張婷，師志剛，王根平，高翔，夏雪巖，楊偉紅，張喜瑞，田曉建，程汝宏，刁現(xiàn)民

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華北夏谷區(qū)2001—2015年谷子育種變化

張婷1，師志剛1，王根平1，高翔1，夏雪巖1，楊偉紅1，張喜瑞1，田曉建1，程汝宏1，刁現(xiàn)民2

（1河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所/國家谷子改良中心/河北省雜糧研究實(shí)驗(yàn)室，石家莊 050035；2中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，北京100081）

對(duì)華北夏谷區(qū)近15年谷子區(qū)域試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，探討谷子育種變化趨勢(shì)，為谷子品種改良提供參考。利用2001—2015年華北夏谷區(qū)參試品種的主要農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)，研究其變化規(guī)律；以通過鑒定的51個(gè)育成品種為材料進(jìn)行分析，并與15年間華北地區(qū)谷子生長(zhǎng)季6—9月份氣候因素進(jìn)行相關(guān)分析，梳理通過鑒定的51個(gè)品種的類型。2001—2015年華北夏谷區(qū)區(qū)域試驗(yàn)參試品種各農(nóng)藝性狀在年度間變異較大，隨著年份的推移，產(chǎn)量、生育期、株高、穗長(zhǎng)、單穗重和穗粒重持續(xù)增加，千粒重基本不變，公頃穗數(shù)略有下降。51個(gè)通過鑒定品種的整體變化趨勢(shì)與所有參試品種的變化趨勢(shì)基本一致。51個(gè)通過鑒定品種間產(chǎn)量、生育期、株高、穗長(zhǎng)、千粒重和公頃穗數(shù)差異極顯著，單穗重、穗粒重和出谷率差異不顯著。華北夏谷區(qū)谷子生育期氣候趨向于暖濕的變化趨勢(shì)。通過鑒定的品種產(chǎn)量和生育期、單穗重、穗粒重呈極顯著正相關(guān)，與最低溫、降水量呈極顯著負(fù)相關(guān)。最低溫、最高溫、降水量、生育期、穗粒重、出谷率決定谷子產(chǎn)量85.17%的變異。對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)較大且為負(fù)效應(yīng)的是最低溫，為正效應(yīng)的是最高溫。近幾年谷子育種水平有所提高，品種類型較豐富多樣，抗除草劑品種和優(yōu)質(zhì)米類型逐漸增多，反映了輕簡(jiǎn)栽培和優(yōu)質(zhì)是目前的主要育種方向。但是以冀谷19、豫谷1、冀谷25等3個(gè)主干品種為親本來源的品種數(shù)為26個(gè)，占雜交選育品種的57.8%，育成品種親本范圍相對(duì)較窄的問題越來越嚴(yán)重。2001—2015年華北夏谷區(qū)區(qū)域試驗(yàn)育成品種產(chǎn)量有所提高，品種類型較豐富多樣，育種水平取得一定的進(jìn)步。然而，造成產(chǎn)量顯著差異的原因主要取決于氣候因素，而且品種培育的親本選擇狹窄可能是育種突破的關(guān)鍵瓶頸。在今后的育種過程中，要從親本創(chuàng)制和選擇著手，豐富親本類型；提高品種穗粒重和出谷率，以適應(yīng)氣候變化，提高夏谷產(chǎn)量。

華北夏谷區(qū)；谷子；育種變化；氣候變化；產(chǎn)量

0 引言

【研究意義】谷子（Beauv.）是中國起源的古老作物，在旱作物生態(tài)農(nóng)業(yè)和膳食結(jié)構(gòu)多樣性中具有不可或缺的作用，也是北方種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中替代玉米的主要作物。20世紀(jì)90年代，王殿瀛等[1]根據(jù)中國谷子生產(chǎn)形勢(shì)的變化，在原東北春谷區(qū)、華北平原區(qū)、內(nèi)蒙古高原區(qū)和黃河中上游黃土高原區(qū)4個(gè)產(chǎn)區(qū)劃分的基礎(chǔ)上，依據(jù)谷子播種期和熟性將谷子主產(chǎn)區(qū)劃分為5大區(qū)：春谷特早熟區(qū)、春谷早熟區(qū)、春谷中熟區(qū)、春谷晚熟區(qū)和夏谷區(qū)。華北夏谷區(qū)以河北、河南、山東、北京、天津，以及鄰近的遼寧省南部地區(qū)為主，根據(jù)中國種植業(yè)信息網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，華北夏谷區(qū)2001年播種面積39.12×104hm2，占全國面積的34.07%，產(chǎn)量88.1×104t，占全國產(chǎn)量的44.81%；2015年播種面積20.33×104hm2，占全國面積的24.22%，產(chǎn)量58.8×104t，占全國產(chǎn)量的29.90%，是谷子的重要產(chǎn)區(qū)，也是近年來播種面積變化較大的地區(qū)。華北夏谷區(qū)是谷子育種進(jìn)步最顯著的地區(qū)，最早利用雜交育種的方法培育新品種并在20世紀(jì)80年代初期培育了具有突破性意義的豫谷1號(hào)[2]。農(nóng)作物品種的區(qū)域試驗(yàn)是品種審定推廣的重要依據(jù)，參試品種的產(chǎn)量、品質(zhì)和農(nóng)藝性狀表現(xiàn)代表著一定時(shí)期育種研究與生產(chǎn)的水平[3]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】現(xiàn)有對(duì)谷子區(qū)域試驗(yàn)方面的研究，主要利用某一年或某幾年的數(shù)據(jù)，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析、通徑分析、灰色布局分析、GGE雙標(biāo)圖評(píng)價(jià)等方法對(duì)谷子產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析[4-8]。關(guān)于氣候變化對(duì)產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的影響，對(duì)冬小麥和春玉米研究較多[9-14]，而谷子方面的研究較少。氣候暖干化是甘肅各區(qū)域現(xiàn)代氣候變化的主要特征，該區(qū)谷子產(chǎn)量與溫度、降水量呈顯著相關(guān)性，旱作區(qū)谷子產(chǎn)量隨生育關(guān)鍵期內(nèi)氣溫增高、降水量增多而提高，河西走廊綠洲灌區(qū)谷子產(chǎn)量隨氣溫增高而提高[15]。通過對(duì)華北夏谷區(qū)主要谷子品種進(jìn)行系譜追蹤及遺傳分析[16]，發(fā)現(xiàn)品種間親緣關(guān)系較狹窄。2001年種子法實(shí)施后，谷子被列入非審定作物，全國農(nóng)技中心組織了全國谷子區(qū)域試驗(yàn)，積累了從2001年到2015年完整的谷子區(qū)試數(shù)據(jù)資料?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】前人對(duì)谷子區(qū)域試驗(yàn)的研究，主要利用某一年或某幾年的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)性不強(qiáng)，而且大多數(shù)沒有考慮到氣候因素的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究以2001—2015年所有華北夏谷區(qū)通過鑒定的51個(gè)育成品種為材料，結(jié)合氣候變化，探討其性狀變化規(guī)律和類型特點(diǎn)，進(jìn)而為華北夏谷區(qū)更好地開展區(qū)域試驗(yàn)、提高新品種培育水平提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

數(shù)據(jù)來源于2001—2015年華北夏谷區(qū)谷子區(qū)域試驗(yàn)總結(jié)。參加區(qū)域試驗(yàn)的品種數(shù)累計(jì)128個(gè)，其中，包括2001—2007年的對(duì)照品種豫谷5號(hào)，2007—2015年的對(duì)照品種冀谷19。2001—2015年通過鑒定的品種累計(jì)51個(gè)（電子附表1）。氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)“中國地面國際交換站氣候資料月值數(shù)據(jù)集”河北、山東、河南、北京、錦州18個(gè)氣象站2001—2015年谷子生長(zhǎng)季6—9月的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.2 方法

利用Excel（2013）對(duì)2001—2015年所有參試品種的主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行匯總，并與對(duì)照豫谷5號(hào)和冀谷19進(jìn)行對(duì)比分析。采用DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果

2.1 2001—2015年夏谷區(qū)參試品種主要性狀的變化

2001—2015年夏谷區(qū)參試品種累計(jì)128個(gè)，將這些品種的主要性狀均值和變幅進(jìn)行匯總（表1），結(jié)果表明，公頃產(chǎn)量變異范圍為4 126.95—5 871.00 kg·hm-2，平均為4 898.40 kg·hm-2；生育期變異范圍為83—93 d，平均為88 d；株高變異范圍為104.17—130.49 cm，平均為120.44 cm；穗長(zhǎng)變異范圍17.54—20.36 cm，平均為18.96 cm；單穗重變異范圍11.84—22.65 g，平均為14.67 g；穗粒重變異范圍9.76—18.69 g，平均為11.97 g；千粒重變異范圍為2.69—2.97 g，平均為2.81 g；公頃穗數(shù)變異范圍為52.05萬—70.35萬株，平均為62.40萬株?？梢?，參試品種之間各農(nóng)藝性狀在年度間變異較大，隨著年份的推移，產(chǎn)量、生育期、株高、穗長(zhǎng)、單穗重和穗粒重持續(xù)增加，千粒重基本不變，略有下降，公頃穗數(shù)下降。

2.2 2001—2015年通過鑒定品種的性狀變化

2001—2015年夏谷區(qū)51個(gè)品種通過國家谷子品種鑒定委員會(huì)的鑒定。以通過鑒定的51個(gè)品種的性狀表現(xiàn)數(shù)據(jù)為材料進(jìn)行分析（表2），公頃產(chǎn)量變異范圍為4 152.75—6 015.00 kg·hm-2，冀谷30最低，豫谷25最高，平均為5 139.74 kg·hm-2；生育期變異范圍為81—95 d，冀谷30最短，冀谷36最長(zhǎng)，平均為89 d；株高變異范圍為104.30—140.38 cm，豫谷11最低，豫谷26最高，平均為122.16 cm；穗長(zhǎng)變異范圍為17.42—22.16 cm，中谷1最低，冀谷37最高，平均為19.24 cm；單穗重變異范圍為11.40—19.85 g，冀鄉(xiāng)1號(hào)最低，豫谷18最高，平均為15.27 g；穗粒重變異范圍為9.40—16.94 g，冀鄉(xiāng)1號(hào)最低，豫谷18最高，平均為12.63 g；千粒重變異范圍為2.41—3.11 g，冀谷30最低，保谷21最高，平均為2.81 g；公頃穗數(shù)變異范圍為52.50萬—67.35萬株，冀谷34最少，滄谷4號(hào)最多，平均為61.21萬株；出谷率變異范圍為76.85%—85.93%，豫谷11最低，冀谷31最高，平均為83.71%；增產(chǎn)點(diǎn)率變異范圍為35.29%—100.00%，冀創(chuàng)1最低，豫谷18最高，平均為77.96%。這51個(gè)品種的整體變化趨勢(shì)與所有參試品種的變化趨勢(shì)基本一致。而且，與所有參試品種相比，51個(gè)通過鑒定品種的產(chǎn)量、生育期、株高、穗長(zhǎng)、單穗重和穗粒重提高，千粒重不變，公頃穗數(shù)下降。方差分析結(jié)果顯示，51個(gè)品種間產(chǎn)量、生育期、株高、穗長(zhǎng)、千粒重和公頃穗數(shù)差異極顯著，單穗重、穗粒重和出谷率差異不顯著。

自2001年開始，15年間華北地區(qū)谷子生長(zhǎng)季6—9月份平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫為線性遞增趨勢(shì)；降水量波動(dòng)變化，整體呈上升趨勢(shì)；華北夏谷區(qū)的谷子生育期平均溫度（Tavg）、最高溫度（Tmax）和最低溫度（Tmin）年平均分別上升0.020℃、0.004℃和0.035℃，降水量年平均上升0.7 mm（圖1），說明華北夏谷區(qū)谷子生育期氣候趨向于暖濕的變化趨勢(shì)。

育成品種主要農(nóng)藝性狀與氣候因素的相關(guān)分析結(jié)果表明（表3），產(chǎn)量和生育期、單穗重、穗粒重呈極顯著正相關(guān)，和最低溫、降水量極顯著負(fù)相關(guān)。相關(guān)分析雖可說明各性狀和產(chǎn)量的緊密關(guān)系，但不能從本質(zhì)上揭示其內(nèi)部的調(diào)控關(guān)系，因此以4個(gè)氣候因素和7個(gè)農(nóng)藝性狀為自變量（X），單位面積產(chǎn)量為因變量（），通過多元逐步回歸和通徑分析，探討關(guān)鍵因子對(duì)單位面積產(chǎn)量的直接與間接效應(yīng)大小，以明確這些重要因子對(duì)單位面積產(chǎn)量起到的真正調(diào)控作用[14]。建立了產(chǎn)量與其他性狀的最優(yōu)回歸模型。=3367.16633-831.88108401+485.08516182- 8.3554127663+26.4703226445+73.213176529+ 21.70449771012（=0.9229，2=0.8517，=42.1247，=0.0000）。多元回歸分析表明，最低溫（1）、最高溫（2）、降水量（3）、生育期（5）、穗粒重（9）、出谷率（12）決定產(chǎn)量85.17%的變異。通徑分析結(jié)果表明，6個(gè)氣候和農(nóng)藝性狀因子對(duì)產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)由大到小依次為：最低溫（-0.773）＞最高溫（0.400）＞穗粒重（0.333）＞降水量（-0.272）＞生育期（0.193）＞出谷率（0.115），說明對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)較大且為負(fù)效應(yīng)的是最低溫，為正效應(yīng)的是最高溫。

圖1 華北地區(qū)谷子生長(zhǎng)季6-9月份氣溫和降水量變化（2001-2015）

表1 2001—2015年夏谷區(qū)參試品種主要性狀

表2 育成品種主要農(nóng)藝性狀分析

產(chǎn)量排前十位的鑒定品種穗粒重和出谷率較大、生育期較長(zhǎng)，主要分為3個(gè)類型：一是株高或穗長(zhǎng)較大的中高稈大穗品種，如冀谷37、豫谷25、豫谷26和冀谷36；二是增產(chǎn)點(diǎn)率高的適應(yīng)性較好品種，如中谷2和滄谷7號(hào)；三是穗子不大、出谷率高的品種，如濟(jì)谷19、濟(jì)谷18、保谷21和冀谷35。冀谷19是這15年來優(yōu)質(zhì)品種的代表，增產(chǎn)點(diǎn)率較高，2007年開始作為區(qū)試對(duì)照。華北夏谷這15年最被認(rèn)可的突破性品種是豫谷18，該品種產(chǎn)量5 398.65 kg·hm-2，生育期88 d，株高119.64 cm，穗長(zhǎng)18.99 cm，單穗重19.85 g，穗粒重16.94 g，千粒重2.56 g，增產(chǎn)點(diǎn)率100.00%。整體表現(xiàn)中矮稈、出谷率好，穗粒重和增產(chǎn)點(diǎn)率在所有育成品種中是最高的，千粒重較低。另一個(gè)中矮稈的代表性品種中谷2，雖然生育期較長(zhǎng)，但是與豫谷18一樣，穗粒重較高，增產(chǎn)點(diǎn)率高，千粒重較低。首個(gè)兼抗咪唑乙煙酸與拿捕凈的品種冀谷35，適合輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)，出谷率較高。這3個(gè)品種在通過鑒定的品種中綜合性狀優(yōu)良，代表著夏谷育種的方向。

表3 2001—2015年育成品種主要農(nóng)藝性狀與氣候因素的相關(guān)性分析

*表示在< 0.05水平差異顯著，**表示在< 0.01水平差異極顯著。1：最低氣溫；2：最高氣溫；3：降水量；4：平均氣溫；5：生育期；6：株高；7：穗長(zhǎng)；8：?jiǎn)嗡胫兀?：穗粒重；10：千粒重；11：公頃穗數(shù)；12：出谷率；：產(chǎn)量

* and ** correlation coefficient significant at 0.05 and 0.01 levels.1: Lowest temperature;2: Highest temperature;3: Precipitation;4: The average temperature;5: Growth period;6: Plant height;7: Panicle length;8: Panicle weight;9: Panicle grain weight;10: 1000-grain weight;11: Panicle numbers per hectare;12:Percentage of grain weight per panicle;: Yield

2.3 2001—2015年育成品種的類型分析

從品種類型看，51個(gè)通過鑒定的品種中，一級(jí)優(yōu)質(zhì)米17個(gè)，占33.3%；糯質(zhì)3個(gè)，占5.8%；灰米1個(gè)，占2.0%；抗除草劑13個(gè)，占25.5%，其中，抗拿捕凈除草劑10個(gè)，抗咪唑乙煙酸除草劑1個(gè)，兼抗拿捕凈、阿特拉津除草劑1個(gè)，兼抗拿捕凈、咪唑乙煙酸除草劑1個(gè)。

從選育單位來看，保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成品種4個(gè)，占7.84%；滄州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院5個(gè)，占9.80%；河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作所4個(gè)，占7.84%；山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所6個(gè)，占11.76；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所2個(gè)，占3.92%；安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院11個(gè)，占21.57%；河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所19個(gè)，占37.25%?？梢姡碴柺修r(nóng)業(yè)科學(xué)院和河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所在華北夏谷區(qū)育種水平較高，一半以上的品種由這兩個(gè)單位育成。

從親本來源看，51個(gè)品種中僅有1個(gè)為輻射誘變，占2.0%；有5個(gè)品種來自目標(biāo)性狀基因庫，占9.8%；其余45個(gè)品種均為雜交育種選育而成，占88.2%。在雜交選育的45個(gè)品種中，直接或間接選擇冀谷19為親本的品種13個(gè)，占28.9%；以豫谷1為親本的品種8個(gè)，占17.8%；以冀谷25為親本來源的品種5個(gè)，占11.1%。以冀谷19、豫谷1和冀谷25 等3個(gè)主干品種為親本來源的品種達(dá)26個(gè)，占雜交選育品種數(shù)的57.8%，育成品種的親本范圍相對(duì)較窄。

3 討論

2001—2015年華北夏谷區(qū)谷子區(qū)域試驗(yàn)參試品種各農(nóng)藝性狀在年度間變異較大，隨著年份的推移，產(chǎn)量、生育期、株高、穗長(zhǎng)、單穗重和穗粒重持續(xù)增加，千粒重基本不變，略有下降，公頃穗數(shù)下降。51個(gè)通過鑒定品種的整體變化趨勢(shì)與所有參試品種的變化趨勢(shì)基本一致。與所有參試品種相比，51個(gè)通過鑒定品種的產(chǎn)量、生育期、株高、穗長(zhǎng)、單穗重和穗粒重提高，千粒重不變，公頃穗數(shù)下降。方差分析結(jié)果顯示，51個(gè)品種間產(chǎn)量差異極顯著，可見，15年來產(chǎn)量有了一定程度的提高。育成品種主要農(nóng)藝性狀與氣候因素的多元逐步回歸和通徑分析結(jié)果表明，最低溫、最高溫、降水量、生育期、穗粒重、出谷率決定產(chǎn)量85.17%的變異，這6個(gè)因子對(duì)產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)由大到小依次為：最低溫（-0.773）＞最高溫（0.400）＞穗粒重（0.333）＞降水量（-0.272）＞生育期（0.193）＞出谷率（0.115）?？梢?，對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)較大的6個(gè)因子中，有最低溫、最高溫、降水量3個(gè)氣象因素，而且最低溫的負(fù)效應(yīng)在所有因子中貢獻(xiàn)是最大的。另外3個(gè)農(nóng)藝性狀因子中，穗粒重和出谷率在51個(gè)品種間差異不顯著；生育期雖然在51個(gè)品種間差異顯著，但是與降水量極顯著負(fù)相關(guān)，而且在6個(gè)因子中對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)較小。因此，筆者認(rèn)為雖然15年來產(chǎn)量水平有所提高，但是造成產(chǎn)量提高的原因主要取決于氣候因素。

欒素榮等[4]認(rèn)為穗粒重、單穗重、出谷率和穗粗4個(gè)性狀對(duì)產(chǎn)量影響較大。趙禹凱等[5]認(rèn)為，穂粒重、單穂重和畝穂數(shù)是谷子單株產(chǎn)量的主要因素。本研究結(jié)果顯示，穗粒重、生育期和出谷率對(duì)產(chǎn)量影響較大，而公頃穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量影響較小。在目前固定留苗密度的區(qū)試模式下，參試品種為了獲得更大的產(chǎn)量，趨于選擇單株生物量高的品種。隨著單株生物量的增加，如果不改善品種抗倒性，或不改變留苗密度，必然產(chǎn)生倒伏，這也是區(qū)域試驗(yàn)留苗密度下降的原因。穗粒重在這種情況下也只會(huì)小幅度提高，不會(huì)對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用。在小麥上，通過增加穗粒數(shù)和改良株型、增強(qiáng)抗倒伏性和提高收獲指數(shù)仍能繼續(xù)提高其產(chǎn)量潛力[17]。谷子靠個(gè)體奪高產(chǎn)的單稈大穗型品種和靠群體奪高產(chǎn)的密植型品種，產(chǎn)量對(duì)密度反應(yīng)敏感；靠群體個(gè)體并重奪高產(chǎn)品種表現(xiàn)為產(chǎn)量對(duì)密度反應(yīng)不敏感；后者自身調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性突出，代表今后育種的方向[18]。本研究顯示，突破性品種豫谷18和表現(xiàn)良好的中谷2兩個(gè)品種的共同點(diǎn)是中矮稈、穗粒重和增產(chǎn)點(diǎn)率較高，特別是豫谷18，穗粒重和增產(chǎn)點(diǎn)率在所有育成品種中是最高的；另外，這兩個(gè)品種千粒重較低，可能由于近幾年雨水較大，粒小的品種成熟率高；生育期對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)較小，因此，雖然這兩個(gè)品種生育期差距較大，但是對(duì)產(chǎn)量沒有產(chǎn)生決定性影響。冀谷35出谷率較高，兼抗兩種除草劑，適合輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)。這三個(gè)品種綜合性狀優(yōu)良，代表著夏谷育種的方向。

自2001年種子法實(shí)施后，谷子列入了非審定作物，全國農(nóng)技中心組織了全國谷子區(qū)域試驗(yàn)；隨著2008年谷子糜子產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的成立，相關(guān)科研單位的聯(lián)系也更加緊密，育種技術(shù)和材料的密切交流對(duì)育種水平的提高起到了積極的促進(jìn)作用。育成的品種中，適合機(jī)械化生產(chǎn)的抗除草劑類型25.5%，一級(jí)優(yōu)質(zhì)米33.3%，糯質(zhì)5.8%，灰米2.0%，品種類型較豐富多樣。但是，一半以上的品種由安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院和河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所育成，51個(gè)品種中以冀谷19、豫谷1、冀谷25等骨干為親本的品種達(dá)26個(gè)，占雜交選育品種數(shù)的57.8%，親緣關(guān)系仍然相對(duì)較窄。如果只傾向于選擇區(qū)試中表現(xiàn)較好的材料做親本，通過小幅度的改良來獲得某種性狀的提高，長(zhǎng)此以往，只會(huì)造成親本越來越狹窄，影響育種水平的顯著提高。華北夏谷區(qū)是中國谷子主產(chǎn)區(qū)，該地區(qū)應(yīng)用的谷子品種經(jīng)歷了新農(nóng)724的衍生系統(tǒng)、日本60日的衍生系統(tǒng)、日本60日的間接衍生系統(tǒng)——豫谷1號(hào)及其衍生系統(tǒng)的變化過程[16]。20世紀(jì)90年代以后，育成品種遺傳基礎(chǔ)狹窄的現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，1994—2003年國家區(qū)試和河北省區(qū)試參試品種中70%以上含有“日本60日”血緣，嚴(yán)重的年份達(dá)100%，40%以上雙親均有日本60日血緣，嚴(yán)重的年份達(dá)75%[19]。夏谷育種的遺傳基礎(chǔ)狹窄不僅可以從育成品種的系譜上反映出來，利用SSR標(biāo)記和SNP標(biāo)記對(duì)谷子育成品種的群體結(jié)構(gòu)分析也清楚的反映了這一點(diǎn)[20-21]，夏谷區(qū)的育成品種聚在一起，且相互之間遺傳差異很小，同一個(gè)單位的育成相似度更高，說明這些品種的基因組水平很一致，遺傳基礎(chǔ)狹窄已嚴(yán)重影響了育種的進(jìn)步。夏谷育種的核心親本日本60日是以豫谷1號(hào)為代表的過去20多年谷子育成成就的關(guān)鍵，如何鑒定發(fā)掘或創(chuàng)制下個(gè)育種突破的核心親本是夏谷育種能否有突破性進(jìn)展的關(guān)鍵。對(duì)于已知系譜信息的自花授粉作物來說，親緣系數(shù)是一種簡(jiǎn)便的評(píng)價(jià)遺傳多樣性的方法[22]，已在大豆[23]、玉米[24]、小麥[25]等作物上進(jìn)行了分析。今后谷子可以加以借鑒，豐富親本材料的遺傳多樣性。

全球氣候變化背景下，中國表現(xiàn)為暖干化的趨勢(shì)，即年平均氣溫條帶北移，溫度上升效應(yīng)十分顯著，年降水量和年太陽輻射量呈減少的趨勢(shì)[26-27]。本研究顯示，2001—2015年的6—9月份華北夏谷區(qū)谷子生育期內(nèi)平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫為線性遞增趨勢(shì)；降水量波動(dòng)變化，整體呈上升趨勢(shì)，年平均分別上升0.020℃、0.004℃和0.035℃，降水量年平均上升0.7 mm，與全球變化趨勢(shì)略有不同，為暖濕化的趨勢(shì)，可能與統(tǒng)計(jì)區(qū)域、統(tǒng)計(jì)年份及月份有關(guān)。因此，在華北夏谷區(qū)暖濕化的氣候背景下，可以通過選擇出谷率高的品種來提高夏谷產(chǎn)量。

4 結(jié)論

2001—2015年華北夏谷區(qū)區(qū)域試驗(yàn)育成品種產(chǎn)量有所提高，品種類型較豐富多樣，育種水平取得了一定的進(jìn)步。然而，造成產(chǎn)量顯著差異的原因主要取決于氣候因素，而且品種培育的親本選擇狹窄可能是育種突破的關(guān)鍵瓶頸。在今后的育種中，要從親本創(chuàng)制和選擇著手，豐富親本類型；提高品種穗粒重和出谷率，以適應(yīng)氣候變化，提高夏谷產(chǎn)量。

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（責(zé)任編輯 李莉）

附表1 2001—2015年通過鑒定的品種

Table S1 Foxtail millet cultivars reseased from 2001 to 2015

名稱Cultivars編號(hào)No.區(qū)試代號(hào)Original code品種來源Cultivars origin選育單位Breeding institution其他Others 滄谷3號(hào) Canggu320030013288337×引F38337×YinF3滄州市農(nóng)林科學(xué)院Cangzhou Academy of Agriculture and Forestry Sciences 冀谷18 Jigu182003002冀優(yōu)1號(hào)Jiyou 1谷研4×高39 Guyan4×Gao39河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences 冀谷19 Jigu192004001冀優(yōu)2號(hào)Jiyou2矮88×青豐谷Ai88×Qingfenggu河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences一級(jí)優(yōu)質(zhì)米high quality 豫谷11 Yugu112004002安2491 An2491矮88×安472 Ai88×An472安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院Anyang Academy of Agricultural Sciences一級(jí)優(yōu)質(zhì)米high quality 濟(jì)谷13Jigu132004003濟(jì)9249 Ji9249掖83－1×8511 Ye83－1×8511山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences 衡谷9號(hào) Henggu920050039687520×91101河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所Dryland Farming Institute, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Science 冀谷20 Jigu202005001201075目標(biāo)性狀基因庫Target Character Gene Bank河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences一級(jí)優(yōu)質(zhì)米high quality 冀谷21 Jigu212005002201094目標(biāo)性狀基因庫Target Character Gene Bank河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences 冀谷22 Jigu222006001584濟(jì)8131×石92406 Ji8131×Shi92406河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences 冀谷24 Jigu242006002815R219輻射Radiated R219河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences一級(jí)優(yōu)質(zhì)米high quality 冀谷25 Jigu252006003528WR1×冀谷14 WR1×Jigu14河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕凈除草劑，一級(jí)優(yōu)質(zhì)米Sethoxydim resistance, high quality 豫谷12 Yugu122006004安谷1508 Angu1508Ch豫谷2×安2367 ChYugu2×An2367安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院Anyang Academy of Agricultural Sciences 冀鄉(xiāng)1號(hào)Jixiang12007005S80433×W82河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences一級(jí)優(yōu)質(zhì)米high quality 冀谷26 Jigu262007001203184目標(biāo)性狀基因庫Target Character Gene Bank河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences一級(jí)優(yōu)質(zhì)米high quality 豫谷13 Yugu132007004安谷9217 Angu9217豫谷1號(hào)×粘谷Yugu1×Niangu安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院Anyang Academy of Agricultural Sciences 冀谷29 Jigu2920080011230WR1×豫谷1號(hào)WR1×Yugu1河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences 續(xù)附表1 Continued table S1 名稱Cultivars編號(hào)No.區(qū)試代號(hào)Original code品種來源Cultivars origin選育單位Breeding institution其他Others 冀谷30 Jigu302008002糯質(zhì)白Nuozhibai目標(biāo)性狀基因庫Target Character Gene Bank河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences糯質(zhì)waxy 豫谷14 Yugu142008003安05海-7169 An05Hai-7169豫谷9號(hào)×安2540 Yugu9×An2540安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院Anyang Academy of Agricultural Sciences 保谷18 Baogu182008004保182 Bao182鄭881407－1×保849 Zheng881407－1×Bao849保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)院Baoding Academy of Agricultural Sciences一級(jí)優(yōu)質(zhì)米high quality 冀創(chuàng)1 Jichuang12009007復(fù)1 Fu1（1066A×十里香）×豫谷1號(hào)（1066A×Shilixiang）×Yugu1河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences糯質(zhì)waxy 滄谷4號(hào)Canggu42009008滄344 Cang344528×冀谷14 528×Jigu14滄州市農(nóng)林科學(xué)院CangZhou Academy of Agriculture and Forestry Sciences一級(jí)優(yōu)質(zhì)米high quality 豫谷15 Yugu152009009安04-4783 An04-4783豫谷9號(hào)×安99-2231 Yugu9×An99-2231安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院Anyang Academy of Agricultural Sciences一級(jí)優(yōu)質(zhì)米high quality 冀谷31 Jigu312009010K492冀谷19×1302-9 Jigu19×1302-9河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕凈除草劑，一級(jí)優(yōu)質(zhì)米Sethoxydim resistance, high quality 冀谷32 Jigu322010001206058目標(biāo)性狀基因庫Target Character Gene Bank河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences 濟(jì)谷15 Jigu152010011濟(jì)0515 Ji05159024-6×冀谷25 9024-6×Jigu25山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences 衡谷10號(hào)Henggu102010012衡200131 Heng200131冀谷15×鄭9188 Jigu15×Zheng9188河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所Dryland Farming Institute, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Science 保谷19 Baogu19201303保213 Bao213冀谷19×濟(jì)9050Jigu19×Ji9050保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)院Baoding Academy of Agricultural Sciences 豫谷18 Yugu182012001安07-4585 An07-4585豫谷1號(hào)×保282 Yugu1×Bao282安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院Anyang Academy of Agricultural Sciences一級(jí)優(yōu)質(zhì)米high quality 豫谷19 Yugu192012002安07-4117 An07-4117豫谷1號(hào)×冀谷19 Yugu1×Jigu19安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院Anyang Academy of Agricultural Sciences一級(jí)優(yōu)質(zhì)米high quality 冀谷33 Jigu33201301M1508（冀谷14×冀谷19）×m40（Jigu14×Jigu19）×m40河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗咪唑乙煙酸除草劑Imazethapyr resistance 冀谷34 Jigu34201302K1174冀谷24×冀谷31 Jigu24×Jigu31河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences兼抗拿捕凈、阿特拉津除草劑resistant to bothAtrazine andSethoxydim 中谷1 Zhonggu1201304京安7505 Jingan7505冀谷19×豫谷1號(hào)Jigu19×Yugu1中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences 續(xù)附表1 Continued table S1 名稱Cultivars編號(hào)No.區(qū)試代號(hào)Original code品種來源Cultivars origin選育單位Breeding institution其他Others 衡谷11號(hào)Henggu11201305200475201075×安2491 201075×An2491河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所Dryland Farming Institute, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Science 濟(jì)谷16 Jigu16201306濟(jì)0506 Ji0506濟(jì)8787×冀谷25 Ji8787×Jigu25山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences抗拿捕凈除草劑Sethoxydim resistance 滄谷5號(hào)Canggu52013014滄318 Cang318濟(jì)8787×水2 Ji8787×Shui2滄州市農(nóng)林科學(xué)院Cangzhou Academy of Agriculture and Forestry Sciences 濟(jì)谷17 Jigu172013015濟(jì)0601-6 Ji0601-6冀谷22×烏谷Jigu22×Wugu山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences灰米grey millet 豫谷20 Yugu202013016安09-8525 An09-8525冀谷19×（豫谷9號(hào)×安2688）Jigu19×（Yugu9×An2688）安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院Anyang Academy of Agricultural Sciences 豫谷21 Yugu212013017安10-4172 黃An10-4172huang冀谷19×SK325 Jigu19×SK325安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Anyang Academy of Agricultural Sciences, Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕凈除草劑Sethoxydim resistance 衡谷13 Henggu132013018衡0902 Heng0902安04-4783×K492 An04-4783×K492河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所、河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Dryland Farming Institute, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Science, Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕凈除草劑Sethoxydim resistance 保谷20 Baogu202013019保769 Bao769201094×528保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Baoding Academy of Agricultural Sciences, Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕凈除草劑，一級(jí)優(yōu)質(zhì)米Sethoxydim resistance, high quality 濟(jì)谷18 Jigu182015001濟(jì)0621-6 Ji0621-6濟(jì)8304×冀谷30 Ji8304×Jigu30山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences糯質(zhì)waxy 冀谷35 Jigu352015002M2173K359×M4-1河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences兼抗拿捕凈、咪唑乙煙酸除草劑resistant to bothImazethapyr andSethoxydim 保谷21 Baogu212015003保615 Bao6159050×815保定市農(nóng)業(yè)科學(xué)院Baoding Academy of Agricultural Sciences 滄谷6號(hào)Canggu62015004滄11-389 Cang11-389谷豐1號(hào)×K492 Gufeng1×K492滄州市農(nóng)林科學(xué)院、河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Cangzhou Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕凈除草劑Sethoxydim resistance 續(xù)附表1 Continued table S1 名稱Cultivars編號(hào)No.區(qū)試代號(hào)Original code品種來源Cultivars origin選育單位Breeding institution其他Others 濟(jì)谷19 Jigu192016002濟(jì)0626-4 Ji0626-4冀LSH×94C36-1 JiLSH×94C36-1山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences 冀谷36 Jigu362016003K1918衡968×L70 Heng968×L70河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕凈除草劑Sethoxydim resistance 滄谷7號(hào)Canggu72016004滄368 Cang368濟(jì)9249×冀谷25 Ji9249×Jigu25滄州市農(nóng)林科學(xué)院、河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Cangzhou Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕凈除草劑Sethoxydim resistance 豫谷25 Yugu252016005安08-4129 An08-4129冀谷19×豫谷1號(hào)Jigu19×Yugu1安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院Anyang Academy of Agricultural Sciences一級(jí)優(yōu)質(zhì)米high quality 豫谷26 Yugu262016006安11-5365 An11-5365安06-3152×SK325 An06-3152×SK325安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Anyang Academy of Agricultural Sciences, Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕凈除草劑，一級(jí)優(yōu)質(zhì)米Sethoxydim resistance, high quality 中谷2 Zhonggu22016001中谷2 Zhonggu2矮88×豫谷1號(hào)Ai88×Yugu1中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences一級(jí)優(yōu)質(zhì)米high quality 冀谷37 Jigu372016007K3250冀谷19×冀谷31 Jigu19×Jigu31河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences抗拿捕凈除草劑Sethoxydim resistance

the Alterations of Foxtail Millet Breeding in North China Summer-sowing Region from 2001 to 2015

ZHANG Ting1, SHI ZhiGang1, WANG GenPing1, GAO Xiang1, XIA XueYan1, YANG WeiHong1, ZHANG XiRui1, TIAN XiaoJian1, CHENG RuHong1, DIAO XianMin2

(1Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences/National Foxtail Millet Improvement Center/ Cereal Crops Laboratory of Hebei Province, Shijiazhuang 050035;2Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081)

By analyzing the yield and agronomic traits alterations of foxtail millet cultivars tested in North China summer-sowing region from the latest 15 years, the change trend in millet breeding level was elucidated to provide references for the future development of foxtail millet cultivars.The main agronomic traits data of foxtail millet cultivars in North China summer-sowing region from 2001 to 2015 was used to reveal the changing rule of foxtail millet breeding. Correlation analysis between climatic factors and agronomic traits of foxtail millet cultivars tested from 2001 to 2015 was conducted. The types of foxtail millet cultivars were classified.The agronomic traits of the cultivars altered significantly during 2001 to 2015. As time lapse, yield, growth duration, plant height, panicle length, panicle weight and panicle grain weight increased, while 1000-grain weight decreased slightly, and panicle numbers per hectare decreased. The change trend of the main agronomic traits of the 51 foxtail millet cultivars from year 2001 to 2015 was in accordance with all tested cultivars. Variance analysis showed that yield, growth duration, plant height, panicle length, 1000-grain weight and panicle numbers per hectare were significantly different among the 51 foxtail millet cultivars, while there was no significant difference in panicle weight, panicle grain weight and percentage of grain weight per panicle. The climate trend was warm and humid in North China summer-sowing region. The yield had a higher positive correlation with the growth duration, panicle weight and panicle grain weight, but had a higher negative correlation with the lowest temperature and precipitation. 85.17% of yield variation was determined by lowest temperature, highest temperature, precipitation, growth duration, panicle grain weight and percentage of grain weight per panicle. The lowest temperature had a negative effect on yield, while the highest temperature had a positive effect on yield. The foxtail millet breeding level was progressed from 2001 to 2015, and the types of foxtail millet cultivars were abundant with more herbicide resistance cultivars and high quality cultivars, showing that the main breeding direction was simplified cultivation and quality. However, there were 26 foxtail millet cultivars with the parental source of Jigu19, Yugu1 and Jigu25. The percent was up to 57.8%, showing that the parents used in millet breeding were in a narrow scope.The yield of foxtail millet cultivars in North China summer-sowing region from 2001 to 2015 was increased somewhat, the types of foxtail millet cultivars were abundant, and the foxtail millet breeding level was progressed to some extent. However, the yield difference was mainly caused by weather fluctuation. In the future, the types of parent should be immensely enriched. And the types of millet cultivars with higher grain weight and higher percentage of grain weight per panicle should be cultivated for adapting climate change and improving yield.

North China summer-sowing region; foxtail millet; the alterations of breeding; climate change; yield

2017-05-12；

2017-06-08

國家谷子糜子產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-06-13.5-A3）、河北省農(nóng)林科學(xué)院青年基金（A2015030102）、河北省科技計(jì)劃（16227508D-8）、北京市科委課題（Z161100000916003）、省財(cái)政專項(xiàng)（F17R05）、河北省農(nóng)林科學(xué)院博士基金（F17E02）、河北省自然科學(xué)基金（C2017301085）

聯(lián)系方式：張婷，E-mail：jituier@126.com。師志剛，E-mail：shizhigang7869@126.com。張婷與師志剛為同等貢獻(xiàn)作者。通信作者程汝宏，E-mail：rhcheng63@126.com。通信作者刁現(xiàn)民，E-mail：diaoxianmin@caas.cn