheHeatResistanceofSpringWheatCultivarsinXinjiang

LIZhaofeng1,ZHANGDonghai1,WANGZhuqiong2,ZHANGJinhong1,YANGMaoshen1,LIWeihua1

(1．College of Agriculture, Shihezi University/Key Laboratory of Oasis Ecology Agriculture of Xinjiang Production and Construction Crop, Shihezi, Xinjiang 832000,China; 2.Agricultural Experiment Station of Red Hill Farm, Balikun County of Xinjiang, Balikun, Xinjiang 839200,China)

The objective of this study was to evaluate the heat resistance of 19 spring wheat cultivars in Xinjiang, which was based on simulated heat treatment at grain filling stage of wheat. Yield index, heat susceptibility of thousand-kernel weight and heat susceptibility of test weight index were suggested as selection criteria for the evaluation of heat resistance. The results showed that high temperature stress reduced biological yield, harvest index, grain weight per spike, thousand-kernel weight, volume weight and grain yield, and the reduction of grain yield was mainly attributed to the decrease of thousand-grains weight. Xinchun 6, Xinchun 9, Xinchun 11, Xinchun 17, Xinchun 22, Xinchun 27, Xinchun 31, Xinchun 33 and Xinchun 37 performed high yield under both heat-stress and normal environments, among these cultivars Xinchun 6 and Xinchun 37 has higher yield. Cultivars with heat susceptibility of thousand-kernel weight (SKGW) <1 in this study were Xinchun 6, Xinchun 17, Xinchun 22, Xinchun 26, Xinchun 29, Xinchun 32, Xinchun 34, Xinchun 36, Xinchun 40 and Xinchun 41. Cultivars with heat susceptibility of test weight (SVW)<1 in this study were Xinchun 6, Xinchun11, Xinchun 17, Xinchun 22, Xinchun 27, Xinchun 32, Xinchun 33, Xinchun 34,Xinchun 39 and Xinchun 40. Based on the combination of both yield index and heat susceptibility index, Xinchun 6, Xinchun 17, Xinchun 22 and Xinchun 37 were characterized with high resistance to heat stress, which should be widely utilized in agriculture production. Xinchun 40 performed high yield and higher thousand-kernel weight under both normal and heat-stress environments, with SKGW<1 and SVW<1, which can be used as a heat resistance breeding parent. Xinchun 41 has higher thousand-kernel weight under normal and heat-stress environments,which can be used as a heat resistance germplasm resource.

Spring wheat; Heat stress; Heat resistance; Yield index

时间：2017-11-14

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20171114.1028.028.html

2017-04-22

2017-05-21

新疆生产建设兵团现代农业科技攻关与成果转化计划项目(2016AC027)；新疆生产建设兵团农转项目(2015AC015)；石河子科学技术研究发展计划动植物育种专项(GXJS2015-YZ05)

E-mail：hnlizhaofeng@163.com

李卫华(E-mail:lwh_agr@shzu.edu.cn)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)11-1497-06