华北夏谷区2001—2015年谷子育种变化

张婷，师志刚，王根平，高翔，夏雪岩，杨伟红，张喜瑞，田晓建，程汝宏，刁现民



华北夏谷区2001—2015年谷子育种变化

张婷1，师志刚1，王根平1，高翔1，夏雪岩1，杨伟红1，张喜瑞1，田晓建1，程汝宏1，刁现民2

（1河北省农林科学院谷子研究所/国家谷子改良中心/河北省杂粮研究实验室，石家庄 050035；2中国农业科学院作物科学研究所，北京100081）

对华北夏谷区近15年谷子区域试验数据进行分析，探讨谷子育种变化趋势，为谷子品种改良提供参考。利用2001—2015年华北夏谷区参试品种的主要农艺性状数据，研究其变化规律；以通过鉴定的51个育成品种为材料进行分析，并与15年间华北地区谷子生长季6—9月份气候因素进行相关分析，梳理通过鉴定的51个品种的类型。2001—2015年华北夏谷区区域试验参试品种各农艺性状在年度间变异较大，随着年份的推移，产量、生育期、株高、穗长、单穗重和穗粒重持续增加，千粒重基本不变，公顷穗数略有下降。51个通过鉴定品种的整体变化趋势与所有参试品种的变化趋势基本一致。51个通过鉴定品种间产量、生育期、株高、穗长、千粒重和公顷穗数差异极显著，单穗重、穗粒重和出谷率差异不显著。华北夏谷区谷子生育期气候趋向于暖湿的变化趋势。通过鉴定的品种产量和生育期、单穗重、穗粒重呈极显著正相关，与最低温、降水量呈极显著负相关。最低温、最高温、降水量、生育期、穗粒重、出谷率决定谷子产量85.17%的变异。对产量贡献较大且为负效应的是最低温，为正效应的是最高温。近几年谷子育种水平有所提高，品种类型较丰富多样，抗除草剂品种和优质米类型逐渐增多，反映了轻简栽培和优质是目前的主要育种方向。但是以冀谷19、豫谷1、冀谷25等3个主干品种为亲本来源的品种数为26个，占杂交选育品种的57.8%，育成品种亲本范围相对较窄的问题越来越严重。2001—2015年华北夏谷区区域试验育成品种产量有所提高，品种类型较丰富多样，育种水平取得一定的进步。然而，造成产量显著差异的原因主要取决于气候因素，而且品种培育的亲本选择狭窄可能是育种突破的关键瓶颈。在今后的育种过程中，要从亲本创制和选择着手，丰富亲本类型；提高品种穗粒重和出谷率，以适应气候变化，提高夏谷产量。

华北夏谷区；谷子；育种变化；气候变化；产量

0 引言

【研究意义】谷子（Beauv.）是中国起源的古老作物，在旱作物生态农业和膳食结构多样性中具有不可或缺的作用，也是北方种植业结构调整中替代玉米的主要作物。20世纪90年代，王殿瀛等[1]根据中国谷子生产形势的变化，在原东北春谷区、华北平原区、内蒙古高原区和黄河中上游黄土高原区4个产区划分的基础上，依据谷子播种期和熟性将谷子主产区划分为5大区：春谷特早熟区、春谷早熟区、春谷中熟区、春谷晚熟区和夏谷区。华北夏谷区以河北、河南、山东、北京、天津，以及邻近的辽宁省南部地区为主，根据中国种植业信息网统计，华北夏谷区2001年播种面积39.12×104hm2，占全国面积的34.07%，产量88.1×104t，占全国产量的44.81%；2015年播种面积20.33×104hm2，占全国面积的24.22%，产量58.8×104t，占全国产量的29.90%，是谷子的重要产区，也是近年来播种面积变化较大的地区。华北夏谷区是谷子育种进步最显著的地区，最早利用杂交育种的方法培育新品种并在20世纪80年代初期培育了具有突破性意义的豫谷1号[2]。农作物品种的区域试验是品种审定推广的重要依据，参试品种的产量、品质和农艺性状表现代表着一定时期育种研究与生产的水平[3]。【前人研究进展】现有对谷子区域试验方面的研究，主要利用某一年或某几年的数据，采用灰色关联度分析、通径分析、灰色布局分析、GGE双标图评价等方法对谷子产量及主要农艺性状进行分析[4-8]。关于气候变化对产量及农艺性状的影响，对冬小麦和春玉米研究较多[9-14]，而谷子方面的研究较少。气候暖干化是甘肃各区域现代气候变化的主要特征，该区谷子产量与温度、降水量呈显著相关性，旱作区谷子产量随生育关键期内气温增高、降水量增多而提高，河西走廊绿洲灌区谷子产量随气温增高而提高[15]。通过对华北夏谷区主要谷子品种进行系谱追踪及遗传分析[16]，发现品种间亲缘关系较狭窄。2001年种子法实施后，谷子被列入非审定作物，全国农技中心组织了全国谷子区域试验，积累了从2001年到2015年完整的谷子区试数据资料。【本研究切入点】前人对谷子区域试验的研究，主要利用某一年或某几年的数据，系统性不强，而且大多数没有考虑到气候因素的影响。【拟解决的关键问题】本研究以2001—2015年所有华北夏谷区通过鉴定的51个育成品种为材料，结合气候变化，探讨其性状变化规律和类型特点，进而为华北夏谷区更好地开展区域试验、提高新品种培育水平提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

数据来源于2001—2015年华北夏谷区谷子区域试验总结。参加区域试验的品种数累计128个，其中，包括2001—2007年的对照品种豫谷5号，2007—2015年的对照品种冀谷19。2001—2015年通过鉴定的品种累计51个（电子附表1）。气象数据来源于中国气象数据网“中国地面国际交换站气候资料月值数据集”河北、山东、河南、北京、锦州18个气象站2001—2015年谷子生长季6—9月的监测数据。

1.2 方法

利用Excel（2013）对2001—2015年所有参试品种的主要农艺性状进行汇总，并与对照豫谷5号和冀谷19进行对比分析。采用DPS软件进行数据处理。

2 结果

2.1 2001—2015年夏谷区参试品种主要性状的变化

2001—2015年夏谷区参试品种累计128个，将这些品种的主要性状均值和变幅进行汇总（表1），结果表明，公顷产量变异范围为4 126.95—5 871.00 kg·hm-2，平均为4 898.40 kg·hm-2；生育期变异范围为83—93 d，平均为88 d；株高变异范围为104.17—130.49 cm，平均为120.44 cm；穗长变异范围17.54—20.36 cm，平均为18.96 cm；单穗重变异范围11.84—22.65 g，平均为14.67 g；穗粒重变异范围9.76—18.69 g，平均为11.97 g；千粒重变异范围为2.69—2.97 g，平均为2.81 g；公顷穗数变异范围为52.05万—70.35万株，平均为62.40万株。可见，参试品种之间各农艺性状在年度间变异较大，随着年份的推移，产量、生育期、株高、穗长、单穗重和穗粒重持续增加，千粒重基本不变，略有下降，公顷穗数下降。

2.2 2001—2015年通过鉴定品种的性状变化

2001—2015年夏谷区51个品种通过国家谷子品种鉴定委员会的鉴定。以通过鉴定的51个品种的性状表现数据为材料进行分析（表2），公顷产量变异范围为4 152.75—6 015.00 kg·hm-2，冀谷30最低，豫谷25最高，平均为5 139.74 kg·hm-2；生育期变异范围为81—95 d，冀谷30最短，冀谷36最长，平均为89 d；株高变异范围为104.30—140.38 cm，豫谷11最低，豫谷26最高，平均为122.16 cm；穗长变异范围为17.42—22.16 cm，中谷1最低，冀谷37最高，平均为19.24 cm；单穗重变异范围为11.40—19.85 g，冀乡1号最低，豫谷18最高，平均为15.27 g；穗粒重变异范围为9.40—16.94 g，冀乡1号最低，豫谷18最高，平均为12.63 g；千粒重变异范围为2.41—3.11 g，冀谷30最低，保谷21最高，平均为2.81 g；公顷穗数变异范围为52.50万—67.35万株，冀谷34最少，沧谷4号最多，平均为61.21万株；出谷率变异范围为76.85%—85.93%，豫谷11最低，冀谷31最高，平均为83.71%；增产点率变异范围为35.29%—100.00%，冀创1最低，豫谷18最高，平均为77.96%。这51个品种的整体变化趋势与所有参试品种的变化趋势基本一致。而且，与所有参试品种相比，51个通过鉴定品种的产量、生育期、株高、穗长、单穗重和穗粒重提高，千粒重不变，公顷穗数下降。方差分析结果显示，51个品种间产量、生育期、株高、穗长、千粒重和公顷穗数差异极显著，单穗重、穗粒重和出谷率差异不显著。

自2001年开始，15年间华北地区谷子生长季6—9月份平均气温、最低气温、最高气温为线性递增趋势；降水量波动变化，整体呈上升趋势；华北夏谷区的谷子生育期平均温度（Tavg）、最高温度（Tmax）和最低温度（Tmin）年平均分别上升0.020℃、0.004℃和0.035℃，降水量年平均上升0.7 mm（图1），说明华北夏谷区谷子生育期气候趋向于暖湿的变化趋势。

育成品种主要农艺性状与气候因素的相关分析结果表明（表3），产量和生育期、单穗重、穗粒重呈极显著正相关，和最低温、降水量极显著负相关。相关分析虽可说明各性状和产量的紧密关系，但不能从本质上揭示其内部的调控关系，因此以4个气候因素和7个农艺性状为自变量（X），单位面积产量为因变量（），通过多元逐步回归和通径分析，探讨关键因子对单位面积产量的直接与间接效应大小，以明确这些重要因子对单位面积产量起到的真正调控作用[14]。建立了产量与其他性状的最优回归模型。=3367.16633-831.88108401+485.08516182- 8.3554127663+26.4703226445+73.213176529+ 21.70449771012（=0.9229，2=0.8517，=42.1247，=0.0000）。多元回归分析表明，最低温（1）、最高温（2）、降水量（3）、生育期（5）、穗粒重（9）、出谷率（12）决定产量85.17%的变异。通径分析结果表明，6个气候和农艺性状因子对产量的直接贡献由大到小依次为：最低温（-0.773）＞最高温（0.400）＞穗粒重（0.333）＞降水量（-0.272）＞生育期（0.193）＞出谷率（0.115），说明对产量贡献较大且为负效应的是最低温，为正效应的是最高温。

图1 华北地区谷子生长季6-9月份气温和降水量变化（2001-2015）

表1 2001—2015年夏谷区参试品种主要性状

表2 育成品种主要农艺性状分析

产量排前十位的鉴定品种穗粒重和出谷率较大、生育期较长，主要分为3个类型：一是株高或穗长较大的中高秆大穗品种，如冀谷37、豫谷25、豫谷26和冀谷36；二是增产点率高的适应性较好品种，如中谷2和沧谷7号；三是穗子不大、出谷率高的品种，如济谷19、济谷18、保谷21和冀谷35。冀谷19是这15年来优质品种的代表，增产点率较高，2007年开始作为区试对照。华北夏谷这15年最被认可的突破性品种是豫谷18，该品种产量5 398.65 kg·hm-2，生育期88 d，株高119.64 cm，穗长18.99 cm，单穗重19.85 g，穗粒重16.94 g，千粒重2.56 g，增产点率100.00%。整体表现中矮秆、出谷率好，穗粒重和增产点率在所有育成品种中是最高的，千粒重较低。另一个中矮秆的代表性品种中谷2，虽然生育期较长，但是与豫谷18一样，穗粒重较高，增产点率高，千粒重较低。首个兼抗咪唑乙烟酸与拿捕净的品种冀谷35，适合轻简化生产，出谷率较高。这3个品种在通过鉴定的品种中综合性状优良，代表着夏谷育种的方向。

表3 2001—2015年育成品种主要农艺性状与气候因素的相关性分析

*表示在< 0.05水平差异显著，**表示在< 0.01水平差异极显著。1：最低气温；2：最高气温；3：降水量；4：平均气温；5：生育期；6：株高；7：穗长；8：单穗重；9：穗粒重；10：千粒重；11：公顷穗数；12：出谷率；：产量

* and ** correlation coefficient significant at 0.05 and 0.01 levels.1: Lowest temperature;2: Highest temperature;3: Precipitation;4: The average temperature;5: Growth period;6: Plant height;7: Panicle length;8: Panicle weight;9: Panicle grain weight;10: 1000-grain weight;11: Panicle numbers per hectare;12:Percentage of grain weight per panicle;: Yield

2.3 2001—2015年育成品种的类型分析

从品种类型看，51个通过鉴定的品种中，一级优质米17个，占33.3%；糯质3个，占5.8%；灰米1个，占2.0%；抗除草剂13个，占25.5%，其中，抗拿捕净除草剂10个，抗咪唑乙烟酸除草剂1个，兼抗拿捕净、阿特拉津除草剂1个，兼抗拿捕净、咪唑乙烟酸除草剂1个。

从选育单位来看，保定市农业科学院育成品种4个，占7.84%；沧州市农业科学院5个，占9.80%；河北省农林科学院旱作所4个，占7.84%；山东省农业科学院作物科学研究所6个，占11.76；中国农业科学院作物科学研究所2个，占3.92%；安阳市农业科学院11个，占21.57%；河北省农林科学院谷子研究所19个，占37.25%。可见，安阳市农业科学院和河北省农林科学院谷子研究所在华北夏谷区育种水平较高，一半以上的品种由这两个单位育成。

从亲本来源看，51个品种中仅有1个为辐射诱变，占2.0%；有5个品种来自目标性状基因库，占9.8%；其余45个品种均为杂交育种选育而成，占88.2%。在杂交选育的45个品种中，直接或间接选择冀谷19为亲本的品种13个，占28.9%；以豫谷1为亲本的品种8个，占17.8%；以冀谷25为亲本来源的品种5个，占11.1%。以冀谷19、豫谷1和冀谷25 等3个主干品种为亲本来源的品种达26个，占杂交选育品种数的57.8%，育成品种的亲本范围相对较窄。

3 讨论

2001—2015年华北夏谷区谷子区域试验参试品种各农艺性状在年度间变异较大，随着年份的推移，产量、生育期、株高、穗长、单穗重和穗粒重持续增加，千粒重基本不变，略有下降，公顷穗数下降。51个通过鉴定品种的整体变化趋势与所有参试品种的变化趋势基本一致。与所有参试品种相比，51个通过鉴定品种的产量、生育期、株高、穗长、单穗重和穗粒重提高，千粒重不变，公顷穗数下降。方差分析结果显示，51个品种间产量差异极显著，可见，15年来产量有了一定程度的提高。育成品种主要农艺性状与气候因素的多元逐步回归和通径分析结果表明，最低温、最高温、降水量、生育期、穗粒重、出谷率决定产量85.17%的变异，这6个因子对产量的直接贡献由大到小依次为：最低温（-0.773）＞最高温（0.400）＞穗粒重（0.333）＞降水量（-0.272）＞生育期（0.193）＞出谷率（0.115）。可见，对产量贡献较大的6个因子中，有最低温、最高温、降水量3个气象因素，而且最低温的负效应在所有因子中贡献是最大的。另外3个农艺性状因子中，穗粒重和出谷率在51个品种间差异不显著；生育期虽然在51个品种间差异显著，但是与降水量极显著负相关，而且在6个因子中对产量的贡献较小。因此，笔者认为虽然15年来产量水平有所提高，但是造成产量提高的原因主要取决于气候因素。

栾素荣等[4]认为穗粒重、单穗重、出谷率和穗粗4个性状对产量影响较大。赵禹凯等[5]认为，穂粒重、单穂重和亩穂数是谷子单株产量的主要因素。本研究结果显示，穗粒重、生育期和出谷率对产量影响较大，而公顷穗数对产量影响较小。在目前固定留苗密度的区试模式下，参试品种为了获得更大的产量，趋于选择单株生物量高的品种。随着单株生物量的增加，如果不改善品种抗倒性，或不改变留苗密度，必然产生倒伏，这也是区域试验留苗密度下降的原因。穗粒重在这种情况下也只会小幅度提高，不会对产量产生积极的促进作用。在小麦上，通过增加穗粒数和改良株型、增强抗倒伏性和提高收获指数仍能继续提高其产量潜力[17]。谷子靠个体夺高产的单秆大穗型品种和靠群体夺高产的密植型品种，产量对密度反应敏感；靠群体个体并重夺高产品种表现为产量对密度反应不敏感；后者自身调节能力较强，丰产性、稳产性突出，代表今后育种的方向[18]。本研究显示，突破性品种豫谷18和表现良好的中谷2两个品种的共同点是中矮秆、穗粒重和增产点率较高，特别是豫谷18，穗粒重和增产点率在所有育成品种中是最高的；另外，这两个品种千粒重较低，可能由于近几年雨水较大，粒小的品种成熟率高；生育期对产量的贡献较小，因此，虽然这两个品种生育期差距较大，但是对产量没有产生决定性影响。冀谷35出谷率较高，兼抗两种除草剂，适合轻简化生产。这三个品种综合性状优良，代表着夏谷育种的方向。

自2001年种子法实施后，谷子列入了非审定作物，全国农技中心组织了全国谷子区域试验；随着2008年谷子糜子产业技术体系的成立，相关科研单位的联系也更加紧密，育种技术和材料的密切交流对育种水平的提高起到了积极的促进作用。育成的品种中，适合机械化生产的抗除草剂类型25.5%，一级优质米33.3%，糯质5.8%，灰米2.0%，品种类型较丰富多样。但是，一半以上的品种由安阳市农业科学院和河北省农林科学院谷子研究所育成，51个品种中以冀谷19、豫谷1、冀谷25等骨干为亲本的品种达26个，占杂交选育品种数的57.8%，亲缘关系仍然相对较窄。如果只倾向于选择区试中表现较好的材料做亲本，通过小幅度的改良来获得某种性状的提高，长此以往，只会造成亲本越来越狭窄，影响育种水平的显著提高。华北夏谷区是中国谷子主产区，该地区应用的谷子品种经历了新农724的衍生系统、日本60日的衍生系统、日本60日的间接衍生系统——豫谷1号及其衍生系统的变化过程[16]。20世纪90年代以后，育成品种遗传基础狭窄的现象日趋严重，1994—2003年国家区试和河北省区试参试品种中70%以上含有“日本60日”血缘，严重的年份达100%，40%以上双亲均有日本60日血缘，严重的年份达75%[19]。夏谷育种的遗传基础狭窄不仅可以从育成品种的系谱上反映出来，利用SSR标记和SNP标记对谷子育成品种的群体结构分析也清楚的反映了这一点[20-21]，夏谷区的育成品种聚在一起，且相互之间遗传差异很小，同一个单位的育成相似度更高，说明这些品种的基因组水平很一致，遗传基础狭窄已严重影响了育种的进步。夏谷育种的核心亲本日本60日是以豫谷1号为代表的过去20多年谷子育成成就的关键，如何鉴定发掘或创制下个育种突破的核心亲本是夏谷育种能否有突破性进展的关键。对于已知系谱信息的自花授粉作物来说，亲缘系数是一种简便的评价遗传多样性的方法[22]，已在大豆[23]、玉米[24]、小麦[25]等作物上进行了分析。今后谷子可以加以借鉴，丰富亲本材料的遗传多样性。

全球气候变化背景下，中国表现为暖干化的趋势，即年平均气温条带北移，温度上升效应十分显著，年降水量和年太阳辐射量呈减少的趋势[26-27]。本研究显示，2001—2015年的6—9月份华北夏谷区谷子生育期内平均气温、最低气温、最高气温为线性递增趋势；降水量波动变化，整体呈上升趋势，年平均分别上升0.020℃、0.004℃和0.035℃，降水量年平均上升0.7 mm，与全球变化趋势略有不同，为暖湿化的趋势，可能与统计区域、统计年份及月份有关。因此，在华北夏谷区暖湿化的气候背景下，可以通过选择出谷率高的品种来提高夏谷产量。

4 结论

2001—2015年华北夏谷区区域试验育成品种产量有所提高，品种类型较丰富多样，育种水平取得了一定的进步。然而，造成产量显著差异的原因主要取决于气候因素，而且品种培育的亲本选择狭窄可能是育种突破的关键瓶颈。在今后的育种中，要从亲本创制和选择着手，丰富亲本类型；提高品种穗粒重和出谷率，以适应气候变化，提高夏谷产量。

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（责任编辑 李莉）

附表1 2001—2015年通过鉴定的品种

Table S1 Foxtail millet cultivars reseased from 2001 to 2015

名称Cultivars编号No.区试代号Original code品种来源Cultivars origin选育单位Breeding institution其他Others 沧谷3号 Canggu320030013288337×引F38337×YinF3沧州市农林科学院Cangzhou Academy of Agriculture and Forestry Sciences 冀谷18 Jigu182003002冀优1号Jiyou 1谷研4×高39 Guyan4×Gao39河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences 冀谷19 Jigu192004001冀优2号Jiyou2矮88×青丰谷Ai88×Qingfenggu河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences一级优质米high quality 豫谷11 Yugu112004002安2491 An2491矮88×安472 Ai88×An472安阳市农业科学院Anyang Academy of Agricultural Sciences一级优质米high quality 济谷13Jigu132004003济9249 Ji9249掖83－1×8511 Ye83－1×8511山东省农业科学院作物研究所Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences 衡谷9号 Henggu920050039687520×91101河北省农林科学院旱作农业研究所Dryland Farming Institute, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Science 冀谷20 Jigu202005001201075目标性状基因库Target Character Gene Bank河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences一级优质米high quality 冀谷21 Jigu212005002201094目标性状基因库Target Character Gene Bank河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences 冀谷22 Jigu222006001584济8131×石92406 Ji8131×Shi92406河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences 冀谷24 Jigu242006002815R219辐射Radiated R219河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences一级优质米high quality 冀谷25 Jigu252006003528WR1×冀谷14 WR1×Jigu14河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕净除草剂，一级优质米Sethoxydim resistance, high quality 豫谷12 Yugu122006004安谷1508 Angu1508Ch豫谷2×安2367 ChYugu2×An2367安阳市农业科学院Anyang Academy of Agricultural Sciences 冀乡1号Jixiang12007005S80433×W82河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences一级优质米high quality 冀谷26 Jigu262007001203184目标性状基因库Target Character Gene Bank河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences一级优质米high quality 豫谷13 Yugu132007004安谷9217 Angu9217豫谷1号×粘谷Yugu1×Niangu安阳市农业科学院Anyang Academy of Agricultural Sciences 冀谷29 Jigu2920080011230WR1×豫谷1号WR1×Yugu1河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences 续附表1 Continued table S1 名称Cultivars编号No.区试代号Original code品种来源Cultivars origin选育单位Breeding institution其他Others 冀谷30 Jigu302008002糯质白Nuozhibai目标性状基因库Target Character Gene Bank河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences糯质waxy 豫谷14 Yugu142008003安05海-7169 An05Hai-7169豫谷9号×安2540 Yugu9×An2540安阳市农业科学院Anyang Academy of Agricultural Sciences 保谷18 Baogu182008004保182 Bao182郑881407－1×保849 Zheng881407－1×Bao849保定市农业科学院Baoding Academy of Agricultural Sciences一级优质米high quality 冀创1 Jichuang12009007复1 Fu1（1066A×十里香）×豫谷1号（1066A×Shilixiang）×Yugu1河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences糯质waxy 沧谷4号Canggu42009008沧344 Cang344528×冀谷14 528×Jigu14沧州市农林科学院CangZhou Academy of Agriculture and Forestry Sciences一级优质米high quality 豫谷15 Yugu152009009安04-4783 An04-4783豫谷9号×安99-2231 Yugu9×An99-2231安阳市农业科学院Anyang Academy of Agricultural Sciences一级优质米high quality 冀谷31 Jigu312009010K492冀谷19×1302-9 Jigu19×1302-9河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕净除草剂，一级优质米Sethoxydim resistance, high quality 冀谷32 Jigu322010001206058目标性状基因库Target Character Gene Bank河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences 济谷15 Jigu152010011济0515 Ji05159024-6×冀谷25 9024-6×Jigu25山东省农业科学院作物研究所Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences 衡谷10号Henggu102010012衡200131 Heng200131冀谷15×郑9188 Jigu15×Zheng9188河北省农林科学院旱作农业研究所Dryland Farming Institute, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Science 保谷19 Baogu19201303保213 Bao213冀谷19×济9050Jigu19×Ji9050保定市农业科学院Baoding Academy of Agricultural Sciences 豫谷18 Yugu182012001安07-4585 An07-4585豫谷1号×保282 Yugu1×Bao282安阳市农业科学院Anyang Academy of Agricultural Sciences一级优质米high quality 豫谷19 Yugu192012002安07-4117 An07-4117豫谷1号×冀谷19 Yugu1×Jigu19安阳市农业科学院Anyang Academy of Agricultural Sciences一级优质米high quality 冀谷33 Jigu33201301M1508（冀谷14×冀谷19）×m40（Jigu14×Jigu19）×m40河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗咪唑乙烟酸除草剂Imazethapyr resistance 冀谷34 Jigu34201302K1174冀谷24×冀谷31 Jigu24×Jigu31河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences兼抗拿捕净、阿特拉津除草剂resistant to bothAtrazine andSethoxydim 中谷1 Zhonggu1201304京安7505 Jingan7505冀谷19×豫谷1号Jigu19×Yugu1中国农业科学院作物科学研究所Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences 续附表1 Continued table S1 名称Cultivars编号No.区试代号Original code品种来源Cultivars origin选育单位Breeding institution其他Others 衡谷11号Henggu11201305200475201075×安2491 201075×An2491河北省农林科学院旱作农业研究所Dryland Farming Institute, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Science 济谷16 Jigu16201306济0506 Ji0506济8787×冀谷25 Ji8787×Jigu25山东省农业科学院作物研究所Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences抗拿捕净除草剂Sethoxydim resistance 沧谷5号Canggu52013014沧318 Cang318济8787×水2 Ji8787×Shui2沧州市农林科学院Cangzhou Academy of Agriculture and Forestry Sciences 济谷17 Jigu172013015济0601-6 Ji0601-6冀谷22×乌谷Jigu22×Wugu山东省农业科学院作物研究所Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences灰米grey millet 豫谷20 Yugu202013016安09-8525 An09-8525冀谷19×（豫谷9号×安2688）Jigu19×（Yugu9×An2688）安阳市农业科学院Anyang Academy of Agricultural Sciences 豫谷21 Yugu212013017安10-4172 黄An10-4172huang冀谷19×SK325 Jigu19×SK325安阳市农业科学院、河北省农林科学院谷子研究所Anyang Academy of Agricultural Sciences, Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕净除草剂Sethoxydim resistance 衡谷13 Henggu132013018衡0902 Heng0902安04-4783×K492 An04-4783×K492河北省农林科学院旱作农业研究所、河北省农林科学院谷子研究所Dryland Farming Institute, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Science, Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕净除草剂Sethoxydim resistance 保谷20 Baogu202013019保769 Bao769201094×528保定市农业科学院、河北省农林科学院谷子研究所Baoding Academy of Agricultural Sciences, Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕净除草剂，一级优质米Sethoxydim resistance, high quality 济谷18 Jigu182015001济0621-6 Ji0621-6济8304×冀谷30 Ji8304×Jigu30山东省农业科学院作物研究所Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences糯质waxy 冀谷35 Jigu352015002M2173K359×M4-1河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences兼抗拿捕净、咪唑乙烟酸除草剂resistant to bothImazethapyr andSethoxydim 保谷21 Baogu212015003保615 Bao6159050×815保定市农业科学院Baoding Academy of Agricultural Sciences 沧谷6号Canggu62015004沧11-389 Cang11-389谷丰1号×K492 Gufeng1×K492沧州市农林科学院、河北省农林科学院谷子研究所Cangzhou Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕净除草剂Sethoxydim resistance 续附表1 Continued table S1 名称Cultivars编号No.区试代号Original code品种来源Cultivars origin选育单位Breeding institution其他Others 济谷19 Jigu192016002济0626-4 Ji0626-4冀LSH×94C36-1 JiLSH×94C36-1山东省农业科学院作物研究所Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences 冀谷36 Jigu362016003K1918衡968×L70 Heng968×L70河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕净除草剂Sethoxydim resistance 沧谷7号Canggu72016004沧368 Cang368济9249×冀谷25 Ji9249×Jigu25沧州市农林科学院、河北省农林科学院谷子研究所Cangzhou Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕净除草剂Sethoxydim resistance 豫谷25 Yugu252016005安08-4129 An08-4129冀谷19×豫谷1号Jigu19×Yugu1安阳市农业科学院Anyang Academy of Agricultural Sciences一级优质米high quality 豫谷26 Yugu262016006安11-5365 An11-5365安06-3152×SK325 An06-3152×SK325安阳市农业科学院、河北省农林科学院谷子研究所Anyang Academy of Agricultural Sciences, Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕净除草剂，一级优质米Sethoxydim resistance, high quality 中谷2 Zhonggu22016001中谷2 Zhonggu2矮88×豫谷1号Ai88×Yugu1中国农业科学院作物科学研究所Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences一级优质米high quality 冀谷37 Jigu372016007K3250冀谷19×冀谷31 Jigu19×Jigu31河北省农林科学院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕净除草剂Sethoxydim resistance

the Alterations of Foxtail Millet Breeding in North China Summer-sowing Region from 2001 to 2015

ZHANG Ting1, SHI ZhiGang1, WANG GenPing1, GAO Xiang1, XIA XueYan1, YANG WeiHong1, ZHANG XiRui1, TIAN XiaoJian1, CHENG RuHong1, DIAO XianMin2

(1Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences/National Foxtail Millet Improvement Center/ Cereal Crops Laboratory of Hebei Province, Shijiazhuang 050035;2Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081)

By analyzing the yield and agronomic traits alterations of foxtail millet cultivars tested in North China summer-sowing region from the latest 15 years, the change trend in millet breeding level was elucidated to provide references for the future development of foxtail millet cultivars.The main agronomic traits data of foxtail millet cultivars in North China summer-sowing region from 2001 to 2015 was used to reveal the changing rule of foxtail millet breeding. Correlation analysis between climatic factors and agronomic traits of foxtail millet cultivars tested from 2001 to 2015 was conducted. The types of foxtail millet cultivars were classified.The agronomic traits of the cultivars altered significantly during 2001 to 2015. As time lapse, yield, growth duration, plant height, panicle length, panicle weight and panicle grain weight increased, while 1000-grain weight decreased slightly, and panicle numbers per hectare decreased. The change trend of the main agronomic traits of the 51 foxtail millet cultivars from year 2001 to 2015 was in accordance with all tested cultivars. Variance analysis showed that yield, growth duration, plant height, panicle length, 1000-grain weight and panicle numbers per hectare were significantly different among the 51 foxtail millet cultivars, while there was no significant difference in panicle weight, panicle grain weight and percentage of grain weight per panicle. The climate trend was warm and humid in North China summer-sowing region. The yield had a higher positive correlation with the growth duration, panicle weight and panicle grain weight, but had a higher negative correlation with the lowest temperature and precipitation. 85.17% of yield variation was determined by lowest temperature, highest temperature, precipitation, growth duration, panicle grain weight and percentage of grain weight per panicle. The lowest temperature had a negative effect on yield, while the highest temperature had a positive effect on yield. The foxtail millet breeding level was progressed from 2001 to 2015, and the types of foxtail millet cultivars were abundant with more herbicide resistance cultivars and high quality cultivars, showing that the main breeding direction was simplified cultivation and quality. However, there were 26 foxtail millet cultivars with the parental source of Jigu19, Yugu1 and Jigu25. The percent was up to 57.8%, showing that the parents used in millet breeding were in a narrow scope.The yield of foxtail millet cultivars in North China summer-sowing region from 2001 to 2015 was increased somewhat, the types of foxtail millet cultivars were abundant, and the foxtail millet breeding level was progressed to some extent. However, the yield difference was mainly caused by weather fluctuation. In the future, the types of parent should be immensely enriched. And the types of millet cultivars with higher grain weight and higher percentage of grain weight per panicle should be cultivated for adapting climate change and improving yield.

North China summer-sowing region; foxtail millet; the alterations of breeding; climate change; yield

2017-05-12；

2017-06-08

国家谷子糜子产业技术体系（CARS-06-13.5-A3）、河北省农林科学院青年基金（A2015030102）、河北省科技计划（16227508D-8）、北京市科委课题（Z161100000916003）、省财政专项（F17R05）、河北省农林科学院博士基金（F17E02）、河北省自然科学基金（C2017301085）

联系方式：张婷，E-mail：jituier@126.com。师志刚，E-mail：shizhigang7869@126.com。张婷与师志刚为同等贡献作者。通信作者程汝宏，E-mail：rhcheng63@126.com。通信作者刁现民，E-mail：diaoxianmin@caas.cn