全 文 ：华北农学报 · 2010, 25(1):94-98
收稿日期:2009-12-11
基金项目:河北省自然科学基金(2007000470);河北省人力资源和社会保障厅 2009年度博士后科研择优资助项目;中巴国际合作项目
(16-408)
作者简介:任欣欣(1982-),女 ,河北邱县人 ,硕士 ,主要从事小麦抗条锈分子遗传育种研究工作。
通讯作者:姚占军(1965-),男 ,河北平泉人 ,教授 ,博士 ,主要从事小麦遗传育种学研究工作。
黄淮海麦区四省份小麦品种的农艺性状
及遗传多样性分析
任欣欣 ,姚占军 ,岳艳丽 ,王　莉
(河北农业大学 农学院,河北 保定　071001)
　　摘要:小麦品种的遗传多样性在育种工作中发挥着重要的作用。为了明确黄淮海麦区四省份小麦品种遗传多样
性的基础 , 本研究以所收集的黄淮海麦区的河南 、河北 、山东和陕西四省的近十几年来(1992-2008年)审定的部分
(42份)小麦品种为研究材料 , 以 9个农艺性状为基础进行遗传性状的分析。结果表明 , 不孕小穗数的变异系数最大
为 61.39%, 其次为有效分蘖和穗粒数 ,千粒重的变异系数最小为 6.06%。河南 、河北 、山东和陕西四省的多样性指数
分别为 1.83, 1.82, 1.73和 1.62,平均值为 1.75。在此基础上 , 用最长距离法可将 42份材料聚为三大类 ,但是第Ⅱ大
类和第Ⅲ大类相差不大 , 这说明上述四省小麦品种遗传多样性在逐步提高的同时 , 其遗传基础仍需进一步拓宽。在
性状选择上 , 首先对变异大的性状进行选择是非常重要的;在品种选择上 , 应注意选择产量 、单株粒重和单株粒数均
高的品种。
关键词:小麦;农艺性状;遗传多样性;
中图分类号:S512.03　　文献标识码:A　　文章编号:1000-7091(2010)01-0094-05
GeneticDiversityAnalysisofBreadWheat(TriticumaestivumL.)Cultivarsin
FourProvincesofHuang-huai-haiAreaBasedonAgronomicTraits
RENXin-xin, YAOZhan-jun, YUEYan-li, WANGLi
(ColegeofAgronomy, AgriculturalUniversityofHebei, Baoding　071001, China)
Abstract:Analysisofgeneticdiversitychangesincultivatedcropsplaysanimportantroleinplantbreeding.To
understandthegeneticdiversityofbreadwheatcultivarsreleasedinHenanprovince, Hebeiprovince, Shandongprov-
inceandShaanxiprovince, geneticdiversityofatotalof42 wheatcultivarswhichwereregisteredinHuang-huai-hai
areafrom1992to2008wasanalyzedbasedonnineagronomictraits.Theresultsshowedthatamongthenineagronom-
ictraitstested, numberofsterilespikeletshasthelargestvariationwithacoeficientofvariance(CV)of61.39%, ef-
fectivetilernumberandgrainnumberperspikefolowed, whilenumberofthousand-grainweighthasthesmalestvar-
iationwithCVof6.06%.Geneticdiversityindex(H′)ofHenan, Hebei, Shandong, Shaanxiprovincesare1.83, 1.82,
1.73and1.62, withanaveragevalueof1.75.Basedonlongestdistance(Euclideandistance)method, altheculti-
varscanbeclusteredintothreemajorgroups, whilethediscrepancyofthesecondgroupcultivarsandthethirdgroup
cultivarswasnotdistinct.Itindicatedthatthoughthediversityofwheathasbeenimprovedinrecentyears, itisneces-
sarytofurtherbroadenthegeneticbasisforbreedingneeds.Oncharacterselection, itisveryimportanttoselectthe
characterswithobviouscoeficientofvariance;andonbreedselection, weshouldpaymoreatentiononselectingthe
breedswithhighyield, highgrainweightperplantandhighgrainnumberofsingleplant.
Keywords:Wheat(TriticumaestivumL.);Agronomictrait;Geneticdiversity
　　小麦(TriticumaestivumL.)是我国主要的粮食
作物之一。 1949年以来 ,我国的小麦品种经历了
4 ～ 5次大的品种更换[ 1] ,这对提高我国小麦的产量
起到了重要的推进作用 。但近年来品种单产徘徊不
1期 任欣欣等:黄淮海麦区四省份小麦品种的农艺性状及遗传多样性分析 95　
前 ,难以实现突破性的飞跃 ,究其原因与种质资源的
遗传多样性水平较低和品种遗传基础单一有很大关
系 。品种单产要上水平 ,遗传基础是关键 。国际上
几个小麦主产国 ,其小麦品种的遗传丰富度比较
高 [ 2-9] 。陈雪燕等[ 10]分析了陕西省小麦品种株高 、
穗粒数 、千粒重的变异系数和遗传多样性指数 ,变异
系数分别为 11.67, 25.03, 16.23,遗传多样性指数
分别为 3.00, 2.00, 1.97;陈华萍等 [ 11]分析了四川小
麦品种的株高 、穗粒数 、有效小穗数 、千粒重和单株
产量的变异系数 ,分别为 7.40 , 11.7, 27.5, 14.7和
24.9;李勇超 [ 12]的研究 ,黄淮区小麦品种的农艺性
状株高 、穗长 、亩穗数 、分蘖数 、旗叶面积 、抽穗度 、第
一节间长 、千粒重的变异系数分别为:12.9, 15.7 ,
26.76, 38.7, 28.5, 58.2, 18.6, 8.8 ,变幅为:8.8% ～
58.2%,多样性指数分别为:2.09, 2.16, 2.11, 1.90 ,
2.11, 2.07, 2.10, 2.11,变幅为:1.90 ～ 2.16。但需
要指出的是以上研究中没有涉及到包括穗茎节长 、
穗粒重和不孕小穗数的农艺性状 ,因此变异系数和
遗传多样性指数研究不够全面 。
就目前的小麦品种来看 ,其遗传基础较狭窄 ,成
为了育种工作中的主要障碍。本研究以黄淮海麦区
四省份的 42个小麦品种为材料 ,运用变异性分析和
聚类分析[ 13]对小麦的农艺性状和遗传多样性进行
分析 ,以期为更好的选配杂交组合和提高育种成效
提供理论与实际指导 。
1　材料和方法
1.1　材料
本试验所选用的 42个品种 ,为 1992-2008年
在四省审定或者认定的小麦品种 ,由河北农业大学
作物育种中心提供(表 1)。
1.2　试验方法
1.2.1　田间试验设计　田间试验于 2008年 10月
在河北农业大学作物育种中心进行 ,每个品种种植
3行 ,单粒点播 。行长 1 m、株距 10cm、行距 20 cm,
采用完全随机区组设计 ,设 3个重复。试验区周围
设 3行保护行 ,品种为中植 1号 。
1.2.2　农艺性状考察　农艺性状包括株高 、有效分
蘖 、穗茎节长 、主穗长 、主穗有效小穗数 、主穗不孕小
穗数 、主穗粒数 、主穗粒重和千粒重 ,由室内考查
获得。
1.2.3　遗传多样性分析　利用 MicrosoftExcel2003
和 DPSVersion3.01专业版数据处理系统软件进行
分析[ 14] 。利用 MicrosoftExcel软件计算供试材料的
总体平均数(X)和标准差(σ),并根据计算结果将
所有材料划分为 10级 ,按第 1级 [ Xi<(X-2σ)]
到第 10级 [ Xi>(X+2σ)] ,每 0.5σ为一级 ,每一
级的相对频率(Pi)用于计算多样性指数。多样性
指数即 Shannon-Weinerindex(H′)的计算公式 [ 15]如
下:
H′=-∑Pi×lnPi
式中 Pi为某性状第 i级别内材料份数占总份
数的百分比 , Xi为第 i级中的数据。
2　结果与分析
2.1　变异系数分析
供试的 42个小麦品种在所考察的 9个性状之
间存在较大的变异(表 2)。在 9个性状中 ,不孕小
穗数的变异最大(变异系数为 61.39%),其次为有
效分蘖 (21.59%)、穗粒数 (18.85%)和穗粒重
(16.92%);千粒重的变异最小(为 6.06%)。不孕
小穗数的平均值为 1.01个 (变异范围为 0.20 ～
2.40);千粒重的变化范围为 37.68 ～ 51.39 g(平均
为 44.70g)。从这些性状来看 ,不孕小穗数 、有效分
蘖 、主穗粒数和单株粒重的变异系数较大 ,说明可以
通过良种选配和改善栽培措施等方法使这些性状获
得较大程度的提高;而穗长 、穗茎节长的变异系数居
中等水平 ,表明这些性状也可能获得一定程度的改
善;千粒重的变异系数很小 ,表明期望通过育种手段
获得理想目标性状的难度较大 。
2.2　遗传多样性分析
在上述基础上 ,计算了考察性状在不同年代的
Shannon-Weiner指数(表 3)。可以看出 ,所研究小
麦品种各性状的遗传多样性指数变化在 1.62 ～
1.83,平均值为 1.75;所考察的 9个性状中 ,多样性
指数有所差异 ,以穗茎节长的多样性指数最高为
1.94,小穗数的多样性指数最低为 1.66。从研究中
可看出河南 、河北 、山东和陕西四省品种的多样性指
数分别为 1.83, 1.82, 1.73和 1.62 ,以陕西省的多样
性指数最低。其中河南 、河北 、山东和陕西四省品种
的平均株高分别是 60.58, 67.09 , 68.09, 70.22 cm,
这说明所研究的四个省份的小麦品种在产量不断提
高的同时 ,遗传多样性随着株高的降低而增加 。株
高降低可以有效地降低小麦倒伏造成的损失 ,因此
降低小麦品种的株高成为现今小麦育种工作的
关键 。
2.3　供试材料基于农艺性状的聚类分析
本研究采用最长距离法对欧氏距离进行聚类 ,
建立了聚类树状图(图 1)。
96　 华　北　农　学　报 25卷
表 1　本研究所用的小麦品种 、系谱 、来源及审(认)定年限
Tab.1　Thename, pedigree, originandapprovetimeof42 wheatvarietiesusedinthisstudy
序号No. 品种Cultivars 系谱Pedigree 育成省份Origin 审定年限Approvetime
1 石 00-7221 石 91-5029/冀麦 23 河北 2004
2 泰山 23 881414/87616 山东 2004
3 藁优 9618 8515/8901-11-14 河北 2005
4 旱丰 3号 济南 13号 /旱 635 山东 2007
5 西农 988 西农 2208/小偃 22 陕西 2008
6 郑 366 豫麦 47/PH82-2-2 河南 2005
7 西农 811 陕 229/莱州 953 陕西 2008
8 石 00-5111 豫麦 31/石 96-4495 河北 2005
9 石新 616 石新 733/9831 河北 2008
10 良星 99 (济 91102/鲁麦 14)/PH85-16 山东 2004
11 泰山 22 鲁麦 18 /鲁麦 19 山东 2002
12 烟 2801 (宝丰 7228/79东 52)/鲁麦 14 山东 1998
13 石家庄 8号 石 91-5056/石 5144 河北 2001
14 远丰 175 [ 92R149/咸 87(30)F1] /小偃 6号 陕西 2005
15 保 5089 保 1353/91品 9 河北 2006
16 沧麦 119 8341699/CA8694 河北 2005
17 00中 33 鲁麦 15号 /93中 6 河南 2003
18 秦农 142 郑州 8329/植 87135-2-1-2-9 陕西 2005
19 西农 2208 陕 229/(8523/陕 213)F1 陕西 2000
20 冀 7369 冀 92-3235/陕 229 河北 2005
21 烟 239 烟 1602/CA84104 山东 1998
22 邯 6172 4032/中引 1号 河北 2003
23 PH82-2-2 长穗燕麦草 /普通小麦 山东 1992
24 郑农 7号 矮丰 3号 /(孟 201/牛株特)/豫麦 2号 河南 1994
25 石麦 12 石 92-5096/冀麦 23 河北 2004
26 丰舞 981 豫麦 57变异单株系统选择 河南 2004
27 邯 4564 邯 88-6012/石 5144 河北 2006
28 陕 150 [ (中 4/6811F7)/8435-1-1-8] /小偃 6号 陕西 1999
29 洛阳 8716 太谷核不育 河南 2002
30 神麦 1号 豫麦 23/苏麦 3号 河南 2004
31 中育 5号 冀 5418/豫西 832 河南 2001
32 信阳 234 丰抗 29/豫麦 21 河南 2003
33 温 9629 豫麦 21/豫麦 41 河南 2004
34 豫 49-998 温 2540单株选择 河南 2000
35 南阳 996 莱州 953/温 2540 河南 2006
36 济 955159 鲁麦 14/鲁 884187 山东 2003
37 济宁 12 82610/755-1 山东 2005
38 西农 9872 西农 2208/小偃 22 陕西 2006
39 周 8826 偃师 4号 /盘江 3号 河南 1989
40 武农 148 [秦麦 9/82(353)] F1/[ 8701/78(62)46] F6 陕西 2000
41 白硬冬 2号 8901-11-14/淮沙 8455 河北 2003
42 漯麦 4号 矮早 781/80(6)-3-3-10 河南 2003
表 2　42个小麦品种主要农艺性状表现
Tab.2　Statisticdataforagronomictraitsof42 wheatcultivarstested
性状
Trait
株高 /cm
Plantheight
有效分蘖数
No.of
efective
tilers
穗茎节长
Length
ofspike
neck
穗长 /cm
Spike
length
不孕小穗数
No.of
sterile
spikelets
有效小穗数
No.of
efective
spikelets
perear
穗粒数
No.of
kernels
perspike
单株粒重 /g
Grainweight
perplant
千粒重 /g
Thousand
-grain
weight
最大值 Max 80.21 11.23 33.51 11.01 2.40 20.60 58.40 2.76 51.39
最小值 Min 53.38 5.20 19.20 5.78 0.20 13.20 27.20 1.23 37.68
平均值 Mean 65.24 6.90 25.62 7.61 1.01 16.95 43.29 1.95 44.70
极差 Range 26.83 6.03 14.31 5.23 2.00 7.40 31.20 1.53 13.71
方差 Variance 37.85 2.23 10.49 1.40 0.38 3.02 66.61 0.11 7.35
标准差 S 6.51 1.49 3.24 1.18 0.62 1.74 8.16 0.33 2.71
变异系数 /%CV 9.43 21.59 12.65 16.45 61.39 10.27 18.85 16.92 6.06
1期 任欣欣等:黄淮海麦区四省份小麦品种的农艺性状及遗传多样性分析 97　
表 3　不同省份品种的多样性指数(H′)变化
Tab.3　 Comparisongeneticdiversityindex(H′)forwheatcultivarsindifferentprovinces
省份
Provinces
株高
Plant
height
有效分蘖数
No.of
effective
tillers
穗茎节长
Lengthof
spikeneck
穗长
Spike
length
不孕小穗数
No.of
sterile
spikelets
小穗数
No.of
spikelets
perear
穗粒数
No.of
kernels
perspike
单株粒重
Grain
weight
perplant
千粒重
Thousand
-grain
weight
平均值
Average
河南 Henan 1.94 1.68 1.96 2.04 2.00 1.53 1.75 1.90 1.68 1.83
河北 Hebei 1.90 1.58 1.98 1.90 1.62 1.82 1.78 1.98 1.78 1.82
山东 Shangdong 1.89 1.89 1.89 1.52 1.43 1.68 1.73 1.73 1.83 1.73
陕西 Shaanxi 1.24 1.56 1.91 1.32 1.73 1.61 1.73 1.73 1.73 1.62
平均值 Average 1.74 1.68 1.94 1.70 1.70 1.66 1.75 1.84 1.76 1.75
欧式距离
Euclideandistance
图 1　小麦品种基于农艺性状的聚类树状图
Fig.1　Dendrogramofthewheatvarieties
basedonagronomictraits
在欧氏距离为 7.5时可将 42份小麦品种划分
为 3大类群:第 Ⅰ类群包含 2个品种 ,即 2008年审
定的西农 988和西农 811,其平均株高为 79.04cm,
高于第 Ⅱ类群 (64.36 cm)和第 Ⅲ类群(64.75 cm)
的平均株高;第Ⅲ类群不孕小穗数的 1.29个高于第
Ⅰ类群和第 Ⅱ类类群不孕小穗数的 1.10个和 0.73
个;第 Ⅰ类群的千粒重(47.79g)分别高于第 Ⅱ大类
群(45.56g)和第 Ⅲ类群(43.52 g);第 Ⅱ类群的单
株粒重(2.20 g)高于第Ⅰ类群类(2.05 g)和第 Ⅲ类
群(1.69 g);从图 1可以看出 ,邯 6172和石新 616
两个品种的遗传距离最近 ,从系谱上来看父母本的
地理来源较近 ,均为河北省选育的品种;而第 Ⅰ类群
的两个品种均为陕西省选育 ,可见同一省内的品种
遗传基础比较狭窄 。
3　讨论
丰富的遗传多样性是品种选育的物质基础。本
研究对我国四省份近十几年的 42份小麦品种的 9
个农艺性状进行了调查 ,并根据品种性状间的相似
性(欧氏距离)进行了聚类 。从所考察的农艺性状
可以看出 ,不孕小穗数 、有效分蘖 、主穗粒数和单株
粒重的变异系数较大 ,穗长 、穗茎节长的变异系数居
中等水平 ,千粒重的变异系数很小 ,这说明可以通过
良种选配和改善栽培措施等方法使不孕小穗数 、有
效分蘖 、主穗粒数和单株粒重的变异系数获得较大
程度的提高 ,穗长 、穗茎节长的变异系数也可能获得
一定程度的改善 ,而期望通过育种手段获得理想的
千粒重性状的难度较大 。
从所研究的农艺性状来看 ,河南和河北省的遗
传多样性指数较大 ,其遗传资源相对较为丰富 。这
对小麦育种及品种改良提供了较大的空间 ,可以通
过对这些决定产量和品质的农艺性状的改善 ,从而
达到改良的目的。另外 ,数据表明河南 、河北 、山东
和陕西四省的小麦平均株高依次升高 ,所述四省的
小麦品种遗传多样性指数依次降低 。株高降低可以
有效地减少小麦倒伏造成的损失 ,因此降低小麦品
种的株高成为现今小麦育种工作的关键[ 16] 。此外 ,
所得到的河南 、河北 、山东和陕西四省品种的多样性
指数分别为 1.82, 1.82 , 1.73和 1.62,平均多样性指
数为 1.75,与陈雪燕和李勇超等所得的小麦品种遗
传多样性指数相比有所偏低 。这与保定地区的温
度 、降雨量 、作物育种中心的地理环境有很大的关
系 ,更说明要把其他省份的优良品种推广到当地并
发挥其最大的优势仍需育种专家不断的努力 。
最后 ,聚类分析的结果表明 ,在欧氏距离 7.5处
42份品种可聚为 3类。其中第 Ⅱ大类聚集了 20个
品种 ,第Ⅲ大类聚集了 20个品种 ,分别占 42个品种
98　 华　北　农　学　报 25卷
的 47.6%和 47.6%,这反映出各省小麦品种的遗传
基础较为狭窄。另外也注意到聚类结果与其地理来
源有一定得相关性 ,一般来源于同一个省份材料间
的遗传距离相对较小 ,这与前人对小麦近缘种 [ 17, 18]
农艺性状的研究结果比较一致 。通过对株高 、有效
分蘖 、穗茎节长 、主穗长 、主穗有效小穗数 、主穗不孕
小穗数 、主穗粒数 、主穗粒重和千粒重等性状进行研
究 ,为今后黄淮海地区小麦产量 、品质 、抗病性 、抗逆
性等性状改良提供了借鉴 。
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