多小穗小麦10-AEMS突变株系的农艺性状评价

　　摘要:为深入了解多小穗小麦种质10-AEMS突变株系的表现，对经0.8%甲基磺酸乙酯(EMS)诱变种子产生的M4突变株系群体的12个农艺性状进行了评价。结果表明，222个突变株系间在株高、穗长、总小穗数、总分蘖数、有效分蘖数、穗粒数、单株产量等性状上差异极显著，群体具有丰富的变异。其中，突变株系群体中单株产量、总分蘖数、有效分蘖数、千粒重和穗粒数的变异系数均大于20%，而抽穗期、小穗数、籽粒直线宽和籽粒直线长的变异系数均小于10%。多重比较表明，在株高、穗长、总小穗数、总分蘖数、有效分蘖数、穗粒数和单株产量等性状上均能筛选到与10-A差异显著或极显著的突变株系。简单相关分析表明，突变株系的穗长与小穗数、穗粒数、抽穗期呈极显著正相关，与单株产量、千粒重、籽粒投影面积呈极显著负相关;突变株系的小穗数与穗粒数呈极显著正相关，与千粒重、籽粒投影面积呈极显著负相关。聚类分析可将所有突变株系材料分为七类，其中192份突变株系与10-A聚为类Ⅰ，其中亚类ⅠA和ⅠC材料的穗粒数和千粒重都较高，25份材料聚为类Ⅱ，而其他五类每类均只含有1份突变株系。本研究结果为深入了解小麦农艺性状的遗传规律和突变株系的遗传研究与育种利用提供了参考。

　　关键词:小麦;甲基磺酸乙酯(EMS);农艺性状;相关分析;聚类分析

　　小麦(TriticumaestivumL．)是世界主要粮食作物之一，在农业生产和国民经济中发挥着重要作用。我国小麦种植面积位于世界前列，但小麦的单产能力与世界发达国家相比还存在不足［1］。选育高产、抗病、优质和广适应性的小麦新品种始终是育种工作的主要目标。影响小麦产量的3个主要因素是单位面积有效穗数、穗粒数和千粒重。由于育种过程中对产量因素的偏重不同，形成了依靠提高单位面积有效穗的“穗数型”、以提高穗粒数或千粒重的“穗重型”和兼顾产量三因素的“中间型”等小麦高产品种类型。其中，在一定粒重基础上，以小穗数目为突破口，进行多小穗类型小麦超高产育种，创制或改良特异多小穗小麦新种质，是近年来国内小麦育种工作者普遍关注的问题之一［2－4］。四川盆地的小麦生长发育具有分蘖期短、幼穗分化期和灌浆期长的特点，优势在于多花多实［5］，选育“穗重型”和“中间型”小麦新品种相对容易。

　　1材料与方法

　　1.1供试材料及前处理

　　试验材料小麦多小穗品系10-A种子，由四川农业大学小麦研究所提供。2013年10月用0.8%EMS诱变剂处理小麦多小穗品系10-A种子(2万粒)，然后播种于田间，生长期不加选择，成熟时将M1每株主穗上种子收获并混合。2014年10月播种M2，单粒点播，生长期间选择植株表型变异单株，成熟收获后，分单株脱粒;2015年10月下旬分单株播种M3，每株播种2行，种成株系，并从各株系中继续进行单株选择;2016年10月播种上一年收获的各单株籽粒，并种植对照10-A(control，CK)，每单株种子播种3行，共有222个M4突变株系。试验地为四川农业大学小麦所温江惠和村试验农场，播种行长为2m，行距为0.3m，采用单行单窝点播法，株距为0.1m。田间管理参照大田生产，生长期间未发生倒伏和严重的病虫害。所有供试材料均由四川农业大学小麦研究所提供。

　　1.2农艺性状指标的测定

　　在小麦灌浆期前后开始调查各突变株系的田间农艺性状，各株系分别调查3行，每行调查3株，取3株性状平均值进行分析。将222个突变株系按编号依次命名为AM－1～AM－222。农艺性状指标包括抽穗期、株高、穗长、总小穗数、总分蘖数、有效分蘖数、穗粒数、单株产量和千粒重。

　　2结果与分析

　　2.1EMS突变株系表观性状分析

　　亲本小麦多小穗品系10-A茎秆和穗有明显的蜡质层，而突变株系中有65个突变株系的茎秆和穗蜡质层不明显，其中，AM－1、AM－2、AM－115、AM－116、AM－141、AM－154和AM－171这7个群体穗无蜡质层(图1-A)。亲本小麦多小穗品系10-A生长期叶片呈现正常绿色，而在10-A突变株系中AM－116、AM－128、AM－171和AM－172的突变株系叶片呈现深绿色，AM－29和AM－35的叶片呈现浅绿色(图1-B)。10-A突变株系中出现了与亲本小麦多小穗品系10-A的株高存在差异的株系(图1-C)。亲本小麦多小穗品系10-A为短芒穗，而10-A突变株系中出现了不同穗型突变体(图1-D)。

　　2.2EMS突变株系农艺性状分析

　　由表1可知，各农艺性状在材料间存在丰富的变异。突变株系的平均株高为81.94cm，变幅为75.07cm，有90份突变系的株高超过小麦多小穗品系10-A。群体平均穗长为14.88cm，群体中穗长大于10-A(14.3cm)的突变株系占64.57%，其中突变株系AM－93穗长最长，为21.13cm;突变株系AM－27穗长最短，为9.97cm。突变株系小穗数的平均值为25.78个，共有58份突变株系的小穗数超过10-A(27个)，其中AM－89小穗数高达32个，而AM－92总小穗数仅有11个。突变株系总分蘖数的平均值为6个，有11份突变株系的总分蘖数超过10-A，其中突变株系AM－92分蘖数最多，达到17个。突变株系平均有效分蘖数为5.78个，其中AM－62、AM－77、AM－92、AM－93、AM－94和AM－217的有效分蘖数均超过10-A，AM－217的有效分蘖数多达16个。突变株系穗粒数的平均值为42.08个，变幅为58，有188份突变株系的穗粒数超过10-A(33粒)，其中8份突变株系的穗粒数超过60粒，AM－87的穗粒数多达70粒。突变株系千粒重的平均值为25.40g，有21份突变株系的千粒重大于10-A，其中千粒重超过45g的有2份，最高的为AM－160，达58.54g。突变株系籽粒直线长的平均值为6.60mm，51.12%的突变株系籽粒长超过10-A(6.61mm)，其中AM－184的籽粒最长，达7.51mm。突变株系籽粒直线宽的平均值为2.76mm，66.82%突变株系的籽粒直线宽大于10-A(2.64mm)，其中最宽的为AM－1，达3.55mm。突变株系籽粒投影面积的平均值为13.87mm2，变幅为9.23mm2，共有121份突变株系大于10-A(13.47mm2)，其中最大的为AM－172，达19.07mm2。突变株系单株产量的平均值为4.49g，有32份突变株系高于10-A(6.63g)，其中AM－128的单株产量最高，达到15.21g。突变株系平均抽穗期为159.30d，其中17%突变株系的抽穗期比10-A(155d)短，AM－8的抽穗期最短，为131d。

　　3讨论

　　小麦的突变体库为小麦农艺性状的解析和相关基因功能研究奠定基础，有助于现代育种材料的筛选和新种质的创制。通过EMS诱变可获得类型丰富的小麦突变体，徐艳花等［38］用浓度为0.8%EMS诱变剂处理豫农201种子，获得7类叶色突变类型;赵天祥等［33］用0.7%EMS和1.2%EMS分别处理小麦品种偃展4110，获得能稳定遗传的极矮突变株、细叶突变株及有复小穗的突变株系;倪永静等［30］用0.4%EMS诱变国麦301，获得了黄化苗、黄条纹苗、近似球形的超紧凑穗，细长穗等突变株;李卫华等［39］用3种不同浓度的EMS诱变剂处理小麦品种新春11号籽粒，发现0.3%EMS对小麦分蘖及株高有良好的正向诱变效果，0.5%EMS诱导的小麦早熟效果明显，EMS浓度达0.7%时，M2锈病严重，但可正向诱变小麦的穗长、穗粒数和粒重，有利于筛选大穗突变类型。本试验用0.8%EMS处理了2万粒10-A种子，获得了不同叶、穗、茎杆、籽粒等突变类型。部分突变株系与10-A在株高、穗长、总小穗数、总分蘖数、有效分蘖数、穗粒数、单株产量这7个农艺性状上差异显著，其中突变系小穗数的变化范围为11～32个，出现了寡小穗数的突变株系，为进一步研究小穗数性状的形成奠定了材料基础。本试验中超过64%的M4突变株系在穗长或穗粒数上高于亲本10-A，同时，籽粒投影面积、籽粒直线长、直线宽超过10-A的M4突变株系比例也达50%以上，表明0.8%EMS对小麦穗长、穗粒数及籽粒大小有良好的正向诱导效果，与李卫华等［39］的研究结果相似。

　　4结论

　　本研究创制了小麦多小穗品系10-A的222个EMS突变株系，突变株系在农艺性状和籽粒性状上表现出丰富的变异。部分突变株系在熟期、穗粒数和千粒重等方面优于10-A。本研究还获得了7种不同类型的特征材料，其中ⅠA类和ⅠC类材料的综合性状较优，是相对理想的育种材料;Ⅱ类材料的抽穗期最短，适合从中选育早熟材料;Ⅳ类材料(AM－93)可用于多小穗材料的选育。本研究结果为进一步利用小麦多小穗品系10-A及其突变株系提供了指导，为相关基因功能研究和多小穗育种材料的创制奠定了基础。

　　参考文献:

　　［1］王新华，鲁艳，王锐，杜江．我国小麦进出口贸易发展现状、原因及对策［J］．农业经济，2017(1):114－116

　　［2］李维平，张文莉，田士林，李云．多小穗小麦综合性状轮回选择改良研究［J］．麦类作物学报，2007，27(5):794－797

　　熊君1，2杨珂1，2易晓余1，2许珂1，2匡成浩1，2张志鹏1，2陈国跃1李伟1，2，*

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