矮抗58及其衍生小麦品种在南阳麦区条锈抗性、农艺性状、品质及利用分析

简俊涛, 杨 辉, 王清华, 胡卫丽, 张 震, 魏红升,谢彦周, 李玉鹏, 王成社

(1.南阳市农业科学院, 河南 南阳 473000；2.西北农林科技大学南阳小麦试验示范站, 河南 南阳 473000；3.西北农林科技大学农学院, 陕西 杨凌 712100)

小麦在我国的粮食生产中占有重要地位，其中南阳常年麦播面积67万hm2左右，其产量占河南省小麦总产的10%，占我国小麦总产的1%。因此，南阳麦区小麦产量的稳定对保障我国粮食供给具有重要作用。小麦产量的提高、品质及抗性的改良都离不开优质种质资源的创新和利用。个别亲本在育种中衍生品种多、生产贡献大被称为骨干亲本[1]。一般来说，骨干亲本含有的优异基因多、农艺性状优良、配合力高。骨干亲本的发掘、创造和利用是实现育种突破的关键。唐建卫等[2]对黄淮麦区骨干亲本周8425 B及其衍生品种农艺性状及品质进行了研究，发现周8425 B有较好的配合力，在抗病性、大穗、矮秆、大粒等表现出较强的遗传力。矮抗58是周8425 B的子二代，由于它的突出表现及带来的社会经济效益高，2013年矮抗58的选育获国家科技进步一等奖，当前矮抗58依然是黄淮麦区的主栽品种，目前以矮抗58为亲本的衍生子一代小麦品种很多，对其研究主要集中在分子遗传学方面进行，对麦谷蛋白亚基、矮秆基因及1 BL/1 RS异位类型等进行了检测[2-4]。然而矮抗58及其衍生品种在南阳麦区的抗性、农艺性状、品质特性及利用等研究没有报道。本研究对矮抗58及其衍生小麦品种的系谱、条锈抗性、农艺性状、品质特性进行综合分析，为矮抗58及其衍生小麦品种的利用提供理论依据。结合农艺性状创新构建集团育种亲本及品质改良策略，结合品质及农艺性状确定周麦36及周麦32是较好的优质强筋源，也为后续优质强筋组合亲本配制提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料及试验地情况

选取小麦品种矮抗58及其衍生品种共49个，于2019—2020年种植于南阳市农业科学院潦河试验基地。试验地土壤为黄褐土，前茬作物为玉米掩青，土壤肥力水平全氮1.25 g·kg-1、碱解氮46.26 mg·kg-1、速效磷24.12 mg·kg-1、速效钾116.86 mg·kg-1、有机质17.36 g·kg-1。2019年10月22日播种，田间随机区组设计，4次重复，每区4行，行长3 m，行距0.21 m，每次重复与行向垂直方向种植1行辉县红(诱发材料)。对条锈自然鉴定材料同时记载相关农艺性状，收获后测定品质。施肥及灌水等管理同高产田。

1.2 条锈抗性鉴定

条锈抗性鉴定采用人工接种与自然鉴定相结合，2020年3月13日选取其中2个重复进行锈病混合菌种接种(CYR 32、CYR 34)，套袋保湿，2个重复自然鉴定。4月中下旬调查发病情况。对反应型进行综合评判，参照农作物品种(小麦)区域试验技术规程(NY/T 1301-2007)。综合接种和自然鉴定结果，以发病较重的结果作为该材料的抗性结果。

1.3 农艺性状调查及品质测试

调查的农艺性状主要包括抽穗期、成熟期、株型、叶型、株高、千粒重及饱满度。其调查标准主要参照农作物品种(小麦)区域试验技术规程(NY/T 1301-2007)。

品质分析主要针对蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间、吸水率、最大拉伸阻力和拉伸面积。收获后的种子清理干净，采用法国肖邦公司CD-1仿工业试验磨粉机制粉(出粉率70%，-5 ℃储存)。使用瑞典Perten公司的近红外谷物分析仪DA 7200对蛋白质含量、湿面筋含量和吸水率进行测定；使用德国Brabender公司的拉伸仪(Extensograph)对最大拉伸阻力和拉伸面积进行测定，参照AACC 54-10标准；稳定时间采用德国Brabender公司的810104型电子粉质仪(Farinograph)进行测定，参照AACC 54-21标准。

1.4 数据分析

采用Excel 2007、SPSS 22.0及GGE biplot软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 供试品种系谱、条锈抗性及品质

从表1可看出，矮抗58及其衍生小麦品种共49个，48个衍生品种均为衍生子一代。品种审定时条锈表现为免疫的有2个品种，表现高抗的有5个品种，表现中抗的有17个品种，表现慢条锈的有4个品种，表现中感的有15个品种，表现高感的有2个品种，有4个品种审定区域不进行条锈病抗性鉴定。2019—2020年在南阳进行条锈抗性鉴定，表现中抗及中抗以上品种16个，表现中抗到中感有4个，表现为中感的品种有11个，表现为高感的品种有18个。49个小麦品种审定时品质达强筋(中强筋)的品种有7个，分别是存麦1号、锦绣21、涡麦9号、徐麦36、周麦32、周麦36与周麦33，在16个中抗及以上小麦品种中只有周麦32与周麦36两个强筋品种。

表1 矮抗58及其衍生小麦品种系谱、条锈抗性及品质Table 1 Genealogy,stripe rust resistance and quality of wheat variety ‘Aikang 58’ and its derivatives

2.2 16个中抗及以上小麦品种农艺性状聚类分析及利用策略

如图1所示，对16个中抗及以上小麦品种在抽穗期、成熟期、株型、叶型、株高、千粒重及饱满度等7个主要农艺指标进行聚类分析，当平方欧式距离为10时，聚为3个群，第Ⅰ群包括：洛麦34、新麦32、新麦39、泛麦536、许科918、郑品麦8号、百农5822、赛德麦7号、郑麦136、中育1211、周麦32、郑麦113、周麦36，第Ⅱ群包括：矮抗58、百农4199，第Ⅲ群包括：齐民7号。在欧式距离为20，第Ⅰ、Ⅱ群又聚为一群，齐民7号单独为一群。第Ⅰ群中百农5822籽粒偏大，其它籽粒中等，周麦36中晚熟，总体来说籽粒总体饱满度好、株型中散、叶型平展偏上冲，亲本组合配制时以条锈抗性好、株型中散、株高中等、旗叶上冲而言比较有利；第Ⅱ群总体来说株型紧凑、旗叶上冲、株高中矮、籽粒中等大小，对选育中早熟、旗叶上冲、株高中等品种亲本组合配制时矮抗58作为亲本更优；第Ⅲ群中齐民7号抽穗成熟晚、株型松散、叶下披、株高高，对选育中早熟、旗叶上冲、株高中等品种而言不是好的亲本。

2.3 16个中抗及以上小麦品种间品质性状变异分析及利用策略

从表2可以看出，16个中抗及以上的小麦品种中蛋白质平均含量为13.06%，变幅为10.89%～16.19%，变异系数为9.60%；湿面筋平均含量23.38%，变幅为24.20%～35.20%，变异系数为6.39%；吸水率变幅较大，但变异系数为2.40%；稳定时间平均为5.38 min，变幅较大，变异系数36.87%；最大拉伸阻力平均值为467.25 EU，变异系数较小；拉伸面积平均值为60.31 cm2，变幅为12.00～156.00 cm2，其变异系数为9.59%。总体来说稳定时间、蛋白质含量、拉伸面积、湿面筋含量有较大的变异系数，吸水率及最大拉伸阻力变异系数较小。

表2 2019—2020年16个中抗及以上小麦品种品质性状变异分析Table 2 Variation analysis of quality traits of 16 wheat varieties with moderate resistance and above in 2019—2020

16个中抗及以上小麦品种品质指标中稳定时间、蛋白质含量、拉伸面积、湿面筋含量变异系数均较大，可以此构建亲本集团，以这16个小麦品种为母本，同一优质强筋小麦品种为父本，推测后代品质变异丰富，利用亲本集团适应性广、遗传背景接近的特点，为保持集团亲本的优点随后使用其母本对F1代回交一次，F1代收获后使用近红外测定仪对品质进行无损测定，根据F1代品质初步评判及制定后代选种策略，当F1代为中筋时，后代选择以多抗、中筋为主，当F1代为强筋时，后代选择以强筋、多抗为主，对BC1F1混收测定品质，BC1F1后代在尽可能保留其母本特性时品质达到改良的目的，无论单交还是回交后代均采用系谱法进行选材，不同组合子代入选的F4或F5品质及其它性状改良可以选用该集团中另一组合的F4或F5进行杂交，这样后代稳定快，改良效率高。

2.4 7个衍生强筋小麦品种品质及关键农艺性状的筛选及利用策略

采用基因环境互作处理软件(GGEbiplot)，将品质指标蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间与条锈抗性及农艺性状(抽穗期、株高)等指标进行综合筛选最优小麦亲本材料。首先对所用数据进行标准化处理，在分析中具有同等重要性。根据数据作出的图形为多边形，多边形的顶点为不同指标，从图中品种与指标的分布关系可以找出它们之间的内在联系。图中所有垂直线的交点是最佳平衡点。离平衡点越近，综合指标越好。

使用GGE双标图对7个强筋小麦品种粗蛋白含量、湿面筋含量、稳定时间、条锈抗性、株高及抽穗期进行分析，发现在兼顾这6个指标情况下,南阳地区优质强筋亲本优先选用周麦36及周麦32，配制组合时另一亲本要兼顾早穗早熟中矮秆。存麦1号、锦绣21、涡麦9号、徐麦36及周麦33为亲本时，另一亲本优先具备中抗以上、早熟矮秆。

3 结论与讨论

新中国成立以来，国内小麦进行了9次大的更新换代，每一次大面积更新换代品种的育成都有骨干亲本的身影，突破性育种材料的出现推动着品种更新换代[5]。例如小麦品种郑引4号衍生了小偃6号等20世纪的骨干亲本，周8425 B在山前麦、郑引4号等骨干亲本的基础上进行综合改良并创制而成，为20世纪90年代至今一直在使用的重要骨干亲本。矮抗58为周8425 B子二代，其亲本周麦11是周8425 B子一代，矮抗58又衍生很多品种，大部分已成为主栽品种，充分表明骨干亲本不仅衍生了大量品种又是新的骨干亲本的奠基者。徐鑫等[6]认为骨干亲本具有区段遗传效应很可能是其在育种中发挥重要作用的原因，在区段中存在优异基因簇[7-8]。张德强等[9]认为不同基因组遗传传递率不同，可能是骨干亲本的主要遗传特性。有目的地对骨干亲本及其衍生品种进行定向改良和利用具有很大的参考价值。

骨干亲本与其他亲本直接杂交产生子一代，子一代大量衍生子二代，衍生子三代品种数量开始减少[2,10-12]。骨干亲本的利用表现出发现、增长到消亡的过程，表现出周期性，本试验中的品种均为子一代材料，初步预判以这些子一代中部分品种构建集团亲本与其它品种(系)组配可能出现大量的子二代，减少育种组合配制盲目性，提高育种效率。

本研究对矮抗58及其子一代条锈抗性鉴定，有些子一代抗性慢慢丧失，衍生子一代15个品种在保持矮抗58条锈抗性的同时部分品种条锈抗性增强。衍生子一代只有7个优质强筋品种，其它均为中筋品种，可能由于矮抗58是中筋品种，受其遗传。平方欧式距离为10，矮抗58及其衍生子一代中抗及以上品种在农艺性状上聚为3个群体，针对锈抗性好、株型中散、株高中等、旗叶上冲为育种目标，Ⅰ、Ⅱ群优于Ⅲ群。矮抗58及其衍生小麦品种16个中抗及以上品种间品质性状在稳定时间、蛋白质含量、拉伸面积、湿面筋含量变异系数较大，针对品质改良，尝试以此作为亲本集团(做母本)与同一优质强筋品种杂交，然后亲本集团再与其对应的F1回交，结合品质测试确定育种目标，部分性状改良采用集团子代F4或F5进行杂交，这样后代稳定快，改良效率高。在对7个衍生的优质强筋小麦品种品质指标与农艺性状进行筛选，认为周麦36与周麦32是较好的优质强筋资源，在后续优质强筋新品种亲本组配中优先考虑并大量使用。