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作物杂志,2025, 第6期: 148–155 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2025.06.018

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

黄淮冬麦区北片冬小麦产量和品质性状的综合分析

陈志豪1,2(), 王婷1,2, 常旭虹1, 王艳杰1, 刘希伟1, 杨玉双1, 王玉娇1,2, 王德梅1(), 赵广才1()   

  1. 1 中国农业科学院作物科学研究所/农业农村部作物生理生态重点实验室， 100081， 北京
    2 新疆农业大学农学院， 830000， 新疆乌鲁木齐
  • 收稿日期:2025-01-02 修回日期:2025-01-04 出版日期:2025-12-15 发布日期:2025-12-12
  • 通讯作者: 王德梅，主要从事作物栽培与生理研究，E-mail：dmwang312@163.com；赵广才为共同通信作者，主要从事小麦栽培理论与技术研究，E-mail：zhaogc1@163.com
  • 作者简介:陈志豪，主要从事小麦籽粒研究，E-mail：18399599296@163.com
  • 基金资助:
    国家现代农业产业技术体系专项(CARS-03);国家重点研发计划项目(2016YFD0300407)

Comprehensive Analysis of Yield and Quality Traits of Wheat Lines in the Northern Huang-Huai Winter Wheat Region

Chen Zhihao1,2(), Wang Ting1,2, Chang Xuhong1, Wang Yanjie1, Liu Xiwei1, Yang Yushuang1, Wang Yujiao1,2, Wang Demei1(), Zhao Guangcai1()   

  1. 1 Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Crop Physiology and Ecology, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100081, China
    2 College of Agronomy, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830000, Xinjiang, China
  • Received:2025-01-02 Revised:2025-01-04 Online:2025-12-15 Published:2025-12-12

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8

摘要：

为了解黄淮冬麦区北片不同生态环境对冬小麦农艺和品质性状的影响，以24个新育成小麦品系为材料，分别种植于河北省、山东省和山西省共计7个试点，利用主成分分析和聚类分析对参试品系的8个农艺性状和3个品质性状进行综合分析。结果表明，除籽粒硬度外，其他10个性状变异系数的品系均值皆高于环境均值；环境、基因型、环境与基因型互作对11个性状的影响均达到极显著水平。前5个主成分的累计贡献率达82.67%，根据贡献率的高低转化为粒重特性因子、穗粒数因子、籽粒蛋白质含量因子、磨粉品质因子和株高因子。环境聚类图中，在欧氏距离5.0处可将试点分为3类，第Ⅰ类环境成穗率、穗数和籽粒产量最高。品系聚类图中，在欧氏距离7.0处可将参试品系分为3类，第Ⅰ类群含9个品系，其千粒重、粒长、粒宽、籽粒硬度和籽粒蛋白质含量最高，但穗数、成穗率和籽粒产量最低；第Ⅱ类群含4个品系，其穗粒数、株高和土壤容重最高，穗数、成穗率和籽粒产量较高，但千粒重、粒长、粒宽和籽粒硬度最低；第Ⅲ类群含11个品系，其穗数、成穗率和籽粒产量最高，但穗粒数和籽粒蛋白质含量最低。综合丰产性和稳产性，冀麦340最优，接近理想品系，SH478、SH6099、济农160026、冀麦106、山农651545、山农QH005、石17-50514和中麦98较好，以上结果可为黄淮冬麦区北片冬小麦品系选育提供种质资源和实践指导。

关键词: 冬小麦, 农艺性状, 品质性状, 主成分分析, 聚类分析

Abstract:

In order to understand the effects of different ecological environments on agronomic and quality traits of winter wheat in the northern Huanghuai Winter Wheat region, 24 newly developed wheat lines were used as materials and planted in seven test sites across Hebei, Shandong, and Shanxi provinces. A comprehensive analysis of eight agronomic traits and three quality traits of these tested lines was conducted using principal component analysis and cluster analysis. The results showed that except for grain hardness, the mean coefficient of variation for the other ten traits across lines was higher than that across environments; the effects of environment, genotype, and environment×genotype on all 11 measured traits reached highly significant levels. The cumulative contribution rate of the first five principal components reached 82.67%, and these were transformed into factors for grain weight, grains per spike, grain protein content, milling quality, and plant height according to their contribution rates. In the environmental cluster analysis, the seven test sites could be divided into three categories at a Euclidean distance of 5.0. Category I was characterized by the highest percentage of effective tillers, spike number, and grain yield. In the cluster analysis of lines, the tested lines could be divided into three groups at a Euclidean distance of 7.0. Group I comprised nine lines, exhibited the highest 1000-grain weight, grain length, grain width, grain hardness, and grain protein content, but the lowest spike number, percentage of effective tillers, and grain yield; group Ⅱ comprised four lines, characterized by the highest grains per spike, plant height, and soil bulk density, and relatively high spike number, percentage of effective tillers, and grain yield, but the lowest 1000-grain weight, grain length, grain width, and grain hardness; group Ⅲ comprised 11 lines, which showed the highest spike number, percentage of effective tillers, and grain yield, but the lowest grains per spike and grain protein content. Considering both yield potential and stability, Jimai 340 was the optimal line, approaching an ideal line, while SH478, SH6099, Jinong 160026, Jimai 106, Shannong 651545, Shannong QH005, Shi 17-50514, and Zhongmai 98 performed well. These results can provide germplasm resources and practical guidance for winter wheat selection and breeding in the northern Huanghuai Winter Wheat region.

Key words: Winter wheat, Agronomic traits, Quality traits, Principal component analysis, Cluster analysis

表1

试验地点经纬度及海拔

编号
Code		 试验地点
Test site		 经度
Longitude		 纬度
Latitude		 海拔
Altitude (m)
E1 山东德州 116°20′ E 37°21′ N 24.0
E2 河北高邑 114°36′ E 37°38′ N 44.5
E3 山西临汾 112°12′ E 36°09′ N 499.0
E4 山东临沂 118°26′ E 35°01′ N 65.5
E5 山东泰安 116°52′ E 35°58′ N 80.0
E6 河北邢台 114°39′ E 37°06′ N 45.0
E7 山西盐湖 111°01′ E 35°02′ N 376.0

表2

供试材料

编号
Code		 品系
Line		 编号
Code		 品系
Line		 编号
Code		 品系
Line
BP01 GY17050 BP09 济农112 BP17 山农QH005
BP02 GY18180 BP10 济农160026 BP18 石17-50514
BP03 SH3566 BP11 济农Y47 BP19 中麦108
BP04 SH478 BP12 冀麦106 BP20 中麦181
BP05 SH6099 BP13 冀麦340 BP21 中麦7068
BP06 SN676 BP14 金来33 BP22 中麦7138
BP07 航麦2087 BP15 山农651545 BP23 中麦815
BP08 航麦902 BP16 山农710094 BP24 中麦98

图1

参试品系11个性状的变异系数 PH：株高，GL：粒长，GW：粒宽，TGW：千粒重，GPS：穗粒数，SN：穗数，ETP：成穗率，SBD：土壤容重，GH：籽粒硬度，GPC：籽粒蛋白质含量，GY：籽粒产量。◆为异常值。下同。

图2

不同环境下小麦11个性状的变异系数

表3

籽粒产量和性状的双因素方差分析

性状
Trait		 F值F-value 贡献率Contribution rate (%)
环境
Environment		 基因型
Genotype		 环境×基因型
Environment×Genotype		 环境
Environment		 基因型
Genotype		 环境×基因型
Environment×Genotype
株高PH 2810.2** 630.5** 38.8** 45.5 39.1 14.5
粒长GL 139.8** 31.8** 3.6** 32.6 28.4 19.3
粒宽GW 148.9** 23.0** 6.4** 32.3 19.2 31.7
千粒重TGW 569.0** 155.5** 13.3** 37.3 39.1 20.0
穗粒数GPS 1208.6** 73.9** 20.9** 59.5 14.0 23.6
穗数SN 1682.4** 44.4** 22.6** 69.3 7.0 21.4
成穗率ETP 623.8** 52.2** 31.8** 38.7 12.4 45.3
土壤容重SBD 904.2** 192.5** 38.2** 35.0 28.6 34.1
籽粒硬度GH 49.1** 408.2** 18.3** 2.4 74.9 20.1
籽粒蛋白质含量GPC 1086.6** 123.4** 22.3** 51.1 22.2 24.1
籽粒产量GY 1916.1** 16.5** 5.8** 88.4 2.9 6.1

表4

小麦11个性状的主成分分析

性状Trait PC1 PC2 PC3 PC4 PC5
株高PH -0.279 -0.247 -0.073 -0.196 0.649
粒长GL 0.423 0.008 -0.211 -0.230 0.233
粒宽GW 0.313 0.246 0.294 0.129 -0.234
千粒重TGW 0.463 0.261 0.047 -0.060 0.277
穗粒数GPS 0.002 -0.610 0.200 0.258 -0.227
穗数SN -0.391 0.387 -0.053 -0.172 -0.003
成穗率ETP -0.361 0.414 0.187 -0.078 0.004
土壤容重SBD -0.325 0.093 -0.084 0.584 0.045
籽粒硬度GH 0.200 0.271 0.086 0.612 0.332
籽粒蛋白质含量GPC 0.016 -0.074 -0.655 0.262 0.143
籽粒产量GY -0.055 -0.172 0.583 0.041 0.457
特征值Eigenvalue 3.35 1.97 1.70 1.15 0.92
贡献率Contribution rate(%) 30.43 17.90 15.50 10.49 8.35
累计贡献率Cumulative contribution (%) 30.43 48.33 63.83 74.32 82.67

图3

不同试点的聚类分析

表5

不同类别环境的性状

类别
Type		 株高
PH (cm)		 粒长
GL (mm)		 粒宽
GW (mm)		 千粒重
TGW (g)		 穗粒数
GPS		 穗数
SN (×104/hm2)		 成穗率
ETP (%)		 土壤容重
SBD (g/L)		 籽粒硬度
GH		 籽粒蛋白质含量
GPC (%)		 籽粒产量
GY (kg/hm2)
Ⅰ 82.4 5.7 2.9 43.7 35.1 835.5 50.3 827.3 64.0 12.1 10 914.5
Ⅱ 79.8 6.2 3.2 45.5 34.0 664.5 43.1 815.8 62.5 11.8 8965.4
Ⅲ 71.6 6.1 3.1 48.3 38.1 562.5 45.4 824.1 64.4 13.6 7309.6

图4

不同小麦品系的聚类分析

表6

基于品系划分的不同类群性状

类群
Group		 株高
PH (cm)		 粒长
GL (mm)		 粒宽
GW (mm)		 千粒重
TGW (g)		 穗粒数
GPS		 穗数
SN (×104/hm2)		 成穗率
ETP (%)		 土壤容重
SBD (g/L)		 籽粒硬度
GH		 籽粒蛋白质含量
GPC (%)		 籽粒产量
GY (kg/hm2)
Ⅰ 76.4 6.3 3.2 47.6 35.2 651.0 42.9 813.3 64.5 12.3 8922.6
Ⅱ 82.3 6.0 3.0 41.3 36.7 682.5 45.0 824.3 56.4 12.1 9018.5
Ⅲ 79.9 6.1 3.1 45.7 33.7 690.0 45.5 821.0 64.2 12.0 9072.4

图5

丰产性和稳定性的GGE双标图

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