新麦系列品种遗传基础及性状变化趋势研究

王映红， 马华平， 李晓航， 王士坤， 马晓红， 董 昀

(河南省新乡市农业科学院, 河南 新乡 453002)

新麦系列品种在河南省及黄淮冬麦区小麦遗传育种及示范推广中发挥着重要作用，新麦9号、新麦18、新麦26等分别被农业部推介为黄淮冬麦区南片“十五”、“十一五”、“十二五至十三五”小麦主导品种，其中新麦18号2008年获农业部小麦授权品种全国推广面积前五名证书，2009年获河南省科技进步一等奖；超强筋品种新麦26是黄淮冬麦区南片优质强筋小麦主导品种，河南省“四优四化”科技支撑行动计划主推品种，新麦26已成为我国优质强筋小麦品种选育与应用的标杆品种；超强筋新麦45被评定为“国家冬小麦新品种集中展示示范观摩暨第三届和第四届黄淮麦区小麦新品种地展博览会”专家推荐品种。本文用主成分分析[1]、相关性分析及聚类分析[2]研究近年来审定的新麦系列品种产量及品质性状变化趋势，多种分析方法相互印证，筛选出优良小麦种质资源，为今后的小麦育种尤其是强筋小麦育种，提供品种和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

以小麦品种新麦26、新麦23、新麦28、新麦29、新麦30、新科麦168、新科麦169、新麦32、新麦36、新麦39、新麦35、新麦51、新麦45和新麦38为研究材料。

1.2 数据处理与分析

整理品种审定公告及相关文献[3-7]，分析各品种产量及穗数、穗粒数、千粒重等产量相关性状， 容重、蛋白质含量、湿面筋含量、吸水量、稳定时间等品质性状相关数据。

采用R 3.2.2 软件对这些参数进行主成分分析，获取不同品种与品质指标的主成分双因素信息图。运用Microsoft Excel 2007 软件进行数据处理，采用R 3.2.2 和MATLAB R 2015 b 软件进行作图，采用SPSS 21进行相关分析[8]。

注：X 1～X 5代表容重、蛋白质含量、湿面筋含量、吸水量和稳定时间，1～14分别代表14个品种，对应表1。图1 品种与品质性状对应指标双标图

2 结果与分析

2.1 遗传分析

2010年以来通过国家审定的新麦系列品种有10个，河南省审定的有4个，其中新麦28分别通过河南省旱地和水地组审定，新麦29和新科麦168分别通过河南省农作物品种审定委员会审定和国家农作物品种审定委员会审定。从表1可知，新麦系列品种选育而来的6个，周麦系列品种选育而来的10个，矮抗58作为亲本选育而来的5个，济麦系列品种选育而来的3个。高产组合选配的首选亲本材料以大面积推广应用的周麦系列品种为主，以降杆为目的，多选用矮抗58，而强筋组合选择以新麦26为亲本的越来越多。

表1 新麦系列品种系谱

2.2 品质性状均值与变异系数

由表2可知，14个小麦品种的容重、蛋白质含量、湿面筋含量和吸水量的变异系数在1.57%～7.30%之间，均在10%以下，稳定时间的变异系数比较大，达106.61%，表明2010—2021年期间审定的14个小麦品种的容重、蛋白质含量、湿面筋含量和吸水量差异较小，容重变化幅度最小，稳定时间差异较大，变化幅度最大。

表2 各品种品质性状的均值与变异系数

2.3 新麦系列品种品质性状对应分析

2.3.1主成分分析

采用主成分分析法对14个品种的5 个品质性状进行分析，探索2010—2021年期间育成的新麦系列小麦品种品质性状的内在联系。由图1可知，本文中双标图的第一主成分和第二主成分累计贡献率之和达96.06%，反映品质评价指标与不同小麦品种对应关系通过了拟合度检验，充分体现了评价指标数据潜在的相互关系，具有很好的分析价值。每个样本向量在因子向量上的垂直投影越长，表明该向量在响应样本中的表型值越高，每2个因素的夹角大小表示二者的相关性[9]。图1显示，从品质指标的相关性角度来看，容重与蛋白质含量、吸水量和稳定时间呈正相关，湿面筋含量与容重、蛋白质含量、吸水量和稳定时间呈负相关。从品种方面看，新麦26、新麦28、新麦45、新麦38的稳定时间表现突出，新麦28、新麦29、新麦30、新科麦169、新麦38的容重较高。

2.3.2相关性分析

由表3可知，蛋白质含量和吸水量、稳定时间均呈正相关，差异达极显著水平，相关系数为0.667 2和0.728 2。吸水量和稳定时间呈正相关，差异达极显著水平，相关系数为0.673 5。

表3 品质各性状间的相关性分析

2.3.3聚类分析

依据容重、蛋白质含量、湿面筋含量、吸水量及稳定时间等品种指标，采用欧氏距离最短距离法对新麦系列品种进行聚类分析，在遗传距离为10时，将全部品种分为两大类群，见图2。第Ⅰ类群包括10个品种，全为中筋类型，即新麦32、新麦39、新麦36、新麦30、新麦35、新麦23、新科麦169、新麦29、新科麦168、新麦51，该类群稳定时间较短，在遗传距离为5时，该类群内又分成两类，新麦29、新科麦168和新麦51蛋白质和湿面筋含量均较低，聚为一类；第Ⅱ类群包括4个品种，即新麦28、新麦45、新麦26和新麦38，该类群全为强筋品种，突出特点是稳定时间较长。

图2 品质性状聚类分析

2.4 新麦系列品种产量性状分析

由表4可知，14个小麦品种的穗数、穗粒数和千粒重的变异系数在6.04%～ 8.81%之间，均在10%以下，产量的变异系数10.00%，增产率的变异系数比较大，达到50.74%，新麦39为旱地品种，产量数据较低，去除新麦39后，产量的变异系数为7.21%，在10%以下，表明2010—2021 年期间审定的14个小麦品种的穗数、穗粒数和千粒重差异较小，去除新麦39后，产量差异也较小，增产率差异较大，变化幅度最大。

表4 各品种产量性状的均值与变异系数

受参试年份不同气候条件影响，品种产量会有波动，且一般春性、强筋和旱地品种，产量不能与常规半冬性中筋品种比较，新麦系列品种春性和强筋品种较多，不分类型单从审定年份看，产量性状无明显变化规律。去除个别品种(旱地新麦39、中筋新麦51)，将新麦系列品种按中筋品种、强筋品种和春性品种划分，三种类型的品种产量总体均呈上升趋势，见图3。

图3 新麦系列品种分类型产量变化趋势

3 讨论与结论

3.1 遗传基础较窄，亲缘关系较近

近年来新麦系列品种的遗传分析结果与曹廷杰等[10]的研究结果一致，少数主推品种的大量重复使用，导致相对遗传基础较窄，品种间亲缘关系较近，遗传多样性不足。因此，选择微修饰育种保证中短期的持续发展，同时兼顾种质资源创新，成为今后育种工作的重点[11]。从系谱分析看，新麦系列品种都是通过已审定品种杂交选育而成，用中间改良材料较少，外源基因引进也是通过即成品种，没有直接应用外源品种，遗传基础比较狭窄。作为基层育种单位，大量资金的投入用于种质资源创新不太现实，但可以在微修饰育种的同时，少量多年的长期坚持种质资源创新工作，改良后作为育种中间材料使用，即拓宽遗传基础，又不耽误中短期持续发展。

3.2 新麦系列品种品质指标变化规律

本研究结果表明，容重与蛋白质含量、吸水量与稳定时间呈正相关，湿面筋含量与容重、蛋白质含量、吸水量和稳定时间呈负相关。蛋白质含量和吸水量、稳定时间呈极显著正相关(r=0.667 2和0.728 2)，吸水量和稳定时间呈极显著正相关(r=0.673 5)。崔文礼等[12]认为，蛋白质含量与湿面筋含量、面粉形成时间、面粉吸水量和沉降值呈极显著正相关，蛋白质含量与稳定时间呈显著正相关，与本研究结果基本一致。从具体品种来看，新麦26、新麦28、新麦45、新麦38的稳定时间表现突出，新麦28、新麦29、新麦30、新科麦169、新麦38的容重较高。从审定年份看，近年来强筋品种增多。

3.3 新麦系列品种产量变化趋势

新麦系列品种中新麦23和新麦29为春性品种，其他均为半冬性，新麦39为旱地品种，新麦26、新麦28、新麦38和新麦45为强筋品种，总体看，除旱地品种新麦39产量较低外，其他产量性状无明显变化。王美芳等[13]分析黄淮冬麦区2003—2013年育成的品种，发现其产量及产量构成三因素呈逐步上升趋势。温辉芹等[14]研究表明，山西省各麦区审定小麦品种平均产量年度间虽有波动，但总体均呈逐步上升趋势。将新麦系列近年来审定品种按春性、强筋和中筋品种划分，三种类型品种的产量总体均呈上升趋势，与近年来各区域[15]各组别参试品种产量变化趋势一致。