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张英虎, 沈会权, 臧慧, 栾海业, 乔海龙, 陶红, 陈健, 徐肖, 杨红燕, 陈和. 大麦种质资源穗长、每穗实粒数和千粒重的表型分析[J]. 浙江农业科学, 2018,59(10):1794-1796  
doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20181020
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大麦种质资源穗长、每穗实粒数和千粒重的表型分析
张英虎, 沈会权, 臧慧, 栾海业, 乔海龙, 陶红, 陈健, 徐肖, 杨红燕, 陈和*
江苏沿海地区农业科学研究所, 江苏 盐城 224002
通讯作者：陈和(1961—),男,江苏滨海人,研究员,从事大麦遗传育种与栽培的研究工作,E-mail: ycchenhe@163.com。

作者简介:张英虎(1985—),男,江苏东台人,博士,副研究员,主要从事大豆和大麦遗传育种工作,E-mail:zyhnjau008@163.com。

基金项目: 国家大麦青稞产业技术体系(CARS-05); 江苏省自然科学基金-青年基金(BK20160432); 江苏省农业科技自主创新基金(CX﹝17﹞3056)
摘要

为筛选穗长、每穗实粒数和千粒重的大麦优异资源及研究上述性状间的相关性,本研究在多环境下对179份大麦种质资源的穗长、每穗实粒数和千粒重分别进行了测定和分析。结果表明,大麦种质资源的穗长、每穗实粒数和千粒重平均值分别为6.80 cm、32.39粒和39.18 g,二棱大麦每穗实粒数小于六棱大麦,但其千粒重高于六棱大麦,六棱大麦三性状的多样性均高于二棱大麦;相关性分析表明,千粒重和每穗实粒数与穗长均呈正相关,千粒重和每穗实粒数呈负相关;利用穗长、每穗实粒数和千粒重将大麦种质资源聚成4类,其中聚类2中穗长较长,聚类3中千粒重较大,聚类4中每穗实粒数较多,根据聚类特点,优选出不同聚类中的优异材料13份。

关键词: 大麦; 种质资源; 千粒重; 聚类分析
中图分类号:S512.303 文献标志码:A 文章编号:0528-9017(2018)10-1794-03

产量是大麦育种的重要目标, 有效穗数、每穗实粒数和千粒重是大麦产量构成三要素, 但三要素之间相互影响, 加剧了产量性状的育种难度[1]。不同研究者在分析大麦产量及其与产量构成要素的相关性中发现千粒重与产量相关性最大[2, 3, 4, 5]。因此提高千粒重, 是培育高产大麦的有效措施。提高大麦千粒重的基础是鉴定或培育出千粒重较高的大麦种质资源, 陈晓东等[6]分析了125份大麦资源(包含22份野生大麦和103份栽培大麦)千粒重的表型变异, 发现二棱大麦千粒重显著高于六棱大麦。张新忠等[7]对不同来源的98个二棱大麦和89个六棱大麦品种(系)的千粒重进行分析, 发现在扬州大学试验点二棱大麦千粒重的变化范围为24.18~55.69 g, 六棱大麦的千粒重变化范围为15.50~40.38 g。前人结果表明, 大麦千粒重表型变异丰富, 从大麦资源中特别是二棱大麦资源中能够鉴定出千粒重高的大麦资源。江苏沿海地区是我国大麦三大主产区之一[8], 研究此地区利用的大麦种质资源中千粒重, 以及与千粒重关系紧密的穗长和每穗实粒数的表型变异, 筛选出优异大粒资源, 对大麦高产育种具有重要价值。本研究通过对江苏沿海地区利用的179份大麦种质资源穗长、每穗实粒数和千粒重进行分析, 研究大麦种质资源3性状的表型变异及其相关性, 筛选出优异大麦种质, 以期为大麦产量育种提供一定的参考依据。

1 材料与方法
1.1 供试材料

试验材料为江苏沿海地区农业科学研究所品种资源库中的179份大麦种质资源, 为江苏沿海地区农业科学研究所近年来重点利用的亲本资源, 按棱形可分为152份二棱大麦品种和27份六棱大麦品种; 按皮裸性可分为157份皮大麦品种和22份裸大麦品种。

1.2 处理设计和数据测定

试验分别于2014— 2015年在江苏沿海现代农业示范园(金海农场), 2014— 2015年和2015— 2016年在江苏沿海地区农业科学研究所试验农场进行。江苏沿海地区农业科学研究所试验场土壤为壤性脱盐潮土, 土壤pH值7.8(脱盐土), 江苏沿海现代农业示范园(金海农场)土壤为含盐砂壤土, 土壤pH值8.5(盐土), 土壤有效氮、磷、钾及盐分离子含量见乔海龙等[9]。田间试验采用随机区组试验, 每份材料种植1行, 行长1.5 m, 每行45粒种子, 行距30 cm, 3次重复, 水肥和田间管理同一般大田。大麦蜡熟期在田间每行选取20个穗子, 测定穗长和每穗实粒数, 种子收获后测定千粒重, 金海农场试验点仅进行了千粒重的测定。

1.3 数据分析

利用Office 2013进行数据的简单描述分析, 采用SAS 9.0中proc glm程序进行方差分析, 并估算遗传率, h2= σg2/( σg2+ σe2/r), 其中h2指遗传率, σg2指遗传方差, σe2指误差方差, r指重复。利用SAS 9.0进行多重比较、相关分析, 其中多重比较采用DUNCAN方法。利用PHYLIP软件子程序Neighbor.exe进行聚类分析, 聚类方法采用UPGMA法, 用Figtree进行制作聚类图。

2 结果与分析
2.1 大麦种质资源穗长、每穗实粒数和千粒重的简单描述分析

表1显示了大麦种质资源穗长、每穗实粒数和千粒重的表型简单描述情况, 大麦种质资源穗长、每穗实粒数和千粒重平均值分别为6.80 cm、32.39粒和39.18 g, 三个性状表型变异丰富, 变幅分别为4.33~9.98 cm、22.27~69.43粒和21.32~56.05 g, 变异系数分别为14.56%、35.60%和14.27%。大麦穗长、每穗实粒数和千粒重的遗传率都较高, 分别为82.45%、95.82%和90.37%。穗长在二棱大麦和六棱大麦中的平均值分别为6.85 cm和6.53 cm, 差异不大, 二棱大麦的每穗实粒数平均值为27.90粒, 小于六棱大麦的57.71粒, 但其千粒重平均值为40.74 g, 大于六棱大麦的30.40 g。穗长、每穗实粒数和千粒重三个性状中, 二棱大麦的变异系数均小于六棱大麦, 表明六棱大麦的变异更丰富。

表1 大麦种质资源穗长、每穗实粒数和千粒重简单描述统计
2.2 大麦种质资源穗长、每穗实粒数和千粒重的聚类分析

利用大麦种质资源数据进行了大麦穗长、每穗实粒数和千粒重三性状间的相关性分析, 结果如表2所示, 千粒重与穗长在二棱材料、六棱材料和总和中均呈显著正相关, 相关性分别为0.33、0.29和0.31; 千粒重与每穗实粒数呈负相关, 在六棱材料和总和材料中均呈极显著负相关, 相关系数分别为-0.58和-0.69, 在二棱材料中相关性不显著。利用穗长、每穗实粒数和千粒重3个表型性状对大麦种质资源进行聚类分析, 将大麦种质资源聚成4类(图1)。

表2 大麦种质资源穗长、每穗实粒数和千粒重相关性分析

图1 基于穗长、每穗实粒数和千粒重的大麦种质资源聚类结果

2.3 大麦种质资源不同聚类穗长、每穗实粒数和千粒重的特征分析

表3显示了大麦不同聚类亚群表型特征, 聚类1中材料数最多, 达到123份, 聚类3中材料数最少, 只有3份; 聚类1~3主要为二棱大麦, 聚类4主要为六棱大麦, 裸大麦主要在聚类2和聚类4中; 聚类2中材料的穗长最长, 其平均值为8.39 cm, 聚类4中材料的每穗实粒数最多, 其平均值为59.42粒, 聚类3中材料的千粒重最高, 其平均值为54.09 g。

表3 大麦种质资源不同聚类间穗长、每穗实粒数和千粒重的多重比较结果

表4显示了筛选的聚类2中穗长优异, 聚类3中千粒重优异和聚类4中的每穗实粒数优异的材料, 筛选出的优异材料大多引自外地, 表明引进资源在育种中的重要性。

表4 大麦种质资源中穗长、每穗实粒数和千粒重筛选出的优异种质
3 讨论

本研究通过对179份江苏沿海地区利用的大麦种质资源的穗长、每穗实粒数和千粒重的分析, 发现穗长、每穗实粒数和千粒重遗传率都在80%以上, 三个性状的变异系数分别为14.56%、35.60%和14.27%, 表明该种质群体在三性状上遗传变异广泛, 二棱大麦与六棱大麦在穗长上差异不显著, 但六棱大麦每穗实粒数显著高于二棱大麦, 二棱大麦千粒重显著高于六棱大麦, 该结果与陈晓东等[6]、张新忠等[7]和Fox等[10]结果一致。

每穗实粒数和千粒重是大麦产量的构成因素, 张英虎等[2]通过分析2007— 2014年江苏沿海地区二棱大麦品比材料, 发现千粒重与产量相关性最高, 其次是每穗实粒数。本研究结果显示, 大麦每穗实粒数和千粒重在六棱大麦中呈极显著负相关, 但在二棱大麦中虽然呈负相关, 但相关性不显著, 表明可以实现千粒重和每穗实粒数的协同提高。在二棱大麦中穗长与每穗实粒数和千粒重都呈极显著正相关, 该结果与前人研究结果一致[11, 12], 因此, 通过增加穗长可以实现千粒重和每穗实粒数的协同提高, 进而提高大麦产量。

本研究利用穗长、每穗实粒数和千粒重将大麦资源聚成4类, 聚类2中穗长较长, 聚类3中千粒重较大, 聚类4中每穗实粒数较多, 由此进一步优选出了不同聚类中的优异材料13份。种质资源的表型是目的, 但基因型是基础, 许多研究者对大麦千粒重等性状进行了遗传解析[13, 14, 15]。今后, 在研究大麦种质资源表型的基础上, 拟对该种质的基因型进行分析, 从DNA分子水平解析大麦千粒重等性状的遗传变异, 更好地为大麦育种服务。

The authors have declared that no competing interests exist.

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