航天搭載小麥株高突變體研究初探

吉克呷呷 楊德琪 謝三作 辜義芳 吉瓊芳

（涼山州西昌農(nóng)業(yè)科學研究所 四川西昌615000）

2014 年10月涼山州西昌農(nóng)業(yè)科學研究所提供1 份小麥材料經(jīng)嫦娥5 號返回式試驗衛(wèi)星搭載后回收，小麥誘變育種課題組采用系譜法進行搭載后代材料新品種、新材料的培育，經(jīng)過5 個世代篩選出3 個矮稈突變體和4 個高稈突變體共7 個株高突變體，M5代從每個突變體田間隨機取10 個單株測量株高、穗長、各節(jié)間長，并進行結(jié)實小穗、退化小穗、單穗粒數(shù)、單穗粒重、籽粒性狀等考種分析，以探索引起航天搭載小麥株高變異的原因及株高突變體穗部性狀的變化，為進一步研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

將航天搭載小麥材料M4代單株單穗脫粒、編號、保存，2019 年11月種植于大田。以小麥搭載材料原始親本作對照。

1.2 方法

2019 年11月將航天搭載小麥材料M4代在涼山州西昌農(nóng)業(yè)科學研究所安寧鎮(zhèn)試驗基地按1 m 行長、0.25 m 行距單穗條播，同時種植10 行親本作為對照。田間選出 ‘19h-61’‘19h-64’‘19h-66’‘19h-85’‘19h-86’‘19h-87’‘19h-91’共 7 個株高突變體，其中 ‘19h-61’‘19h-64’‘19h-66’ 為矮稈突變體，‘19h-85’‘19h-86’‘19h-87’‘19h-91’ 為高稈突變體，每個突變體隨機取10 個單株測量株高、穗長、各節(jié)間長，并進行結(jié)實小穗、退化小穗、單穗粒數(shù)、單穗粒重、籽粒性狀等考種分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 株高及構(gòu)成

2.1.1 株高表現(xiàn) 矮稈突變體最矮的為 ‘19h-64’，株高僅有46.4 cm，比對照（72.7 cm）降低26.3 cm，降幅36.2%。高稈突變體最高的為 ‘19h-87’，株高有92.5 cm，比對照（72.7 cm）增高 19.8 cm，增幅 21.4%。

2.1.2 穗長變化分析 從表1 可以看出，矮稈突變體的穗長在9.9～10.4 cm，與對照穗長（10.1 cm）相比變化不大，但與株高負相關，株高越矮穗長越長；高稈突變體穗長在13.8～15.4 cm，都比對照（10.1 cm）增長，增幅在36.6%～52.5%。

2.1.3 各節(jié)間變化分析 從表1 可以看出，矮稈突變體各節(jié)間長都比對照縮短，高稈突變體的倒2 節(jié)間、倒3 節(jié)間、倒4 節(jié)間、倒 5 節(jié)間長比對照增長；7 個突變體除‘19h-86’外，其余突變體的穗下節(jié)間長與株高正相關，株高越矮穗下節(jié)間越短，株高越高穗下節(jié)間越長；7 個株高突變體的倒2 節(jié)間長度與株高正相關，株高越矮倒2 節(jié)間越短，株高越高倒2 節(jié)間越長；倒3 節(jié)間、倒4 節(jié)間長度變化無明顯規(guī)律；矮稈突變體的倒5 節(jié)間長度與株高正相關，株高越矮倒5 節(jié)間越短，高稈突變體倒5 節(jié)間長與株高變化無規(guī)律。

表1 株高突變體的株高及各節(jié)間長（單位：cm）

2.1.4 穗長及各節(jié)間占株高比例分析 從表1 可以看出，7 個突變體穗長占株高比例都比對照增高，增幅0.3%～8.5%，矮稈突變體穗長占株高比例與株高負相關，株高越矮比例越高，高稈突變體穗長占株高比例無明顯規(guī)律；7 個突變體穗下節(jié)間、倒2 節(jié)間、倒3 節(jié)間占株高比例變化不大且無明顯規(guī)律；矮稈突變體倒4 節(jié)間、倒5 節(jié)間占株高比例都比對照降低，高稈突變體倒4 節(jié)間占株高比例無明顯規(guī)律、倒5 節(jié)間占株高比例比對照增高。

2.1.5 莖稈節(jié)間數(shù) 對照的節(jié)間數(shù)為5 節(jié)，除矮稈突變體‘19h-66’和高稈突變體‘19h-86’的節(jié)間數(shù)為6 節(jié)，其余5 個突變體的節(jié)間數(shù)都跟對照一致。說明節(jié)間數(shù)的多少與株高變化無明顯關系。

2.2 穗部性狀

從表2 可以看出，除‘19h-61’的結(jié)實小穗數(shù)與對照一致外，其余6 個株高突變體的結(jié)實小穗數(shù)都比對照增多；除‘19h-86’的退化小穗數(shù)與對照一致外，其余6 個株高突變體的退化小穗數(shù)都比對照減少；除‘19h-91’的穗粒數(shù)比對照減少外，其余6 個株高突變體的穗粒數(shù)都比對照增多，其中，穗粒數(shù)最多的是‘19h-66’，為 71 粒，比對照多 12 粒，增幅 20.3%，其次是‘19h-85’，為 69 粒，比對照多 10 粒，增幅16.9%；千粒重除‘19h-61’與對照一致、‘19h-86’比對照低，其余5 個突變體的千粒重都比對照高，其中，千粒重最高的是‘19h-66’，為66.3 g，比對照增加12.8 g；7 個株高突變體的穗型、芒、粒型、粒質(zhì)均與對照一致，為長方形穗、白色長芒、卵圓、硬質(zhì)；除‘19h-87’的粒色為紫色外，其余6 個突變體的粒色均與對照一致，為白色。

3 討論

從航天搭載7 個株高突變體的株高表現(xiàn)看，株高最矮的‘19h-64’為 46.4 cm，株高最高的‘19h-87’為92.5 cm，小麥通過航天搭載可獲得豐富的株高變異類型。

從航天搭載7 個株高突變體穗長及各節(jié)間的分析結(jié)果看，3 個矮稈突變體的穗長與對照差異不明顯，4 個高稈突變體的穗長都比對照增長，說明株高變矮不會影響穗的長度，株高變高穗長會增長；7 個突變體穗下節(jié)間、倒2 節(jié)間、倒3 節(jié)間占株高比例變化不大，矮稈突變體穗長占株高比例增高且倒4、倒5 節(jié)間占株高比例降低，高稈突變體穗長及倒5 節(jié)間占株高比例增高，說明矮稈突變體主要是通過縮短倒4 和倒5 節(jié)間來降低株高，高稈突變體主要是通過增長穗長和倒5 節(jié)間來增高株高。莖稈節(jié)間數(shù)和穗部經(jīng)濟性狀與株高變化無明顯規(guī)律。

從航天搭載7 個株高突變體考種結(jié)果看，矮稈突變體‘19h-61’的穗部經(jīng)濟性狀與對照差異不大，‘19h-64’‘19h-66’的穗部經(jīng)濟性狀明顯比對照提高，說明株高變矮不會影響穗部經(jīng)濟性狀；高稈突變體穗長比對照增幅在36.6%～52.5%，但結(jié)實小穗數(shù)比對照增幅不大，說明穗長增長不會明顯提高結(jié)實小穗數(shù)，但在高、矮兩種株高突變體類型中有穗部經(jīng)濟性狀明顯比對照提高的突變體。

表2 株高突變體考種結(jié)果

綜上可知，通過航天搭載的方式可以獲得小麥豐富的株高變異類型，有益于矮源新種質(zhì)的培育；在高、矮兩種株高突變體類型中有穗部經(jīng)濟性狀表現(xiàn)突出的突變體，后續(xù)結(jié)合抗性、豐產(chǎn)性等綜合表現(xiàn)可培育符合生產(chǎn)需求的優(yōu)良小麥新品系（種）。