‘堯麥16’節水高產廣適特性與育種方法探討

史曉芳，仇松英，史忠良，謝福來，高煒

（山西省農業科學院小麥研究所，山西臨汾041000）

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‘堯麥16’節水高產廣適特性與育種方法探討

史曉芳，仇松英，史忠良，謝福來，高煒

（山西省農業科學院小麥研究所，山西臨汾041000）

為培育突破性小麥新品種及豐富育種理論，本研究解析了‘堯麥16’的高產、穩產、廣適、耐寒、節水、優質及抗蟲特性。統計分析數年國家區試、生產試驗數據及品種推廣實打產量，同時進行產量因素、節水栽培、抗蟲抗寒、谷物化學等方法鑒定。結果表明，‘堯麥16’豐產性、穩產性較好，平均產量比對照品種‘石4185’增產5.73%～11.07%，增產點率85.7%～100.0%；該品種成穗數543.0萬穗/hm2～862.5萬穗/hm2，穗粒數36粒左右，千粒重40 g，產量三因素協調。‘堯麥16’穗數多，根系發達、生長繁茂，灌漿中后期功能葉耐熱性極強，葉片衰老速度慢，‘堯麥16’為水地、肥旱地兼用型高產小麥新品種。籽粒玻璃質，面筋強度中等偏強、面粉品質佳，為面條和饅頭兼用型品質。‘堯麥16’抗麥紅吸漿蟲，抗寒耐熱。‘堯麥16’是穗、粒、重協調增長型節水高產小麥新品種。

小麥；堯麥16；產量形成分析；節水高產；廣泛適應性；抗蟲育種

0　引言

黃淮麥區是中國冬小麥的主產區和高產區，對中國小麥生產以及國家糧食安全起著重要作用。隨著人口的增加和耕地面積逐年減少，對小麥的需求不斷增加。通過遺傳改良，充分挖掘小麥品種的高產潛力，培育高產、節水、廣適小麥新品種的任務十分迫切。選育和推廣節水高產優質多抗小麥新品種是提高產量最經濟、最有效途徑［1-6］。‘堯麥16’［7］系山西省農業科學院小麥研究所選育的國審小麥新品種（國審麥2011008），具有節水、高產、優質、廣適、抗蟲等特性。本研究對‘堯麥16’的產量結構和優異特性進行分析，目的是為培育節水高產廣適小麥新品種提供理論指導和使用信息。

1　材料與方法

1.1試驗地點

試驗于2008—2011三個年度進行，15個試驗點，河北5個（邯鄲、衡水、河北省農林科學院糧油作物研究所、臨西、石家莊市農科院），山東6個（德州、長清、煙臺、臨沂、平度、濟寧），山西3個（臨汾、新絳、運城），河南1個（安陽市白壁鎮）。各試點均能做到施肥均勻，氮、磷、鉀合理搭配，底肥、追肥科學施用，試驗的肥力水平控制在較適宜范圍，播種質量較好，冬前群體也都達到相應水平，匯總產量水平在黃淮北片麥區有較好代表性。田間管理根據各試點所處的不同地理區域，結合苗情進行適時管理，試驗結果可靠。

1.2試驗材料

試驗小麥品種有‘堯麥16’、‘石4185’、‘邯6172’、‘良星99’等。

1.3試驗設計

試驗四周設置保護區，試驗采用隨機區組排列，3次重復，小區收獲面積13.3 m2，各試點按照國家方案認真實施。匯總各試點的田間規劃、試驗記載、材料報送均符合國家對小麥區域試驗的要求，基本苗255萬/hm2左右，常規田間管理。

1.4數據來源和分析

‘堯麥16’產量和農藝性狀統計數據，使該品種參加山西省和國家黃淮北片冬小麥區域試驗、生產試驗結果，以及2009年以來山西、河北、山東、河南各地種植‘堯麥16’的試驗結果。

數據統計與分析采用Excel軟件。

2　結果與分析

2.1高產、穩產和適應性分析

表1對‘堯麥16’的豐產性、適應度和穩產性進行了分析。‘堯麥16’在2008—2009年參加國家黃淮北片A組區試，14點匯總，12點增產，增產點率85.7%，平均產量8067 kg/hm2，比對照品種‘石4185’增產5.73%，增產極顯著。比對照品種‘邯6172’增產3.54%，增產顯著，居13個參試品種第6位。2009—2010年度續試，12點匯總，12點增產，增產點率100.0%，平均產量8197.5 kg/hm2，比對照‘石4185’增產11.07%，增產極顯著。比對照‘邯6172’增產9.59%，增產極顯著，居14個參試品種第1位。2010—2011年度參加黃淮北片水地A組生產試驗，試驗點9個，全部增產，增產點率100%，平均產量8700 kg/hm2，比對照‘石4185’增產7.22%。

2009—2010年度，在所有參加區試的材料中‘堯麥16’適應度最高，12個試驗點全部增產；產量最高，變異系數和Shukla變異系數最小；‘堯麥16’離優度顯著低于其他品種；2010—2011年度生產試驗，‘堯麥16’適應度100%。2008—2011年，‘堯麥16’的Pi值均顯著低于對照品種，說明其普遍適應性較好。通過分析可以看出，‘堯麥16’豐產性、穩產性、適應性均較好。

表1　‘堯麥16’在國家區試中產量表現、適應性及穩定性

2.2生長特性與產量三因素表現

表2對‘堯麥16’及對照品種的農藝性狀進行了統計，可以看出，在2年試驗中，‘堯麥16’生育期均超過對照品種，但差別非常小，其中2008—2009年度比對照‘石4185’長1.7天，比對照‘邯6172’長1.1天，2009—2010年度比‘石4185’長1.4天，比對照‘邯6172’長1.3天，這為其高產提供了物質合成基礎。從株高看，‘堯麥16’高于對照品種6 cm左右，植株較高，但莖稈彈性好，雖然穗多，但大面積很少出現倒伏，為實現高產潛力提供了保障。‘堯麥16’分蘗能力強，群體增長快，根系發達，葉面積系數大，抗寒能力特強，群體穩定時間長，抗倒春寒。分蘗成穗率達42.8%～59.4%。產量構成的3因子非常協調，2年試驗中，其成穗數穩定在681萬～735萬/hm2，千粒重穩定在39.0～44.3 g，穗粒數36.1～40.9粒，收獲指數達42.5%。

2.3產量及其結構特點

表3對2009年以來‘堯麥16’參加區域試驗、生產示范和大面積推廣的85次試驗數據進行了分析，結果表明，‘堯麥16’平均產量為8462.4 kg/hm2，成穗數671.6萬/hm2，穗粒數36.9粒，千粒重40.3 g。‘堯麥16’最高產量為10477.5 kg/hm2，為2015年在臨汾洪堡1.33 hm2實打實收的結果，其產量因子三要素為成穗數862.5萬/hm2，穗粒數36.5粒，千粒重40.5 g。從產量三要素看，‘堯麥16’成穗數從543.0萬/hm2到862.5萬/hm2，穗粒數從30.5粒到40.6粒，千粒重從33.6 g到44.4 g。

對不同產量水平下其產量構成分別進行了統計。結果表明：產量在5250～8250 kg/hm2水平范圍內，‘堯麥16’的成穗數變化不大，產量在5250～9750 kg/hm2水平范圍內，穗粒數和千粒重逐步增加，產量水平大于9750 kg/hm2，成穗數最高，但穗粒數和千粒重略有減少。在‘堯麥16’產量構成因素中，三因素較為協調同步提高。

表2　‘堯麥16’在國家區試中農藝性狀統計

表3　‘堯麥16’不同產量水平構成因素分析

2.4耐旱節水

‘堯麥16’的水分利用效率高主要表現在3個方面。一是2014—2015年在洪洞縣萬安鎮200 hm2肥旱地上，產量高達5951.5 kg/hm2，比對照‘運旱22-33’增產12.9%。二是農業部2011—2012兩年度品種篩選試驗，對黃淮麥區審定的15個冬性及半冬性小麥品種進行了0水（全生育期不澆水）、1水（越冬期）和2水（越冬期、孕穗期）試驗（小區面積333.3 m2，隨機區組排列，3次重復），在全生育期不澆水、澆1水的條件下，‘堯麥16’較對照‘煙農19’增幅高達21.84%和28.93%，居15個參試品種首位，在全生育期澆2水的條件下，‘堯麥16’增幅為13.55%，居15個參試品種的第6位。這說明‘堯麥16’實現了高產潛力與節水性能的良好結合。三是在山西運城市和臨汾市旱地大面積種植中突破6500 kg/hm2，2015年還創造了山西襄汾縣鄧莊鎮孫家院村（8970.5 kg/hm2）旱地高產記錄（表4）。這說明‘堯麥16’為水分高效利用型品種。

2014—2015年對‘堯麥16’進行了灌水試驗，在不澆水（W0）、僅澆冬水（W1）和同時澆冬水和孕穗水（W2）3種條件下，比較了‘堯麥16’與黃淮冬麥區國審品種‘良星99’的產量等性狀（表5）。在3種處理中，‘堯麥16’的產量和水分利用率皆高于‘良星99’（圖1及表5）；在不澆水和僅澆冬水時，‘堯麥16’的千粒重、穗粒數和收獲指數差異不顯著，而‘良星99’的千粒重和收獲指數差異達顯著水平。2013—2014年在山西省堯都區種植67 hm2‘堯麥16’，澆1水和澆2水的產量分別為8415 kg/hm2和8790 kg/hm2，水分利用效率分別為1.19 kg/mm和1.03 kg/mm。

在澆兩水、僅澆冬水和不澆水條件下的系統比較表明，‘堯麥16’穗數多，根系發達、生長繁茂，水分利用效率高，灌漿中后期葉綠素含量高，葉片衰老速度慢。株高、千粒重、穗粒數和收獲指數對水分脅迫不敏感，‘堯麥16’為水地、肥旱地兼用型高產小麥新品種。

2.5遺傳基礎豐富

‘堯麥16’以‘晉麥54’為母本、‘北農8號’為父本雜交選育而成。追溯‘堯麥16’系譜，其遺傳基礎十分豐富。雙親系譜之間明顯的存在著遠緣性，母本‘晉麥54’和‘晉麥47’是同一組合，‘晉麥47’具有廣泛遠緣優質結合的遺傳基礎，其親本系譜含有3個屬2個種8個國家的27個品種［8］。父本‘北農8號’的親本種質則包含‘洛夫林10號’、‘燕大1817’、‘螞蚱麥’等。在用其雜交重組育成新品種后，充分發揮了優良基因的累加效應，使‘堯麥16’具有更多的優良性狀，從而提高了新品種的豐產性、廣泛適應性和多抗性。

2.6多抗性

‘堯麥16’一是抗麥紅吸漿蟲。2005—2008年在吸漿蟲蟲圃經連續抗吸漿蟲鑒定，‘堯麥16’的3年平均損失率為0.27，遠低于參試品種平均損失率2.96的水平。

表4　‘堯麥16’在肥旱地的高產表現

表5　不同灌溉量對‘堯麥16’和‘良星99’產量相關性狀的影響

2006年度，‘堯麥16’（RI-16）經中國農業科學院植物保護研究所鑒定，該品種低抗小麥麥紅吸漿蟲，最大估計損失率L值3.98%，抗性級別為低抗。其結果如下表7。

表6　2005—2008年度‘堯麥16’抗麥紅吸漿蟲鑒定

表7　2006年‘堯麥16’抗吸漿蟲鑒定結果

圖1　不同灌溉條件下‘堯麥16’和‘良星99’產量比較

‘堯麥16’莖稈蠟質，穗層較厚，穗長，旗葉窄長上舉，穗下節長，穎殼蠟質程度重，對吸漿蟲的著卵，吸食都起了一定的阻礙作用；抽穗期比對照品種晚1～3天，揚花期和對照品種一致，避開了吸漿蟲的產卵時期；小麥籽粒受害后總酚含量增加迅速，同樣頭數的吸漿蟲危害比對照品種危害較輕。

在襄汾燕村趙玉貴家有0.67 hm2土地，是吸漿蟲高發地塊，2012年種植‘堯麥16’，產量6375 kg/hm2，比對照品種‘石4185’增產59.6%，‘堯麥16’表現出具有良好的抗吸漿蟲特性。

二是抗寒耐熱。‘堯麥16’抗寒性好，生長勢強，根系活力強；抗春凍，在2013年4月9日和19日晉南麥區天氣遇到極端低溫和持續低溫，大部分小麥發生凍寒，產量受到影響，該品種正常生長，產量比對照品種增產18.3%。后期耐熱性較好，黃淮麥區小麥生育后期常有高溫、干熱風、陣雨和多種病害發生，‘堯麥16’具有抗高溫、抗干熱風、抗雨后青枯、抗葉枯病的多種抗性，且灌漿快、落黃好。在整個生育期內，植物光合作用能力強，生物產量和經濟系數高。

2.7面條和饅頭兼用型品質

經農業部谷物品質監督檢驗測試中心對2009—2010年區試混合樣品質測試，‘堯麥16’品質檢測結果：蛋白質含量（干基）13.23%～14.35%，濕面筋29.4%～31.8%，沉淀指數31～36.8 mL，吸水率55%～57.8%，穩定時間5.2～5.5 min，拉伸面積66～74 cm2，延伸性159～173 mm，最大抗延阻力280～337 E·U，硬度指數62.0，容重800～815 g/L。品質好：粒白，角質，商品性好。達到國家優質中筋小麥標準。經食性鑒定，面粉品質好，蒸饅頭發的大，白而嫩，暄而彈性大，味香有韌勁。拉面色亮條韌有彈性，是加工面條、掛面、方便面、饅頭的優良品種。

3　討論

3.1產量及其構成因子分析

‘堯麥16’具有較好的豐產性，穩產性和廣泛的適應性。‘堯麥16’產量三因素協調穩定，抗寒、耐春凍，節水、耐旱，分蘗力較強，成穗率高，株型緊湊，莖稈彈性好，較抗倒伏。后期葉片功能期長，抗干熱風，抗條銹病、落黃好，這為其高產提供了物質合成基礎。前人研究認為：中間型品種產量三因素間相互協調、平衡發展且都還有提高的潛力。要實現產量進一步提高，不僅多穗型品種首先依靠穗數，而且大穗型品種也必須在一定穗數基礎上才能有大的突破。在中等肥力下，小麥的高產栽培選擇多穗型品種較為穩定；在高肥條件下，大穗型品種則具有更高產量潛力，中間型品種則是今后超級小麥育種最值得注意的類型［9-13］。

3.2節水高產廣適小麥新品種培育

‘堯麥16’的親本配制是按照豐產性、穩產性和多抗性相結合的育種目標，采用了耐旱、高產、多抗和抗寒、廣適、優質品種雜交的親本組配方式，根據育種目標選擇血緣關系較遠和遺傳基礎廣泛抗旱、抗病、高產、優質親本進行雜交。后代選擇采取系譜優選鑒定方法。選育目標是冬性，幼苗匍匐，分蘗力較強，成穗率高。株高70～80 cm，株型緊湊，葉片上舉，大小適中，莖稈彈性好，抗倒伏。公頃穗數550萬～750萬穗，穗粒數36～48粒，千粒重38～50 g，苗期抗冬凍和春寒，中期抗三銹、黃葉病、白粉病，后期抗干熱風，籽粒灌漿快。硬質、白粒，籽粒飽滿、大小均勻，商品性好。

在‘堯麥16’的選育過程中重點進行了4個方面的攻關，一是提高品種抗逆性、抗蟲性和抗病性，達到高產、穩產和廣適的統一。二是節水耐旱，分蘗力強，成穗率高。親本‘晉麥54’具有抗旱基因［14］，后代在水旱交替和抗蟲圃等多種生態環境中選育而成，該品種分蘗成穗率達42.8%～59.4%。三是抗干熱風，落黃好，莖稈彈性好，抗倒伏。四是籽粒硬質，面粉品質好，是優質面條和饅頭品種。

在全球氣候變化的大背景下，中國小麥生產面臨嚴峻挑戰，小麥面臨著凍害、旱害、倒伏等自然災害以及條銹病、白粉病嚴重威脅［15-16］。當務之急是培育高產、抗病、抗逆、廣適性品種［17］。多點鑒定篩選、水旱輪選、穿梭育種等已成為提高小麥抗病、抗逆和適應性的有效技術手段［18］，并被廣泛利用，取得了顯著成效。在選育‘堯麥16’的過程中，我們也有目的地加強了其抗逆性、適應性的選擇，先后進行了抗蟲、抗病鑒定，水地、旱地篩選，在臨汾、北京、運城、太原、石家莊等地進行了多年鑒定，從而為其廣泛的適應性奠定了良好基礎。在有限灌溉條件下（未灌水、只灌冬水）‘堯麥16’產量仍遠高于對照品種‘煙農19’、‘石4185’、‘良星99’。

‘堯麥16’的母本‘晉麥54’經蟲圃鑒定，中抗麥紅吸漿蟲；具有抗旱、高產、穩產、適應性廣、綜合性狀突出的特點，其分蘗力強，成穗率高，耐高溫逼熟、熟相好，早熟、大穗大粒、豐產、抗病性好［14］。父本北‘農8號’為冬性品種，越冬性好，抽穗早、灌漿快，耐干旱高溫，株葉青秀，抗病耐病性好，有一定的節水能力，具有11250 kg/hm2的增產潛力，品質好，粒色為紅粒。雙親組配后，實現了減少無效分蘗，降低株高，提高小穗結實率，傳承了母本的抗蟲性，改良了父本的粒色。增強了抗旱抗凍抗青干等抗逆性的性狀互補共增選育目的。

在早期世代，F2至F4采用不同生態環境、多種生產條件、種植較大群體，充分發揮環境對基因的最佳選擇效應；F5至F7選擇符合育種目標，綜合形狀好，株系穩定，株高一致的優系出圃，進入鑒定試驗，在多個試點上綜合鑒定其產量、株形、適應性、抗逆性、粒質、熟期等項目［19］。出圃后加強育成品系的多點鑒定與大面積示范，2004—2006年的產量比較試驗在5個地點進行，‘堯麥16’全部增產，比對照‘石4185’平均增產12.8%，將其作為重點品系參加國家黃淮麥區區域試驗。在尚未審定之前，在山西董村進行大面積示范，發現其產量表現和適應性明顯超過同期的其他品種。另外，在山西洪洞、河北石家莊的大面積示范中發現其水分利用效率高，有可能在黃淮旱肥地利用，于2015年參加河北省冬小麥聯合測定試驗（冀中南節水組），使推廣區域顯著擴大。‘堯麥16’在山東省、河北省、山西省和河南省4省區推廣種植。‘堯麥16’的育成和推廣實踐表明，通過合理的親本配制、多生態條件選擇、多生產條件鑒定，定會選育出高產穩產廣適小麥新品種［20］，為中國小麥生產以及國家糧食安全做出新的貢獻。

4　結論

‘堯麥16’具有節水高產，抗麥紅吸漿蟲，抗寒耐熱等優良性狀。‘堯麥16’分蘗力強，成穗率高，根系發達、生長繁茂，灌漿中后期功能葉耐熱性極強，葉片衰老速度慢，為水地、肥旱地兼用型高產小麥新品種。‘堯麥16’籽粒玻璃質，面筋強度中等偏強、面粉品質佳，為面條和饅頭兼用型品質。‘堯麥16’是穗、粒、重協調增長型節水高產小麥新品種。

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Water Saving，High Yield，Wide Adaptability of‘Yaomai16’and Its Breeding Methods

Shi Xiaofang，Qiu Songying，Shi Zhongliang，Xie Fulai，Gao Wei
（Institute of Wheat Research，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Linfen 041000，Shanxi，China）

In order to breed new wheat varieties and enrich the breeding theory，the authors analyzed high yield，stable yield，wide adaptability，cold resistance，water saving，excellent quality and wheat midge resistance of wheat variety‘Yaomai16’.The data from the national winter wheat test of the northern part of the Huanghuai region and production experiments were analyzed.At the same time，the yield factors，water saving cultivation，resistance to insects and cold，grain chemistry and other methods were identified.The results showed that，‘Yaomai16’had high and stable yield，which was 5.73%-11.07%higher than that of the control cultivar‘Shi 4185’，and the increased yield point was 85.7%-100.0%.Three yield factors were coordinated，of which the spike number was 543.0×104/hm2-862.5×104/hm2，spikes per ear were about 36，and 1000-grain weight was 40 g.‘Yaomai16’had high panicle number，developed root system，luxuriant growth.The heat resistance of the functional leaf during the later grouting was strong，and leaf senescence was slow.‘Yaomai16’was a new variety with high yield which was adaptable to both flood and fertile drought soil.It was characterized with vitreous grain，medium strong gluten strength，and excellent flour quality，and was suitable for making Chinese noodles and steamed bread.‘Yaomai16’had resistance to wheat midge，cold and heat，and was a new wheat variety with spike，grain and weight coordinated growth，water saving and high yield.

Wheat；Yaomai16；Yield Components；Water Saving and High Yield；Wide Adaptation；Breeding for Pest Resistance

S512.1+1

A論文編號：cjas16040002

國家農業科技成果轉化項目“節水高產國審小麥新品種堯麥16示范與轉化”（2014GB2A300006）；山西省科技攻關項目“小麥外源基因的導入與利用研究”（2006031001-01），“小麥抗麥紅吸漿蟲新品種選育與利用研究”（2007031001-5）。

史曉芳，女，1985年出生，山西臨汾人，助理研究員，碩士，主要研究方向為小麥遺傳育種。通信地址：041000山西省臨汾市幽并街33號山西省農業科學院小麥研究所，E-mail：woshishiyi256@163.com。

仇松英，女，1960年出生，山西襄汾人，副研究員，本科，學士，主要研究方向為小麥遺傳育種。通信地址：041000山西省臨汾市幽并街33號山西省農業科學院小麥研究所，E-mail：qiusy60@163.com。

2016-04-04，

2016-05-23。