多小穗小麥10-AEMS突變株系的農(nóng)藝性狀評價

　　摘要:為深入了解多小穗小麥種質(zhì)10-AEMS突變株系的表現(xiàn)，對經(jīng)0.8%甲基磺酸乙酯(EMS)誘變種子產(chǎn)生的M4突變株系群體的12個農(nóng)藝性狀進行了評價。結(jié)果表明，222個突變株系間在株高、穗長、總小穗數(shù)、總分蘗數(shù)、有效分蘗數(shù)、穗粒數(shù)、單株產(chǎn)量等性狀上差異極顯著，群體具有豐富的變異。其中，突變株系群體中單株產(chǎn)量、總分蘗數(shù)、有效分蘗數(shù)、千粒重和穗粒數(shù)的變異系數(shù)均大于20%，而抽穗期、小穗數(shù)、籽粒直線寬和籽粒直線長的變異系數(shù)均小于10%。多重比較表明，在株高、穗長、總小穗數(shù)、總分蘗數(shù)、有效分蘗數(shù)、穗粒數(shù)和單株產(chǎn)量等性狀上均能篩選到與10-A差異顯著或極顯著的突變株系。簡單相關(guān)分析表明，突變株系的穗長與小穗數(shù)、穗粒數(shù)、抽穗期呈極顯著正相關(guān)，與單株產(chǎn)量、千粒重、籽粒投影面積呈極顯著負相關(guān);突變株系的小穗數(shù)與穗粒數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與千粒重、籽粒投影面積呈極顯著負相關(guān)。聚類分析可將所有突變株系材料分為七類，其中192份突變株系與10-A聚為類Ⅰ，其中亞類ⅠA和ⅠC材料的穗粒數(shù)和千粒重都較高，25份材料聚為類Ⅱ，而其他五類每類均只含有1份突變株系。本研究結(jié)果為深入了解小麥農(nóng)藝性狀的遺傳規(guī)律和突變株系的遺傳研究與育種利用提供了參考。

　　關(guān)鍵詞:小麥;甲基磺酸乙酯(EMS);農(nóng)藝性狀;相關(guān)分析;聚類分析

　　小麥(TriticumaestivumL．)是世界主要糧食作物之一，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟中發(fā)揮著重要作用。我國小麥種植面積位于世界前列，但小麥的單產(chǎn)能力與世界發(fā)達國家相比還存在不足［1］。選育高產(chǎn)、抗病、優(yōu)質(zhì)和廣適應(yīng)性的小麥新品種始終是育種工作的主要目標(biāo)。影響小麥產(chǎn)量的3個主要因素是單位面積有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。由于育種過程中對產(chǎn)量因素的偏重不同，形成了依靠提高單位面積有效穗的“穗數(shù)型”、以提高穗粒數(shù)或千粒重的“穗重型”和兼顧產(chǎn)量三因素的“中間型”等小麥高產(chǎn)品種類型。其中，在一定粒重基礎(chǔ)上，以小穗數(shù)目為突破口，進行多小穗類型小麥超高產(chǎn)育種，創(chuàng)制或改良特異多小穗小麥新種質(zhì)，是近年來國內(nèi)小麥育種工作者普遍關(guān)注的問題之一［2－4］。四川盆地的小麥生長發(fā)育具有分蘗期短、幼穗分化期和灌漿期長的特點，優(yōu)勢在于多花多實［5］，選育“穗重型”和“中間型”小麥新品種相對容易。

　　1材料與方法

　　1.1供試材料及前處理

　　試驗材料小麥多小穗品系10-A種子，由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所提供。2013年10月用0.8%EMS誘變劑處理小麥多小穗品系10-A種子(2萬粒)，然后播種于田間，生長期不加選擇，成熟時將M1每株主穗上種子收獲并混合。2014年10月播種M2，單粒點播，生長期間選擇植株表型變異單株，成熟收獲后，分單株脫粒;2015年10月下旬分單株播種M3，每株播種2行，種成株系，并從各株系中繼續(xù)進行單株選擇;2016年10月播種上一年收獲的各單株籽粒，并種植對照10-A(control，CK)，每單株種子播種3行，共有222個M4突變株系。試驗地為四川農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥所溫江惠和村試驗農(nóng)場，播種行長為2m，行距為0.3m，采用單行單窩點播法，株距為0.1m。田間管理參照大田生產(chǎn)，生長期間未發(fā)生倒伏和嚴(yán)重的病蟲害。所有供試材料均由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所提供。

　　1.2農(nóng)藝性狀指標(biāo)的測定

　　在小麥灌漿期前后開始調(diào)查各突變株系的田間農(nóng)藝性狀，各株系分別調(diào)查3行，每行調(diào)查3株，取3株性狀平均值進行分析。將222個突變株系按編號依次命名為AM－1～AM－222。農(nóng)藝性狀指標(biāo)包括抽穗期、株高、穗長、總小穗數(shù)、總分蘗數(shù)、有效分蘗數(shù)、穗粒數(shù)、單株產(chǎn)量和千粒重。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1EMS突變株系表觀性狀分析

　　親本小麥多小穗品系10-A莖稈和穗有明顯的蠟質(zhì)層，而突變株系中有65個突變株系的莖稈和穗蠟質(zhì)層不明顯，其中，AM－1、AM－2、AM－115、AM－116、AM－141、AM－154和AM－171這7個群體穗無蠟質(zhì)層(圖1-A)。親本小麥多小穗品系10-A生長期葉片呈現(xiàn)正常綠色，而在10-A突變株系中AM－116、AM－128、AM－171和AM－172的突變株系葉片呈現(xiàn)深綠色，AM－29和AM－35的葉片呈現(xiàn)淺綠色(圖1-B)。10-A突變株系中出現(xiàn)了與親本小麥多小穗品系10-A的株高存在差異的株系(圖1-C)。親本小麥多小穗品系10-A為短芒穗，而10-A突變株系中出現(xiàn)了不同穗型突變體(圖1-D)。

　　2.2EMS突變株系農(nóng)藝性狀分析

　　由表1可知，各農(nóng)藝性狀在材料間存在豐富的變異。突變株系的平均株高為81.94cm，變幅為75.07cm，有90份突變系的株高超過小麥多小穗品系10-A。群體平均穗長為14.88cm，群體中穗長大于10-A(14.3cm)的突變株系占64.57%，其中突變株系A(chǔ)M－93穗長最長，為21.13cm;突變株系A(chǔ)M－27穗長最短，為9.97cm。突變株系小穗數(shù)的平均值為25.78個，共有58份突變株系的小穗數(shù)超過10-A(27個)，其中AM－89小穗數(shù)高達32個，而AM－92總小穗數(shù)僅有11個。突變株系總分蘗數(shù)的平均值為6個，有11份突變株系的總分蘗數(shù)超過10-A，其中突變株系A(chǔ)M－92分蘗數(shù)最多，達到17個。突變株系平均有效分蘗數(shù)為5.78個，其中AM－62、AM－77、AM－92、AM－93、AM－94和AM－217的有效分蘗數(shù)均超過10-A，AM－217的有效分蘗數(shù)多達16個。突變株系穗粒數(shù)的平均值為42.08個，變幅為58，有188份突變株系的穗粒數(shù)超過10-A(33粒)，其中8份突變株系的穗粒數(shù)超過60粒，AM－87的穗粒數(shù)多達70粒。突變株系千粒重的平均值為25.40g，有21份突變株系的千粒重大于10-A，其中千粒重超過45g的有2份，最高的為AM－160，達58.54g。突變株系籽粒直線長的平均值為6.60mm，51.12%的突變株系籽粒長超過10-A(6.61mm)，其中AM－184的籽粒最長，達7.51mm。突變株系籽粒直線寬的平均值為2.76mm，66.82%突變株系的籽粒直線寬大于10-A(2.64mm)，其中最寬的為AM－1，達3.55mm。突變株系籽粒投影面積的平均值為13.87mm2，變幅為9.23mm2，共有121份突變株系大于10-A(13.47mm2)，其中最大的為AM－172，達19.07mm2。突變株系單株產(chǎn)量的平均值為4.49g，有32份突變株系高于10-A(6.63g)，其中AM－128的單株產(chǎn)量最高，達到15.21g。突變株系平均抽穗期為159.30d，其中17%突變株系的抽穗期比10-A(155d)短，AM－8的抽穗期最短，為131d。

　　3討論

　　小麥的突變體庫為小麥農(nóng)藝性狀的解析和相關(guān)基因功能研究奠定基礎(chǔ)，有助于現(xiàn)代育種材料的篩選和新種質(zhì)的創(chuàng)制。通過EMS誘變可獲得類型豐富的小麥突變體，徐艷花等［38］用濃度為0.8%EMS誘變劑處理豫農(nóng)201種子，獲得7類葉色突變類型;趙天祥等［33］用0.7%EMS和1.2%EMS分別處理小麥品種偃展4110，獲得能穩(wěn)定遺傳的極矮突變株、細葉突變株及有復(fù)小穗的突變株系;倪永靜等［30］用0.4%EMS誘變國麥301，獲得了黃化苗、黃條紋苗、近似球形的超緊湊穗，細長穗等突變株;李衛(wèi)華等［39］用3種不同濃度的EMS誘變劑處理小麥品種新春11號籽粒，發(fā)現(xiàn)0.3%EMS對小麥分蘗及株高有良好的正向誘變效果，0.5%EMS誘導(dǎo)的小麥早熟效果明顯，EMS濃度達0.7%時，M2銹病嚴(yán)重，但可正向誘變小麥的穗長、穗粒數(shù)和粒重，有利于篩選大穗突變類型。本試驗用0.8%EMS處理了2萬粒10-A種子，獲得了不同葉、穗、莖桿、籽粒等突變類型。部分突變株系與10-A在株高、穗長、總小穗數(shù)、總分蘗數(shù)、有效分蘗數(shù)、穗粒數(shù)、單株產(chǎn)量這7個農(nóng)藝性狀上差異顯著，其中突變系小穗數(shù)的變化范圍為11～32個，出現(xiàn)了寡小穗數(shù)的突變株系，為進一步研究小穗數(shù)性狀的形成奠定了材料基礎(chǔ)。本試驗中超過64%的M4突變株系在穗長或穗粒數(shù)上高于親本10-A，同時，籽粒投影面積、籽粒直線長、直線寬超過10-A的M4突變株系比例也達50%以上，表明0.8%EMS對小麥穗長、穗粒數(shù)及籽粒大小有良好的正向誘導(dǎo)效果，與李衛(wèi)華等［39］的研究結(jié)果相似。

　　4結(jié)論

　　本研究創(chuàng)制了小麥多小穗品系10-A的222個EMS突變株系，突變株系在農(nóng)藝性狀和籽粒性狀上表現(xiàn)出豐富的變異。部分突變株系在熟期、穗粒數(shù)和千粒重等方面優(yōu)于10-A。本研究還獲得了7種不同類型的特征材料，其中ⅠA類和ⅠC類材料的綜合性狀較優(yōu)，是相對理想的育種材料;Ⅱ類材料的抽穗期最短，適合從中選育早熟材料;Ⅳ類材料(AM－93)可用于多小穗材料的選育。本研究結(jié)果為進一步利用小麥多小穗品系10-A及其突變株系提供了指導(dǎo)，為相關(guān)基因功能研究和多小穗育種材料的創(chuàng)制奠定了基礎(chǔ)。

　　參考文獻:

　?。?］王新華，魯艷，王銳，杜江．我國小麥進出口貿(mào)易發(fā)展現(xiàn)狀、原因及對策［J］．農(nóng)業(yè)經(jīng)濟，2017(1):114－116

　?。?］李維平，張文莉，田士林，李云．多小穗小麥綜合性狀輪回選擇改良研究［J］．麥類作物學(xué)報，2007，27(5):794－797

　　熊君1，2楊珂1，2易曉余1，2許珂1，2匡成浩1，2張志鵬1，2陳國躍1李偉1，2，*

　　推薦閱讀：寫小麥高光譜論文可參考文獻???????

《多小穗小麥10-AEMS突變株系的農(nóng)藝性狀評價》

上一篇：5G時代的秘書要善用融媒體

下一篇：機械化收獲玉米籽粒的思考