小麦耐热性鉴定和热处理对品质的影响

131313 13 高振贤13 何明琦13

(1.石家庄市农林科学研究院， 河北 石家庄 050041； 2.河北农业大学农学院， 河北 保定 071001；3.河北省小麦工程技术研究中心， 石家庄 050041)

小麦是我国的主要粮食作物之一，在国民经济中占有重要地位。小麦生育期长，经常遭遇非生物胁迫，其中干热风是黄淮麦区经常发生的灾害性天气，其中>30 ℃的高温条件是诱发干热风的主要因素，实质上主要就是高温胁迫[1]，干热风严重影响了小麦的正常灌浆，从而造成籽粒品质变劣及产量降低[2]。肖世和[3]指出，用热感指数反映品种对后期热胁迫的敏感程度，利用千粒重热感指数可鉴定出后期耐热性较好的基因型。高温胁迫对小麦的危害主要表现在光合作用效率的降低，呼吸作用增强，干物质积累减少，进而影响到植物营养生长，生殖器官的建成和籽粒灌浆。促使小麦灌浆期缩短，千粒重下降，严重的地区和年份减产可达10%～20%[4-6]。小麦品质主要受籽粒蛋白质含量和淀粉含量的影响，高温胁迫会影响小麦产量和品质。因此研究高温胁迫下小麦品种的耐热性及小麦籽粒品质的变化及其遗传改良具有理论指导意义。 董建力等[7]认为，在小麦灌浆后期采用人工升温的方法鉴定小麦的耐热性，操作简便易行、成本低，试验结果准确，是选择抗热、高产小麦材料行之有效的方法。近年来，小麦灌浆中后期的热害胁迫越来越严重。在热逆境下千粒重较稳定的品种可能具有较强的耐热性，热感指数反映作物性状对热逆境的敏感性[8-9]，傅晓艺[10]利用千粒重和产量热感指数鉴定了北部冬麦区和黄淮冬麦区的部分品种。韩利明[11]在小麦开花后利用塑料棚热胁迫和自然生长处理鉴定小麦的抗热性表明，千粒重可作为抗热性筛选的简易指标，热处理下蛋白质含量和籽粒硬度增加。 日趋变暖的气候条件说明小麦耐热育种的研究亟待加强[12]，本试验采用塑料大棚升温方法模拟干热风条件，分析高温胁迫和自然生长环境下参试品种的产量、千粒重和主要品质性状的变化，为小麦耐热性育种提供新种质，为加快培育抗热性品种提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用河北、山东、山西省的13份代表性主栽品种(表1)，2013年10月10日在石家庄辛集市马兰农场进行人工种植，基本苗300万·hm-2，6行区，行长2.1 m，行距15 cm。

1.2 试验处理

试验处理与文献[10]相同。

表2 13份小麦材料依产量和千粒重热感指数、抗逆系数的分类

品种 TKW/g产量/(t·hm-2)热处理对照热处理对照STKWSyield分类STKW/SyieldACTKW/%AITKW/%分类尧麦1637.240.010.913.10.81.2R/S93.085.8LR沧麦02843.248.610.312.11.21.1S/S88.895.1MR衡13635.540.311.313.01.31.0S/S88.177.5S金禾912348.052.110.012.50.81.5R/S92.2109.8HR晋麦4743.246.611.612.10.80.3R/R92.799.4MR轮选10339.244.711.212.21.40.6S/R87.685.1LR石418535.838.810.111.11.10.7S/R92.382.0LR石麦1939.243.510.712.91.11.3S/S90.287.8LR石麦2239.343.011.212.91.31.0S/S91.489.1LR石优2038.641.011.112.00.60.6R/R94.190.2MR泰山536645.748.611.412.60.60.7R/R94.1106.7HR邢麦6号40.643.09.612.61.11.8S/S94.495.1MR邢麦7号38.642.010.712.40.91.0R/S91.987.9LR

注：R为抗；S为感；LR为低抗；MR为中抗；HR为高抗；Syield为产量热感指数；STKW为千粒重热感指数；ACTKW为千粒重抗逆系数；AITKW

为千粒重抗逆指数。

1.3 产量调查

全区收获后晾干称重、测定千粒重和容重。

1.4 品质分析方法

利用近红外仪(Perten DA 7200，瑞典)检测籽粒蛋白质含量、沉降值、延展性、吸水率、湿面筋含量和硬度指标。

1.5 统计分析

热感指数、抗逆系数和抗逆指数按照文献[10]计算。品质分析采用DPS V 7.05分析软件(浙江)进行。

表1 参试品种代号和系谱

编号品名 来源系谱 1尧麦16山西晋麦54/北农8号 2沧麦028 河北98(083)/沧核030 3衡136 河北衡4119/石家庄1号 4金禾91233河北石4185/92R137 5晋麦47 山西12057×(旱522×K37-20)6轮选103河北石麦12/石家庄8号 7石4185河北太谷核不育聚合杂交 8石麦19 河北石4185//(烟辐188/临8014)F2 9石麦22 河北临8014/冀麦38//石4185 10石优20 河北冀935-352/济南17 11泰山5366 山东不详12邢麦6号 河北冀麦36/邯617213邢麦7号河北邢935031/高优503

2 结果与分析

2.1 产量和千粒重分析

对参试材料进行产量热感指数分析，晋麦47、轮选103、石4185、石优20、泰山5366的热感指数在0.3～0.7之间，其中晋麦47的热感指数最低(为0.3，表2)，这些品种为产量抗热性品种，正常环境下产量最高的是尧麦16(13.1 t·hm-2)，热处理环境中产量最高的是晋麦47(11.6 t·hm-2)。尧麦16、沧麦028、衡136、金禾9123、石麦19、石麦22、邢麦6和邢麦7的热感指数在1.0～1.8之间，这几份材料为产量热敏感性品种(表2)，其中邢麦6号的热感指数最高(为1.8)。

对参试材料进行千粒重热感指数分析，沧麦028、衡136、轮选103、石4185、石麦19、石麦22和邢麦6号的千粒重热感指数在1.1～1.4之间，这几份材料为千粒重热敏感性品种(表2)。尧麦16、金禾9123、晋麦47、石优20、泰山5366和邢麦7的千粒重热感指数在0.6～0.9之间，这几份材料的抗热性较好。

高温胁迫使千粒重降低。鉴定的品种(系)中，金禾9123和泰山5366的耐热性最高，抗逆指数分别为109.38%和106.7%，抗逆系数也较高，均达到92%以上，2个品种在高温处理和正常环境中的千粒重都很高(>45.0 g)；沧麦028、晋麦47、石优20和邢麦6号共4个品种中等耐高温，抗逆指数在90.2%～99.4%之间，抗逆系数均在88%以上，其中晋麦47的抗热指数为99.4%，属中高抗热性的小麦品种。尧麦16、轮选103、石4185、石麦19、石麦22和邢麦7号干热风抗性较低，抗逆指数在82.0～89.1%之间，石麦22的抗逆系数达91.4%，但抗逆指数稍低；衡136对高温反应敏感，抗逆指数为77.5%(表2)。

综合产量和千粒重分析可知，晋麦47、石优20、泰山5366和金禾9123抗热性好；石麦22和石4185的产量在正常和热处理环境中差异不大，抗热性较好；衡136的产量和千粒重在正常环境下较高，但在热处理下产量和千粒重较低，抗热性较差。

表3 13个品种在2种处理环境中品质性状比较结果

性状处理尧麦16石麦19邢麦6石4185邢麦7衡136沧麦028石麦22泰山5366晋麦47石优20轮选103金禾9123湿面筋热处理28.9A30.2a32.7A32.7A31.8a29.1a31.3A30.1A30.8A33.4a30.3a31.2a30.8a自然生长26.0B29.0b30.9B31.2B31.6a27.9a29.4B28.4B29.3B32.6a29.2b30.8a29.4b蛋白质热处理12.7A13.2a14.3A14.4a13.9a12.5a13.4A13.1a13.2a14.4a13.1a13.5a13.7a自然生长11.5B12.5b13.4B13.9a13.8a11.9b12.6B12.5b12.8a14.1a12.7a13.3a13.1b硬度热处理71.2a73.7a71.1a70.0a72.7a85.8a73.0a76.8a80.0a74.3a77.3a76.0a71.8a自然生长63.2a72.5a68.7a67.2a69.3a75.5b72.6a71.7a76.5a72.2a76.5a75.2a67.3a沉降值热处理33.1a38.8a32.5a47.4a37.1a46.2a31.2a46.1a38.4a41.3a42.3a38.1a45.2a自然生长24.8a34.2a31.9a38.2a33.8a30.3a29.4a40.1a36.8a36.9a34.2a36.8a32.5a吸水率热处理62.3A63.4a62.6a61.4a64.1a66.3a63.3a63.3a65.2a63.6a63.9a64.6a62.2a自然生长58.1B62.8a62.2a60.5a63.8a64.6a62.6a60.7a63.9a63.3a63.3a64.1a60.3a延展性热处理144.0A136.5a148.0a158.5a151.5a140.5a141.0a152.5a146.0a164.5a135.5a152.5a155.0a自然生长135.0B135.0a145.5a155.0a147.5a137.5a138.5a147.5a144.5a164.5a132.5a150.0a149.0b

注：品种编号与表1相同；同列内标以不同字母(小写、大写)的值表示(5%、1%)水平上差异显著。

2.2 品质分析

将两种环境处理下的13个品种用DA 7200近红外分析仪进行品质检测(表4)，结果表明，灌浆期高温处理下大部分品种的硬度增加，但差异不显著，只有衡136的硬度差异显著，尧麦16的湿面筋、蛋白质、吸水率和延展性的差异极显著。尧麦16、石麦19、邢麦6、沧麦028、石麦22和金禾9123的湿面筋和蛋白质差异显著。邢麦7、晋麦47和轮选103的各项品质指标均没有显著性差异。

3 讨 论

利用千粒重和产量热感指数鉴定了河北、山东和山西省的13个小麦品种，鉴定结果为晋麦47、轮选103、石4185、石优20、泰山5366的热感指数在0.3～0.7之间，其中晋麦47的热感指数最低(为0.3，表2)，这些品种为产量抗热性品种；石麦22和石4185的产量在正常和热处理环境中差异不大，抗热性较好；衡136的产量和千粒重在正常环境下较高，但在热处理下产量和千粒重较低，抗热性较差。尧麦16、金禾9123、晋麦47、石优20、泰山5366和邢麦7的千粒重热感指数在0.6～0.9之间，这几份材料属于千粒重抗热性较好品种。

不同品种的产量和千粒重热敏感性明显不同，这与前人研究结果一致[14-17]。在抗热性品种选育中，千粒重可以作为鉴定小麦抗热性强弱的标准，此方法简单、准确性高。可以避免因其它人为因素造成的产量结果不可靠，从而给试验结果造成误差。灌浆期高温处理使小麦生理活动受到抑制，主要通过影响粒重即籽粒灌浆速率来影响产量。金禾9123的千粒重在2种环境下相对稳定，而产量差异较大，但综合考虑其应是一个抗干热风品种，因为此品种千粒重高，库容量大，黄淮南片麦区灌浆时间长，金禾9123在南片发挥了千粒重高的优势，这也是金禾9123已通过黄淮南片审定并在黄淮南片大面积推广的主要原因。尧麦16在常规处理下产量较高，而在高温处理下产量有所下降，鉴定为抗热性稍差品种，所以尧麦16适宜在气候条件适宜，干热风很少发生的地区种植。石麦22是河北省主推的一个节水、抗旱性小麦品种，现作为河北省小麦节水区域试验对照品种，旗叶较短小，根系发达，它特有的与节水相关的农艺性状与耐热性也有一定的关联，这可能也是石麦22在热处理下产量相对较高的原因。

邢麦7、晋麦47和轮选103的各项品质指标均没有显著性差异，这可能是这几个品种在高温胁迫下，生理生化变化过程与其它品种不同，要想深入挖掘所研究对象的高温胁迫机理，应运用生理、生化及分子机制对其品质相关指标进行综合分析。高温胁迫处理下，籽粒硬度增加，并能显著增加大部分小麦品种的蛋白质相对含量，这与前人[18-19]研究结果一致。目前，小麦耐热性的机理已经取得一定进展，但还不是很明晰，目前利用生产上经过鉴定的耐热种质资源培育耐热性小麦新品种和通过栽培管理措施躲避干热风的危害是最有效的措施。