黄淮冬麦区不同来源地新育成小麦品种性状多样性分析

张会芳; 齐红志; 孙岩; 冯晓; 杨翠苹; 卓文飞; 燕照玲; 齐学礼; ZHANG Hui-fang; QI Hong-zhi; SUN Yan; FENG Xiao; YANG Cui-ping; ZHUO Wen-fei; YAN Zhao-ling; QI Xue-li

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黄淮冬麦区不同来源地新育成小麦品种性状多样性分析 PDF

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齐学礼 ²

1. 河南省农业科学院农业经济与信息研究所，郑州 450002； 2. 河南省作物分子育种研究院，郑州 450003

最近更新：2023-04-27

DOI：10.13430/j.cnki.jpgr.20220703001

目录contents

摘要

为系统了解黄淮冬麦区不同来源地（南片、北片）小麦性状多样性现状，以黄淮冬麦区新育成的109份小麦为材料，采用Shannon-Wiener多样性指数（H′）、聚类分析、主成分分析、回归模型构建等方法，对黄淮冬麦区新育成小麦的12个农艺及品质性状进行性状多样性分析及综合评价。结果表明，109份小麦中，南片、北片各有84、25个品种，分别占比77.1%、22.9%。强筋、中强筋小麦分别占比11.9%、16.5%，合计占比28.4%。12个性状变异系数在1.66%~76.64%，平均为11.37%，稳定时间的变异系数最大，容重的最小。12个性状的H′在1.50~4.65，平均为3.78，基本苗的H′最小，其余均在3.00以上。北片小麦12个性状的H′均高于南片，增幅为24.7%~188.6%，生育期的增幅最小，基本苗的最大。在平方欧氏距离10.0处，黄淮冬麦区109个小麦被聚为六大类，大部分小麦按来源地聚在同一大类。不同来源地的小麦容重、生育期、穗数、吸水率差异达显著或极显著水平，南片比北片分别低0.9%、3.5%、11.0%、4.1%。不同来源地小麦前6个主成分累计贡献率差别较小，南片为80.25%，北片为83.33%。不同来源地综合得分均表现为强筋小麦>中强筋和中筋小麦。北片小麦性状的丰富度、均匀性高于南片，进化潜力较高，穗数、穗粒数、容重、蛋白质含量、吸水率5个性状可用于评价小麦的综合表现；南片小麦应积极改良品种，注重品种农艺及品质性状的多样性，拓宽遗传基础，生育期、穗数、产量、容重、蛋白质含量、湿面筋含量6个性状可用于评价小麦的综合表现。

关键词

黄淮冬麦区; 小麦新品种; 多样性指数; 聚类分析; 综合评价

生物多样性主要包括生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性，其中，遗传多样性是生物多样性的重要组成部分。物种的稳定性和进化潜力依赖其遗传多样性，保护生物多样性最终是要保护遗传多样性^［

1-4］。种质资源的遗传多样性是物种进化的基础，对于小麦而言，其遗传多样性是遗传改良的基础。小麦遗传多样性越丰富，其进化及抵御不良环境的潜力就越大^{［参考文献 2

百度学术}2，5-6］。客观全面地评价小麦遗传多样性，对于正确认识种质资源利用现状、有针对性地选择优异亲本、改善小麦品种结构等具有重要意义。丁明亮等^{［参考文献 5

百度学术}5］研究了2008-2018年云南区试171个小麦品种（系）的遗传多样性，发现13个品质性状的Shannon-Wiener多样性指数（H′‍）在1.555~2.060，粗蛋白含量的H′最大，稳定时间的H′最小，且地麦品种（系）的品质性状遗传多样性高于田麦品种（系），并筛选出云麦109等综合品质性状较优的小麦作为云南小麦品质育种的首选亲本资源。许娜丽等^{［参考文献 6

百度学术}6］分析国内外251份小麦种质多样性，发现其农艺和品质性状变异较大，遗传多样性较为丰富，并从中筛选出17份综合评价较优的种质资源用于改良宁夏小麦农艺及品质性状。

黄淮冬麦区是我国小麦主产区，小麦种植面积、产量在各麦区中均居第一，占全国50%以上^［

7-8］，在保障国家粮食安全方面举足轻重。在农业农村部发布的《中国小麦品质区划方案（试行）》中，黄淮冬麦区北片被划为强筋、中筋小麦产区；南片被划为以中筋小麦生产为主，根据具体生态条件兼顾强、弱筋小麦发展的小麦产区^{［参考文献 9

百度学术}9］。研究黄淮冬麦区不同产区小麦遗传多样性及不同类型优质麦占比，对于根据生态条件分类拓宽黄淮冬麦区小麦遗传基础、适应供给侧需求结构变化至关重要。马艳明等^{［参考文献 10

百度学术}10］于2004年对黄淮冬麦区100个小麦品种（系）品质性状进行了多样性分析，并将其划分为4个类别，为品质改良提供参考；江涛等^{［参考文献 11

百度学术}11］对黄淮冬麦区85个品种（系）基于农艺性状进行了遗传多样性分析，发现其变异幅度在6.4%~36.8%；姚盟等^{［参考文献 12

百度学术}12］对2012-2013年黄淮冬麦区111份小麦新品系12个主要农艺性状进行了分析，发现不同农艺性状均存在较大的变异幅度，且材料间的遗传距离与其来源地无必然联系；李晓航等^{［参考文献 13

百度学术}13］基于品质性状对2011-2015年黄淮冬麦区南片、北片区试材料研究，发现容重在不同年份间变异最小，稳定时间变异最大，强筋、弱筋小麦占比分别为3.15%、0。新审定的小麦品种代表了小麦最新育种主攻方向及种质资源的利用范围，尚无黄淮冬麦区不同来源地最新小麦品种的聚类及性状多样性的系统分析。因此，本研究以黄淮冬麦区2021年小麦新品种为研究对象，基于农艺及品质性状进行品种聚类及性状多样性分析，为黄淮冬麦区不同产区小麦品种筛选、丰富种质资源基因库及调整育种策略提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为黄淮冬麦区2021年审定通过的109个小麦新品种（表1），于2017-2019年度参加黄淮冬麦区区域试验、2019-2020年度参加生产试验。统计其生育期、株高、穗数、穗粒数、千粒重、产量、基本苗、容重、蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间、吸水率共12个农艺及品质性状。数据来源于农业农村部种植业管理司、全国农业技术推广服务中心发布的小麦国家区试品种报告^［

14］。

表1 黄淮冬麦区新育成小麦品种种性及区试组别

Table 1 Species and regional trial groups of new wheat varieties in Huang-Huai winter wheat region

编号 No.	品种名称 Variety name	种性 Species	区试组别 Regional trial group	编号 No.	品种名称 Variety name	种性 Species	区试组别 Regional trial group
1	许研5号	半冬性	黄淮冬麦区南片	30	科大1026	半冬性	黄淮冬麦区南片
2	郑麦16	半冬性	黄淮冬麦区南片	31	创麦58	半冬性	黄淮冬麦区南片
3	新麦45	半冬性	黄淮冬麦区南片	32	西农733	半冬性	黄淮冬麦区南片
4	天益科麦7号	偏春性	黄淮冬麦区南片	33	瑞华麦568	半冬性	黄淮冬麦区南片
5	豫农804	半冬性	黄淮冬麦区南片	34	轮选6号	半冬性	黄淮冬麦区南片
6	平安658	半冬性	黄淮冬麦区南片	35	百农4199	半冬性	黄淮冬麦区南片
7	华成865	半冬性	黄淮冬麦区南片	36	丰德存麦23	半冬性	黄淮冬麦区南片
8	丰韵麦5号	半冬性	黄淮冬麦区南片	37	丰德存麦21	半冬性	黄淮冬麦区南片
9	涡麦77	半冬性	黄淮冬麦区南片	38	涡麦505	半冬性	黄淮冬麦区南片
10	淮麦45	半冬性	黄淮冬麦区南片	39	濮麦8062	半冬性	黄淮冬麦区南片
11	淮麦1033	半冬性	黄淮冬麦区南片	40	濮麦117	半冬性	黄淮冬麦区南片
12	利麦1号	半冬性	黄淮冬麦区南片	41	中麦6052	半冬性	黄淮冬麦区南片
13	山农116	半冬性	黄淮冬麦区南片	42	皖宿0891	半冬性	黄淮冬麦区南片
14	宝亮5号	半冬性	黄淮冬麦区南片	43	天麦160	半冬性	黄淮冬麦区南片
15	厚德麦981	半冬性	黄淮冬麦区南片	44	安农1589	半冬性	黄淮冬麦区南片
16	淮麦47	半冬性	黄淮冬麦区南片	45	昌麦20	半冬性	黄淮冬麦区南片
17	赛德麦8号	半冬性	黄淮冬麦区南片	46	安科1701	半冬性	黄淮冬麦区南片
18	濮麦1165	半冬性	黄淮冬麦区南片	47	皖宿1510	半冬性	黄淮冬麦区南片
19	郑麦22	半冬性	黄淮冬麦区南片	48	山农41号	半冬性	黄淮冬麦区南片
20	中育1428	半冬性	黄淮冬麦区南片	49	平安11号	半冬性	黄淮冬麦区南片
21	驻麦762	半冬性	黄淮冬麦区南片	50	郑麦150	半冬性	黄淮冬麦区南片
22	稷麦336	半冬性	黄淮冬麦区南片	51	信粮9号	半冬性	黄淮冬麦区南片
23	众麦1818	半冬性	黄淮冬麦区南片	52	平安803	半冬性	黄淮冬麦区南片
24	淮麦52	半冬性	黄淮冬麦区南片	53	郑麦9188	半冬性	黄淮冬麦区南片
25	丰韵麦6号	半冬性	黄淮冬麦区南片	54	徐麦706	半冬性	黄淮冬麦区南片
26	西农235	半冬性	黄淮冬麦区南片	55	粮源666	半冬性	黄淮冬麦区南片
27	华伟306	半冬性	黄淮冬麦区南片	56	苏研麦658	半冬性	黄淮冬麦区南片
28	新麦38	半冬性	黄淮冬麦区南片	57	百农418	半冬性	黄淮冬麦区南片
29	德宏福麦11	半冬性	黄淮冬麦区南片	58	岱麦728	半冬性	黄淮冬麦区南片
59	国禾麦1号	半冬性	黄淮冬麦区南片	85	鑫麦807	半冬性	黄淮冬麦区北片
60	成麦791	半冬性	黄淮冬麦区南片	86	济麦55	半冬性	黄淮冬麦区北片
61	众信麦998	半冬性	黄淮冬麦区南片	87	冀麦U80	半冬性	黄淮冬麦区北片
62	圣麦108	半冬性	黄淮冬麦区南片	88	冀麦782	半冬性	黄淮冬麦区北片
63	淮麦178	半冬性	黄淮冬麦区南片	89	婴泊700	半冬性	黄淮冬麦区北片
64	西农629	半冬性	黄淮冬麦区南片	90	圣麦5号	半冬性	黄淮冬麦区北片
65	淮麦51	半冬性	黄淮冬麦区南片	91	石麦30	半冬性	黄淮冬麦区北片
66	创麦68	半冬性	黄淮冬麦区南片	92	中麦578	半冬性	黄淮冬麦区北片
67	新植9号	半冬性	黄淮冬麦区南片	93	济麦44	半冬性	黄淮冬麦区北片
68	皖宿0628	半冬性	黄淮冬麦区南片	94	泰科麦44	半冬性	黄淮冬麦区北片
69	弘麦360	半冬性	黄淮冬麦区南片	95	石农083	半冬性	黄淮冬麦区北片
70	荣华116	半冬性	黄淮冬麦区南片	96	中麦6079	半冬性	黄淮冬麦区北片
71	烟农1212	半冬性	黄淮冬麦区南片	97	中麦6032	半冬性	黄淮冬麦区北片
72	安麦1350	冬性	黄淮冬麦区南片	98	鲁研373	半冬性	黄淮冬麦区北片
73	成麦608	半冬性	黄淮冬麦区南片	99	济麦0435	半冬性	黄淮冬麦区北片
74	皖宿0313	半冬性	黄淮冬麦区南片	100	山农42号	半冬性	黄淮冬麦区北片
75	连麦9号	半冬性	黄淮冬麦区南片	101	泰科麦36	半冬性	黄淮冬麦区北片
76	漯麦116	半冬性	黄淮冬麦区南片	102	衡麦28	半冬性	黄淮冬麦区北片
77	航宇19	半冬性	黄淮冬麦区南片	103	衡麦29	半冬性	黄淮冬麦区北片
78	濉1615	半冬性	黄淮冬麦区南片	104	菏麦30	半冬性	黄淮冬麦区北片
79	濉1309	半冬性	黄淮冬麦区南片	105	良星89	半冬性	黄淮冬麦区北片
80	洛麦37	半冬性	黄淮冬麦区南片	106	齐民12号	冬性	黄淮冬麦区北片
81	苑丰12	偏冬性	黄淮冬麦区南片	107	轮选49	半冬性	黄淮冬麦区北片
82	艾麦180	半冬性	黄淮冬麦区南片	108	诚麦99	半冬性	黄淮冬麦区北片
83	武农988	半冬性	黄淮冬麦区南片	109	中麦30	半冬性	黄淮冬麦区北片
84	武农981	半冬性	黄淮冬麦区南片

1.2 品种分类标准

参照国家标准《小麦品种品质分类》（GB/T 17320—2013），对黄淮冬麦区109个小麦品种的蛋白质含量、湿面筋含量、吸水量、稳定时间进行如下分类：蛋白质含量≥14.0%、湿面筋含量≥30%、吸水量≥60%、稳定时间≥8.0 min为强筋小麦；蛋白质含量≥13.0%、湿面筋含量≥28%、吸水量≥58%、稳定时间≥6.0 min为中强筋小麦；蛋白质含量≥12.5%、湿面筋含量≥26%、吸水量≥56%、稳定时间≥3.0 min为中筋小麦；蛋白质含量<12.5%、湿面筋含量<26%、吸水量<56%、稳定时间<3.0 min为弱筋小麦。

1.3 统计方法

利用Excel 2013对数据进行初步整理，获取12个性状的最大值、最小值、平均值、变异系数。参照唐如玉等^［

15］的方法计算Shannon-Wiener多样性指数（H′）：

H' = - \sum P_{i} l n P_{i}

，P_i为分析单元内某性状第i级的材料数占该单元内总材料数的百分比，ln为自然对数。本研究中分析单元为黄淮冬麦区、黄淮冬麦区南片、黄淮冬麦区北片。利用SPSS 26.0将12个不同量级性状的原始数据标准化为统一量度的Z分值，采用瓦尔德（Wald）法基于平方欧式距离（Square Eucliden distance）进行系统聚类。利用T分数转化法^{［参考文献 16

百度学术}16］，分别以0.6、0.1为转化后的综合评价数据集中数据的均值、标准差的近似值，消除数据标准化后的负值，将主成分分析综合评价值（D）转化为改进后的D′。

2 结果与分析

2.1 黄淮冬麦区小麦新品种的整体情况分析

2021年黄淮冬麦区新育成小麦品种种性及其区试组别见表1。黄淮冬麦区新育成的109个小麦中，南片有84个，占比77.1%；北片有25个，占比22.9%。新育成的109个小麦品种中，偏冬性、偏春性、冬性、半冬性品种分别有1、1、2、105个，分别占比0.9%、0.9%、1.8%、96.3%。其中，南片84个品种中，偏冬性、偏春性、冬性、半冬性品种分别有1、1、1、81个，分别占比1.2%、1.2%、1.2%、96.4%；北片25个品种中，冬性、半冬性品种分别有1、24个，分别占比4.0%、96.0%。

2.2 黄淮冬麦区小麦新品种的类型及主要性状多样性分析

参照国家标准《小麦品种品质分类》（GB/T 17320—2013），黄淮冬麦区109个小麦品种被分为强筋、中强筋、中筋3种小麦类型，大部分为中筋小麦，无弱筋小麦。其中，强筋小麦13个，占比11.9%；中强筋小麦18个，占比16.5%；中筋小麦78个，占比71.6%。黄淮冬麦区109个小麦品种12个农艺及品质性状及其变异情况如表2所示。12个性状的变异系数在1.66%~76.64%，平均为11.37%。稳定时间的变异系数最大；其次是穗粒数，为9.02%；再次是穗数，为8.74%。容重的变异系数最小；其次是生育期，为2.05%；然后是吸水率和产量，分别为4.16%和4.19%。其余5个性状的变异系数集中在5.37%~7.05%。黄淮冬麦区小麦的H′在1.50~4.65，平均为3.78。基本苗的H′最低，其余11个性状的H′均在3.00以上。表明除基本苗外，黄淮冬麦区小麦产量、株高、容重、稳定时间、穗数等其他11个性状均有较高的遗传稳定性。

表2 黄淮冬麦区小麦新品种12个性状的变异及多样性指数

Table 2 Variation and diversity index of 12 traits of new wheat varieties in Huang-Huai winter wheat region

性状Traits	变异范围 Variation range	均值 Mean	变异系数（%） CV			Shannon-Wiener多样性指数 H′
性状Traits	变异范围 Variation range	均值 Mean	黄淮 Huang-Huai	南片 Southern part	北片 Northern part	黄淮 Huang-Huai	南片 Southern part	北片 Northern part
生育期（d） Growth period	216.0~236.8	226.6	2.05	1.52	0.89	4.09	2.19	2.73
株高（cm） Plant height	68.2~88.9	78.0	5.37	5.49	4.80	4.27	2.13	2.75
穗数（万穗/hm²） Spike number	370.5~742.5	617.1	8.74	7.81	4.85	4.10	1.74	3.00
穗粒数 Grain number per spike	30.6~54.4	34.3	9.02	9.93	4.67	3.81	1.89	2.94
千粒重（g） 1000-grain weight	37.1~55.9	44.3	6.20	6.12	6.38	3.94	2.02	2.87
产量（kg/hm²） Yield	6685.5~9427.5	8643.6	4.19	4.26	3.76	4.65	2.32	3.22
基本苗（万/hm²） Basic seedling	225.0~337.5	273.0	6.01	5.22	8.23	1.50	0.44	1.27
容重（g/L） Bulk density	754.7~842.0	803.8	1.66	1.56	1.84	4.14	2.07	3.11
蛋白质含量（%） Protein content	12.5~16.8	14.5	5.41	5.24	5.98	3.09	1.38	2.71
湿面筋含量（%） Wet gluten content	28.0~38.3	32.5	7.05	7.31	6.23	4.02	1.91	2.94
稳定时间（min） Stabilization time	1.4~26.1	6.2	76.64	71.12	92.88	4.11	1.91	3.11
吸水率（%） Water absorption rate	54.5~65.9	59.7	4.16	3.91	3.32	3.67	1.93	2.90

黄淮指黄淮冬麦区

Huanghuai refers to Huang-Huai winter wheat region

2.3 黄淮冬麦区不同来源地小麦新品种的主要性状多样性分析及比较

2.3.1 南片小麦新品种主要性状多样性分析

南片84个品种的H′在0.44~2.32，平均为1.83（表2）。南片小麦H′最大的是产量，最小的是基本苗。基本苗、蛋白质含量、穗数3个性状的H′在平均值以下，其余9个性状的H′均在平均值以上，表明南片小麦种质的产量、生育期、株高、容重、千粒重、吸水率、稳定时间、湿面筋含量、穗粒数遗传稳定性较高。

2.3.2 北片小麦新品种主要性状多样性分析

北片25个品种的H′在1.27~3.22，平均为2.80。同南片一样，北片小麦H′最大的是产量，最小的是基本苗。基本苗、蛋白质含量、生育期、株高4个性状的H′在平均值以下，其余8个性状的H′均在平均值以上，表明北片小麦种质的产量、容重、稳定时间、穗数、湿面筋含量、穗粒数、吸水率、千粒重遗传稳定性较高。

2.3.3 南片、北片小麦新品种主要性状多样性比较

北片小麦12个性状的H′均分别高于南片，增幅为24.7%~188.6%，平均增加63.7%。其中生育期的增幅最小，基本苗的增幅最大。以上表明，北片小麦12个性状（尤其是基本苗）的丰富度、均匀性均高于南片，进化潜力较高。

2.4 黄淮冬麦区小麦新品种的聚类分析及不同类群性状比较

2.4.1 黄淮冬麦区小麦新品种的聚类分析

基于12个农艺及品质性状，在平方欧氏距离10.0处，109个小麦品种被聚为六大类（图1）。不同类群及来源地小麦性状特征见表3。六大类群小麦性状存在显著差异。类群Ⅰ包括科大1026、航宇19、德宏福麦11等19个品种（占比17.4%），除1个为北片小麦外，其他18个均为南片小麦。该类群小麦蛋白质含量、湿面筋含量最高，稳定时间较长，产量居中。类群Ⅱ包括山农116、新麦38、淮麦45等9个品种（占比8.3%），3个北片小麦，6个南片小麦，除1个品种（山农116）为中强筋外，其他8个品种全部为强筋小麦。该类群小麦容重、蛋白质含量均最高，稳定时间最长，湿面筋含量、穗数、千粒重、产量也较高，整体表现为优质、较高产。类群Ⅲ包括豫农804、平安658、洛麦37等41个品种（占比37.6%），除3个为北片小麦外，其他38个均为南片小麦。该类群小麦稳定时间较长，产量一般。类群Ⅳ包括众信麦998、荣华116、岱麦728等20个品种（占比18.3%），全部为南片小麦。该类群小麦产量、蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间均最低。类群Ⅴ包括武农988、武农981共2个品种（占比1.8%），均为南片小麦。该类群小麦穗粒数、千粒重、产量、基本苗、吸水率均为最高，整体表现为优质、高产，生育期最短、株高最低。类群Ⅵ包括山农42号、衡麦29、中麦6079等18个品种（占比16.5%），全部为北片小麦。该类群小麦产量、容重、吸水率较高，生育期最长、穗数最高。黄淮冬麦区小麦蛋白质含量整体较高，绝大部分在14.0%以上，湿面筋含量在30%以上，吸水率在58%以上，且大部分按来源地聚在同一大类。

图1 基于12个性状的黄淮冬麦区小麦新品种聚类分析

Fig.1 Cluster analysis of new wheat varieties in Huang-Huai winter wheat region based on 12 traits

图中小麦品种编号同表1

The wheat variety serial numbers in the figure are the same as table 1

表3 黄淮冬麦区小麦新品种不同类群及来源地性状比较

Table 3 Comparison of traits of different groups and different resource origin of new wheat varieties in Huang-Huai winter wheat region

性状Traits	类群Group						来源地 Resource origin		Q
性状Traits	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ	南片 Southern part	北片 Northern part	Q
生育期（d） Growth period	226.4c	229.3b	226.0c	221.6d	220.6d	233.1a	224.8	232.9	0
株高（cm） Plant height	79.3a	78.2ab	79.9a	74.5b	72.8b	76.6b	78.3	77.0	0.192
穗数（万穗/hm²） Spike number	596.2c	662.3a	616.1b	589.5c	375.0d	676.6a	600.1	674.3	0
穗粒数 Grain number per spike	33.7c	31.9d	33.7c	35.2b	53.3a	34.2c	34.4	33.9	0.469
千粒重（g ）1000-grain weight	44.5b	44.7b	43.9b	44.7b	54.4a	43.5b	44.5	43.7	0.170
产量（kg/hm²） Yield	8730.8a	8791.2a	8671.3	8282.6b	9003.8a	8776.1a	8609.5	8758.2	0.071
基本苗（万/hm²） Basic seedling	272.0b	266.7c	270.5c	280.1b	307.5a	270.8bc	272.8	273.6	0.825
容重（g/L）Bulk density	799.2b	814.6a	803.2a	799.6b	801.0a	809.4a	802.2	809.2	0.019
蛋白质含量（% ）Protein content	15.3a	15.3a	14.3b	13.9b	14.5ab	14.2b	14.4	14.6	0.443
湿面筋含量（%） Wet gluten content	36.0a	32.4b	31.6b	31.2b	32.5b	32.3b	32.5	32.5	0.966
稳定时间（min） Stabilization time	5.4b	17.9a	5.3b	4.7b	4.8b	5.0b	6.1	6.4	0.769
吸水率（%） Water absorption rate	58.6c	60.7ab	58.8c	59.5b	63.7a	61.9ab	59.1	61.6	0

同行数据后不同小写字母表示不同类群差异显著（P<0.05）。Q表示南片、北片小麦性状差异统计学概率

Different lowercase letters after the same line data indicate significant differences among different groups （P < 0.05）. Q represents the statistical probability of trait difference between southern part and northern part wheat

2.4.2 黄淮冬麦区不同来源地小麦新品种性状比较

进一步对不同来源地小麦主要性状进行对比分析，结果见表3。北片小麦生育期、穗数、产量、基本苗、容重、蛋白质含量、稳定时间、吸水率大于南片，其中，容重有显著性差异，生育期、穗数、吸水率有极显著差异。南片小麦株高、穗粒数、千粒重高于北片，但差异均不显著。南片小麦容重为802.2 g/L，比北片（809.2 g/L）低0.9%；南片小麦生育期为224.8 d，比北片（232.9 d）短3.5%；南片小麦穗数为600.1万穗/hm²，比北片（674.3万穗/hm²）低11.0%；南片小麦吸水率为59.1%，比北片（61.6%）低4.1%。

2.5 黄淮冬麦区小麦新品种综合评价

2.5.1 黄淮冬麦区不同来源地小麦新品种主成分分析

基于12个性状的主成分分析（表4）结果表明，南片小麦前6个主成分累计贡献率为80.25%，能够反映84个小麦品种12个性状的大多数信息。第1主成分特征值为3.08，贡献率为25.69%，主要反映穗数、穗粒数的信息，穗数有较高的正特征向量值（0.48），穗粒数有较高的负特征向量值（-0.48）；第2主成分特征值为2.08，贡献率为17.34%，主要反映产量、蛋白质含量、湿面筋含量的信息，特征向量值分别为0.41、0.47、0.55；第3主成分特征值为1.55，贡献率为12.94%，主要反映容重、稳定时间、吸水率的信息，特征向量值分别为0.60、0.45、0.45；第4主成分特征值为1.19，贡献率为9.95%，主要反映株高、蛋白质含量、稳定时间的信息，株高有较高的正特征向量值（0.46），蛋白质含量、稳定时间有较高的负特征向量值（-0.49、-0.45）；第5主成分特征值为0.98，贡献率为8.20%，主要反映生育期、株高的信息，株高有较高的正特征向量值（0.51），生育期有较高的负特征向量值（-0.41）；第6主成分特征值为0.74，贡献率为6.13%，主要代表产量、基本苗的信息，特征向量值分别为0.45、0.65。

表4 黄淮冬麦区不同来源地小麦新品种前6个主成分的特征向量、特征值、贡献率及累计贡献率

Table 4 Eigenvectors， eigenvalues， contribution rates and cumulative contribution rates of the first six principal components of new wheat varieties resources from different origins in Huang-Huai winter wheat region

项目 Item	性状 Traits	南片Southern part						北片Northern part
项目 Item	性状 Traits	主成分1 PC1	主成分2 PC2	主成分3 PC3	主成分4 PC4	主成分5 PC5	主成分6 PC6	主成分1 PC1	主成分2 PC2	主成分3 PC3	主成分4 PC4	主成分5 PC5	主成分6 PC6
特征向量 Eigenvector	生育期	0.33	0.36	0.03	0.18	-0.41	0.12	-0.33	-0.05	0.09	0.54	0.43	-0.13
	株高	0.27	0.05	0.03	0.46	0.51	-0.09	0.15	-0.28	0.35	0.34	0.19	0.27
	穗数	0.48	-0.28	0.04	-0.06	0.19	0.06	0.31	0.18	0.54	0.11	-0.26	-0.12
	穗粒数	-0.48	0.12	0.13	0.00	-0.17	0.02	-0.37	-0.30	0.00	-0.04	-0.30	0.36
	千粒重	-0.33	0.29	-0.06	0.29	-0.14	-0.33	0.27	-0.19	-0.11	-0.38	0.66	-0.01
	产量	0.13	0.41	0.35	0.31	-0.08	0.45	0.32	-0.38	0.02	0.14	-0.29	0.06
	基本苗	-0.34	-0.04	0.22	-0.06	0.37	0.65	-0.25	0.32	0.18	-0.44	-0.13	-0.12
	容重	0.09	-0.05	0.60	0.25	0.02	-0.36	-0.05	0.28	0.62	-0.06	0.21	0.08
	蛋白质含量	0.15	0.47	-0.02	-0.49	0.18	-0.10	0.30	0.36	-0.25	0.28	-0.10	0.34
	湿面筋含量	0.07	0.55	-0.21	-0.13	0.32	-0.08	-0.02	0.41	-0.12	0.00	0.16	0.66
	稳定时间	0.22	-0.01	0.45	-0.45	-0.31	0.02	0.30	0.33	-0.24	0.25	0.01	-0.40
	吸水率	-0.21	0.06	0.45	-0.19	0.34	-0.31	0.46	-0.15	0.11	-0.29	0.02	0.16
特征值 Eigenvalue		3.08	2.08	1.55	1.19	0.98	0.74	2.77	2.47	1.50	1.21	1.03	1.01
贡献率（%） Contribution rate		25.69	17.34	12.94	9.95	8.20	6.13	23.12	20.59	12.54	10.08	8.62	8.38
累计贡献率（%） Cumulative contribution rate		25.69	43.04	55.97	65.92	74.12	80.25	23.12	43.71	56.25	66.33	74.95	83.33
权重 Index weight		0.32	0.22	0.16	0.12	0.10	0.08	0.28	0.25	0.15	0.12	0.10	0.10

北片小麦前6个主成分累计贡献率为83.33%，能够反映25个小麦品种12个性状的绝大部分信息（表4）。第1主成分特征值为2.77，贡献率达23.12%，主要反映吸水率的信息，特征向量值为0.46；第2主成分特征值为2.47，贡献率为20.59%，主要反映湿面筋含量的信息，特征向量值为0.41；第3主成分特征值为1.50，贡献率为12.54%，主要反映穗数、容重的信息，特征向量值分别为0.54、0.62；第4主成分特征值为1.21，贡献率为10.08%，主要反映生育期、基本苗的信息，生育期有较高的正特征向量值（0.54），基本苗有较高的负特征向量值（-0.44）；第5主成分特征值为1.03，贡献率达8.62%，主要反映生育期、千粒重的信息，特征向量值分别为0.43、0.66；第6主成分特征值为1.01，贡献率为8.38%，主要代表湿面筋含量、稳定时间的信息，湿面筋含量有较高的正特征向量值（0.66），稳定时间有较高的负特征向量值（-0.40）。南片、北片小麦前6个主成分累计贡献率比较接近，但不同主成分构成因子及特征向量值差别较大。

2.5.2 黄淮冬麦区不同来源地小麦新品种综合评价结果

基于上述南片小麦6个主成分权重及12个性状标准化得分，改进后的小麦综合得分（D′值）及基于D′值的南片小麦排名见表5。84个小麦中，强筋小麦8个、中强筋小麦16个、中筋小麦60个，分别占比9.5%、19.0%、71.4%；强筋、中强筋小麦合计占比28.6%。基于主成分综合评价得分的排名，8个强筋小麦（稷麦336、德宏福麦11、华伟306、新麦38、新麦45、科大1026、航宇19、安科1701）排名比较靠前，其中前6个品种分别排在第1、3、10、11、13、17位。中强筋、中筋小麦排名没有明显规律。综上，南片小麦综合得分表现出强筋小麦>中强筋和中筋小麦的规律。

表5 黄淮冬麦区南片小麦新品种前6个主成分综合得分及小麦品质类别

Table 5 Comprehensive scores of the first six principal components and wheat quality categories of new wheat varieties in the southern part of Huang-Huai winter wheat region

编号 No.	D′值 D′ value	位次 Ranking	品质分类 Quality classification	编号 No.	D′值 D′ value	位次 Ranking	品质分类 Quality classification	编号 No.	D′值 D′ value	位次 Ranking	品质分类 Quality classification
1	0.65	21	中筋	29	0.70	3	强筋	57	0.59	50	中强筋
2	0.67	12	中筋	30	0.67	17	强筋	58	0.52	74	中筋
3	0.67	13	强筋	31	0.70	4	中筋	59	0.58	56	中筋
4	0.66	18	中筋	32	0.61	41	中筋	60	0.51	78	中强筋
5	0.64	26	中筋	33	0.64	29	中筋	61	0.50	80	中强筋
6	0.62	32	中筋	34	0.59	49	中筋	62	0.62	39	中筋
7	0.68	7	中强筋	35	0.61	42	中筋	63	0.59	51	中筋
8	0.67	14	中强筋	36	0.62	36	中筋	64	0.51	79	中强筋
9	0.71	2	中筋	37	0.63	30	中强筋	65	0.62	40	中强筋
10	0.69	5	中强筋	38	0.35	84	中筋	66	0.55	64	中筋
11	0.66	19	中筋	39	0.51	75	中筋	67	0.55	65	中强筋
12	0.68	8	中筋	40	0.52	71	中筋	68	0.61	43	中筋
13	0.66	20	中强筋	41	0.55	61	中筋	69	0.59	52	中筋
14	0.64	27	中筋	42	0.55	62	中筋	70	0.53	70	中强筋
15	0.67	15	中筋	43	0.51	76	中筋	71	0.56	60	中筋
16	0.69	6	中筋	44	0.57	58	中筋	72	0.58	57	中筋
17	0.62	33	中强筋	45	0.52	72	中筋	73	0.49	81	中筋
18	0.64	28	中筋	46	0.62	37	强筋	74	0.65	25	中筋
19	0.68	9	中筋	47	0.62	38	中筋	75	0.59	53	中筋
20	0.65	22	中筋	48	0.65	24	中筋	76	0.54	69	中筋
21	0.62	34	中强筋	49	0.58	55	中强筋	77	0.63	31	强筋
22	0.75	1	强筋	50	0.60	45	中筋	78	0.55	66	中筋
23	0.67	16	中筋	51	0.55	63	中筋	79	0.60	48	中筋
24	0.65	23	中筋	52	0.51	77	中筋	80	0.61	44	中筋
25	0.62	35	中筋	53	0.60	46	中筋	81	0.55	67	中筋
26	0.58	54	中强筋	54	0.60	47	中筋	82	0.57	59	中筋
27	0.68	10	强筋	55	0.52	73	中筋	83	0.43	83	中筋
28	0.68	11	强筋	56	0.54	68	中筋	84	0.44	82	中筋

基于上述北片小麦6个主成分权重及12个性状标准化得分，改进后的小麦综合得分（D′值）及基于D′值的北片小麦排名见表6。25个小麦中，强筋小麦5个、中强筋小麦2个、中筋小麦18个，分别占比20.0%、8.0%、72.0%；强筋、中强筋小麦合计占比28.0%。基于主成分综合评价得分的排名，5个强筋小麦（济麦0435、济麦44、中麦578、冀麦U80、轮选49）排名比较靠前，分别排在第1、2、5、7、8位；中强筋、中筋小麦排名没有明显规律。综上，北片小麦综合得分也表现出强筋小麦>中强筋和中筋小麦的规律。可见，黄淮冬麦区不同来源地小麦新品种综合评价得分均以强筋小麦为最高。

表6 黄淮北片小麦新品种前6个主成分综合得分及小麦品质类别

Table 6 Comprehensive scores of the first six principal components and wheat quality categories of new wheat varieties in the northern part of Huang-Huai winter wheat region

编号 No.	D′值 D′ value	位次 Ranking	品质分类 Quality classification	编号 No.	D′值 D′ value	位次 Ranking	品质分类 Quality classification	编号 No.	D′值 D′ value	位次 Ranking	品质分类 Quality classification
85	0.59	12	中筋	94	0.56	19	中筋	103	0.65	6	中筋
86	0.59	13	中强筋	95	0.61	11	中筋	104	0.59	16	中筋
87	0.63	7	强筋	96	0.59	14	中筋	105	0.53	23	中筋
88	0.56	18	中筋	97	0.68	3	中筋	106	0.54	21	中筋
89	0.61	9	中筋	98	0.55	20	中筋	107	0.62	8	强筋
90	0.61	10	中筋	99	0.78	1	强筋	108	0.54	22	中筋
91	0.48	25	中筋	100	0.67	4	中筋	109	0.58	17	中筋
92	0.65	5	强筋	101	0.49	24	中强筋
93	0.70	2	强筋	102	0.59	15	中筋

2.6 黄淮冬麦区不同来源地新育成小麦品种回归模型构建及评价指标筛选结果

2.6.1 南片小麦新品种回归模型构建及综合评价结果

将12个性状作为自变量（x）对因变量（y）小麦综合得分（D′值）进行回归，得到黄淮南片小麦的回归方程y=-3.1081+0.0054x₁+0.0007x₃+0.0001x₆+0.0012x₈+0.0164x₉+0.0060x₁₀。式中，x₁、x₃、x₆、x₈、x₉、x₁₀分别代表生育期、穗数、产量、容重、蛋白质含量、湿面筋含量。回归方程的各项F值均达极显著水平，各回归系数的偏相关系数分别为0.629、0.871、0.793、0.618、0.474、0.510，且均达极显著水平，表明构建的方程具有统计学意义。回归方程的决定系数（R²）=0.933，即生育期、穗数、产量、容重、蛋白质含量、湿面筋含量能解释综合得分93.3%的变异。解释度很高，表明可将上述6个性状作为黄淮南片小麦综合表现的评价指标。

2.6.2 北片小麦新品种回归模型构建及综合评价结果

北片小麦的回归方程y=-1.3335+0.0005x₃-0.0134x₄+0.0014x₈+0.0387x₉+0.0060x₁₂。式中，x₃、x₄、x₈、x₉、x₁₂分别代表穗数、穗粒数、容重、蛋白质含量、吸水率。回归方程的各项F值均达极显著水平，各回归系数的偏相关系数分别为0.654、-0.783、0.914、0.804、0.630，且均达极显著水平，表明构建的方程具有统计学意义。回归方程的决定系数（R²）=0.957，即穗数、穗粒数、容重、蛋白质含量、吸水率能解释综合得分95.7%的变异。解释度很高，表明可将上述5个性状作为黄淮北片小麦综合表现的评价指标。

3 讨论

3.1 黄淮冬麦区109份小麦新品种的品质现状及性状多样性

新育成的109个小麦绝大部分为半冬性品种（105个，占比96.3%）。109个小麦中，南片84个，占比77.1%；北片25个，占比22.9%。强筋、中强筋、中筋小麦分别有13、18、78个，分别占比11.9%、16.5%、71.6%，强筋、中强筋小麦合计占比28.4%，高于云南2008‍-‍2018年强筋、中强筋小麦占比（5.9%）^［

5］，强筋小麦占比也高于黄淮冬麦区2011-2015年强筋小麦占比（3.15%）^{［参考文献 13

百度学术}13］。而且本研究中，绝大部分小麦蛋白质含量在14.0%以上（平均14.5%），湿面筋含量在30%以上（平均32.5%），高于黄淮冬麦区2011-2015年小麦蛋白质含量（平均14.34%）及湿面筋含量（平均30.80%）^{［参考文献 13

百度学术}13］。综上，黄淮冬麦区小麦品质整体较优，这与其生态条件有关，也表明黄淮冬麦区近些年来发展优质专用小麦尤其是强筋高蛋白小麦的育种工作成效显著。变异系数反映性状的离散程度，多样性指数反映性状的丰富度和均匀性。本研究中，变异系数和多样性指数在不同性状上的表现不完全相关，这与李晓荣等^{［参考文献 17

百度学术}17］、凌磊^{［参考文献 18

百度学术}18］的研究结果一致。12个性状中稳定时间的变异系数最大，为76.64%；容重的变异系数最小，为1.66%。前人的研究也表明，与其他品质性状相比，容重的变异系数较小^{［参考文献 5

百度学术}5， 19-20］，且不同产地间容重变异也最小^{［参考文献 21-23}21-23］。以上表明，12个农艺及品质性状中，容重的改良空间最小。本研究中，容重变异系数（1.66%）与云南2008‍-‍2018年的平均水平（2.65%）^{［参考文献 5

百度学术}5］、2010年的全国平均水平（2.33%）^{［参考文献 24

百度学术}24］，以及2011-2020年黄淮北片的平均水平（2.1%）^{［参考文献 25

百度学术}25］相比均较低，后续黄淮冬麦区小麦品种选育应给予容重更多关注。黄淮冬麦区小麦的H′平均为3.78，除基本苗为1.50外，其余均在3.00以上。表明除基本苗外，黄淮冬麦区小麦的产量、株高、容重、稳定时间、穗数等11个性状均有较高的遗传稳定性。

3.2 黄淮冬麦区109份小麦新品种的聚类分析

黄淮冬麦区109个小麦被聚为六大类，不同类群小麦数量占比分别为17.4%、8.3%、37.6%、18.3%、1.8%、16.5%，与云南171个小麦聚为六大类后不同类群数量占比（0.58%、0.58%、1.75%、2.34%、11.11%、83.63%）^［

5］相比，黄淮冬麦区不同类群小麦数量占比差别较小。杜晓宇等^{［参考文献 26

百度学术}26］关于黄淮南片冬小麦聚类的结果支持本研究结论，其所选取的黄淮南片的39个小麦被聚为五大类后，不同类群小麦数量占比差别亦较小（分别为5.1%、7.7%、23.1%、30.7%、33.3%）。表明黄淮冬麦区小麦遗传距离较远，性状多样性较高。本研究聚类结果还表明，大部分小麦品种按来源地聚在同一大类，这与丁明亮等^{［参考文献 5

百度学术}5］的研究结果类似，但姚盟等^{［参考文献 12

百度学术}12］关于黄淮麦区111份小麦（2012-2013年）的聚类结果却表明，遗传距离远近与材料来源地无必然联系。究其原因，可能是目前黄淮冬麦区品种选育更注重了对来源地基本生态条件的适应性。

3.3 黄淮冬麦区不同来源地小麦农艺和品质性状及其多样性差异

南片小麦容重为802.2 g/L，显著低于北片（809.2 g/L），生育期、穗数、吸水率分别为224.8 d、600.1万穗/hm²、59.1%，极显著低于北片（232.9 d、674.3万穗/hm²、61.6%），分别低3.5%、11.0%、4.1%。南片84个品种的H′平均为1.83，北片为2.80。南片、北片均表现为产量的H′最大，基本苗的最小。南片的产量、生育期、株高、容重、千粒重、吸水率、稳定时间、湿面筋含量、穗粒数9个性状的H′在平均值以上，遗传稳定性较高；北片的产量、容重、稳定时间、穗数、湿面筋含量、穗粒数、吸水率、千粒重8个性状的H′在平均值以上，遗传稳定性较高。另外，北片小麦12个性状的H′均分别高于南片，增幅为24.7%~188.6%，平均增加63.7%。其中生育期的增幅最小，基本苗的增幅最大。表明北片小麦12个性状，尤其是基本苗，其丰富度、均匀性均高于南片，进化潜力较高。

3.4 黄淮冬麦区不同来源地小麦品质类型差异

本研究中，南片、北片强筋小麦占比差别较大，南片强筋小麦占比为9.5%，低于北片（20.0%），表明主产区小麦品种的品质逐步与品质区域布局相适应^［

9，20］，贴合《中国小麦品质区划方案（试行）》中黄淮冬麦区北片被划为强筋及中筋小麦产区、南片被划为以中筋小麦生产为主品质类型的区域结构。但中强筋小麦南片占比较高（19.0%），北片较低（8.0%），北片中强筋小麦的选育有待加强。研究表明不同品质类型小麦综合评价得分表现为强筋小麦>中强筋小麦>中筋小麦^{［参考文献 5

百度学术}5］。本研究中，不同来源地小麦综合得分表现为强筋小麦>中强筋和中筋小麦，但中强筋和中筋小麦综合评价值之间并无明显规律。这或许与本研究中黄淮冬麦区小麦品质整体较优，蛋白质、湿面筋含量整体较高，导致中强筋、中筋小麦之间的品质差异较小有关。本研究中，除了类群Ⅳ蛋白质含量为13.9%，未达到强筋标准（14.0%）外，其余5个类群蛋白质含量均≥14.0%，达到强筋标准；而6个类群的湿面筋含量均≥30%，达到强筋标准。

3.5 黄淮冬麦区不同来源地小麦品种改良策略

参试品种试验在严格统一的方案和技术规程下实施，科学、公正地呈现新育成小麦的丰产性、稳产性、适应性、抗逆性和品质等，其性状指标客观反映小麦育种主攻方向及种质资源利用现状。本研究中，北片小麦12个性状的H′均高于南片，即北片小麦遗传基础较宽，南片较窄。其中，基本苗H′的增幅最大（188.6%）。这与群体穗数是小麦高产的基础，黄淮北片多为高水肥地块，足够的群体才能满足高产稳产需求^［

25］有关。南片小麦品种改良应积极创新种质资源，拓宽遗传基础，丰富育成品种农艺及品质性状的多样性。将12个性状作为自变量对不同来源地小麦综合得分进行回归，回归方程的各项F值及各回归系数的偏相关系数均达极显著水平，表明构建了有统计学意义的方程。其中，南片小麦回归方程的R²为0.933，北片小麦回归方程的R²为0.957；可用生育期、穗数、产量、容重、蛋白质含量、湿面筋含量6个性状评价黄淮南片小麦的综合表现，用穗数、穗粒数、容重、蛋白质含量、吸水率5个性状评价黄淮北片小麦的综合表现。

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