熱帶地區(qū)小麥不育的品種間差異分析

孟自力 閆延梅 許輝 閆向泉 朱倩 倪雪峰 朱偉

摘 要 將從國內(nèi)部分區(qū)域搜集到的12種小麥分別于10月和2月下旬以及5月和7月上旬播種，并對其結(jié)實率進行調(diào)查，分析不同特性小麥品種在減數(shù)分裂期因遇到高溫而造成不育的差異。結(jié)果表明：減數(shù)分裂期遇到高溫結(jié)實率較低，種植區(qū)域的溫度和環(huán)境直接影響結(jié)實率。秋季播種小麥時，河南品種在減數(shù)分裂期日高溫和日低溫分別處在22.4和12.0℃左右時，結(jié)實率為62%～79%；陜西品種的減數(shù)分裂期日高溫處在20～24℃，低溫處在12.0℃左右時，結(jié)實率為42%～71%。同樣是春小麥，同熱帶或亞熱帶地區(qū)生長的品種相比，引進的品種處于減數(shù)分裂期且遇高溫時結(jié)實率明顯降低，熱帶小麥生育品種的親本可選擇范圍大大縮小。

關(guān)鍵詞 熱帶 ；小麥不育 ；品種 ； 差異

中圖分類號 S512.1 文獻標識碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2018.04.014

Abstract Twelve varieties of wheat collected from parts of China were sown in the late October and February， early May and July， and their seedset rates were observed to analyze the differences of wheat varieties under the high temperature in the meiosis stage. The results showed that the seedset rates of all the wheat varieties were low under the high temperature in the meiosis stage， and that the temperature and environment had a direct effect on the seedset rate. In the period of sowing wheat in autum， with the diurnal high and low temperature of Henan varieties around 22.4℃ and 12.0℃ during the meiosis， the seed setting rate ranges between 62% and 79%； When the diurnal high temperature of Shanxi varieties is around 20～24℃ and the diurnal low temperature 12.0℃ during the meiosis， the seed setting rate is in the range of 42%～71%. The seedset rates of the wheat varieties introduced were obviously low when compared with the varieties in the tropical and subtropical areas， which was not favorable for parent selection for breeding of tropical wheat.

Keywords tropical ； male sterile wheat ； varieties ； differences

在熱帶地區(qū)種植小麥可能會使小麥產(chǎn)生耐熱性。就耐熱性本身而言，它屬于一種模糊的定義，確切來講，應(yīng)該將其看作是生育時期的概念。針對小麥減數(shù)分裂期在高溫條件下不育的問題也曾經(jīng)有過相應(yīng)的報道。然而，卻未明確各個品種間不育存在的差異。鑒于此，文中搜集了全國各地12種小麥，并且對這些品種在減數(shù)分裂期遇到高溫而產(chǎn)生的不同結(jié)實率展開了調(diào)查。

1 材料與方法

1.1 材料

從全國范圍內(nèi)搜集到了12個小麥品種，包括6個半冬性小麥品種（西農(nóng)979、小偃926、矮抗58、西農(nóng)889、陜麥139、商麥156）和6個春性小麥品種（鎮(zhèn)麥11號、寧麥22、克春6號、津強7號、攏春25號、武春7號）。選取生育期相近的主播小麥，分別于2014年10月18日、2016年2月27日、5月6日以及7月8日將其種植在海南省樂東縣利國鎮(zhèn)試驗田內(nèi)。試驗地塊為兩合土質(zhì)、水地，撒施優(yōu)質(zhì)純雞糞750 kg/hm2，供試地塊的土壤（0～20 cm）有機質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷和有效鉀含量分別為2.4 g/kg，0.17 g/kg，89.6 mg/kg，43.1 mg/kg和120.3 mg/kg，pH 7.02。

1.2 方法

各個品種種植了若干壟（行距為24 cm，壟寬為75 cm），株距是4 cm，各壟播種了20粒種子（每米50粒）。在各個品種中挑選1株小麥對其穗中部位7～10枚小穗第一、二小花的結(jié)實率、抽穗期、株高、穗長以及穗粒數(shù)等進行調(diào)查。抽穗前5天（10～14日）溫度的平均值是減數(shù)分裂期的溫度[1]。尿素按照基追比為5∶5，分2次施用，施用量為180 kg/hm2；過磷酸鈣與氯化鉀在基肥中一次性施入，施用量均為100 kg/hm2。分別于播種前10天澆底墑水，其它管理同一般高產(chǎn)麥田。

2 結(jié)果與分析

結(jié)果顯示，隨著播種期的推后，生長發(fā)育情況也隨之變化，其中株高和穗長都相繼變短，抽穗的天數(shù)縮短。5～7月期間種植的一些品種不結(jié)實，特別是在7月種植的品種更加不結(jié)實。另外，從12個小麥品種在5月種植的結(jié)實率所呈現(xiàn)出來的地理分布情況可以看出，變化的幅度從徹底不結(jié)實到結(jié)實率為62%。

2.1 半冬性小麥的性狀

表1為半冬性小麥品種在5月與7月種植之后未抽穗的6個品種另外在10月和次年2月播種的情況。10月種植的穗粒數(shù)是25到42粒，結(jié)實率是42%到79%，并且各個品種之間的結(jié)實未存在較大差異。10月播種的半冬性小麥中，河南品種的減數(shù)分裂期日高溫和日低溫分別處在22.4℃和12.0℃左右時，結(jié)實率為62%～79%，其中商麥156結(jié)實率較高；陜西品種的減數(shù)分裂期日高溫處在20～24℃，低溫處在12.0℃左右時，結(jié)實率為42%～71%，其中陜麥139結(jié)實率較高，小偃926僅為42%。然而，在2月份種植的西農(nóng)979、矮抗58和西農(nóng)889這3個品種幾乎完全不育。相比較而言，陜西品種陜麥139的穗粒數(shù)是21粒，結(jié)實率是50%，各個品種之間存在著明顯的差異。這6種小麥的抽穗期是5月18日到6月6日，陜麥139與商麥156這2個品種均屬于成熟較晚的品種，不管減數(shù)分裂期是否處在氣溫最高的條件下，都具有非常好的育性。

以上6個品種種植區(qū)域周圍典型地點每月的最高和最低氣溫差異顯著。其中，最高氣溫是指日最高氣溫的月平均值，最低氣溫是指日最低氣溫的月平均值。亞熱帶地區(qū)的最高氣溫是24℃，最低氣溫是13℃；熱帶地區(qū)的最高氣溫是34℃，最低氣溫是18℃。種植地區(qū)的氣溫會影響結(jié)實率[2-5]。本研究中種植小麥的河南商丘、河南新鄉(xiāng)、陜西楊凌、陜西關(guān)中等4個地區(qū)的年平均溫差分別是12.3、18.1、21.0和25.1，其中，河南商丘溫差明顯小很多，可見小麥品種對環(huán)境（尤其是溫度）具有較強的適應(yīng)性。

2.2 春性小麥品種的性狀

表2為5月與7月播種的已經(jīng)抽穗的6個春性小麥品種的性狀匯總。春性小麥品種鎮(zhèn)麥11號、寧麥22、克春6號、津強7號、攏春25號以及武春7號中大多數(shù)同半冬性小麥品種一樣，即生長情況受高溫影響，如在7月種植的克春6號生長發(fā)育情況不良，在5月與7月種植會由于氣溫較高而導(dǎo)致其徹底不育。然而，攏春25號與武春7這2個品種卻具有很好的育性。

以上6個品種種植區(qū)域周圍典型地點每月的最高和最低氣溫差異顯著。鎮(zhèn)麥11號、寧麥22、克春6號所在地江蘇7月最高和最低氣溫分別是37.4與25.7℃；津強7號所在地天津7月最高和最低氣溫分別是34.3與24.6℃；攏春25號所在地陜西的7月屬于一年當(dāng)中最熱的1個月份，其最高和最低氣溫分別是36.3與26.6℃；武春7號所在地甘肅的7月最高和最低氣溫分別是33.6與18.7℃[6]。與此同時，云南在7月的最高氣溫是24℃，最低氣溫是11～13℃；三亞在7月份的最高氣溫達到了31℃，最低氣溫達到了21.3℃。

由此可見，盡管將春小麥品種播種在高溫的培育地區(qū)，也不會嚴重影響到其穗粒數(shù)和結(jié)實率。相關(guān)學(xué)者曾指出，熱帶地區(qū)的小麥品種受溫度的影響會產(chǎn)生不同的反應(yīng)，比方說，由海南培育生成的小麥品種，由于此地區(qū)的氣溫太高，因此產(chǎn)量較低，甚至僅為16 t/hm2，然而，這卻是在高溫區(qū)域種植小麥取得成功的案例之一。除此之外，還有學(xué)者指出，減數(shù)分裂期如果處于干旱期，就會造成不育。但是，本研究過程降雨量十分充足，未出現(xiàn)由于干旱而導(dǎo)致的不育現(xiàn)象，因此，可以確定是由于高溫的因素而造成的不育。鑒于此，在熱帶和亞熱帶地區(qū)培育小麥品種時一定要對親本原產(chǎn)地的氣候條件加以充分考慮，尤其是溫度。

3 討論與結(jié)論

小麥品種在高溫條件下可能發(fā)生不育。引起小花退化的外在因素較多，如溫度太高或者太低，土壤干早，光照不充足和養(yǎng)分的缺失等都會導(dǎo)致小花退化。因此，本研究從全國范圍內(nèi)搜集到了12種小麥，并且針對各種小麥在減數(shù)分裂期遇到高溫而造成不育的差異展開了探討。研究結(jié)果表明，減數(shù)分裂期處于高溫條件下的結(jié)實率會明顯降低，10月播種的半冬性小麥中，河南品種的減數(shù)分裂期日高溫和日低溫分別處在22.4℃和12.0℃左右時，結(jié)實率為62%～79%；陜西品種的減數(shù)分裂期日高溫處在20～24℃，低溫處在12.0℃左右時，結(jié)實率為42%～71%。同樣是春小麥，引進的品種同熱帶或者是亞熱帶地區(qū)生育的品種相比，高溫條件下的減數(shù)分裂期明顯降低了結(jié)實率，從而不利于熱帶和亞熱帶小麥品種的親本選擇。由此可見，高溫是導(dǎo)致小麥不育的主要原因，這就要求在熱帶地區(qū)培育小麥品種時一定要充分考慮到親本原產(chǎn)地的氣溫。另外，國內(nèi)相關(guān)專家通過大量研究發(fā)現(xiàn)，減數(shù)分裂期處在高溫條件下時結(jié)實率低，結(jié)實率因栽培地區(qū)的環(huán)境條件而異；秋播小麥品種減數(shù)分裂期處在一定溫度下時幾乎完全不育；同為春小麥，引進的品種與熱帶或亞熱帶的的品種相比，減數(shù)分裂期遇高溫時結(jié)實率顯著降低[7-10]，此結(jié)論與本研究一致。因此，目前在國內(nèi)冬性小麥品種的南繁加代工作以及當(dāng)?shù)匦←溒贩N的培育上都應(yīng)該注意當(dāng)?shù)販囟扰c小麥品種生育地溫度之間的差異。

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