探究冬小麦基因型在灌溉与热胁迫条件下的遗传潜力及基因型×环境互作机制

这篇综述通过多环境田间试验评估了20个冬小麦(Triticum aestivum L.)基因型在尼泊尔西部特莱地区灌溉(IR)和热胁迫(HS)条件下的表现。研究发现热胁迫导致谷物产量(GY)显著降低24.74%，并鉴定出关键产量相关性状：灌溉条件下抽穗期(DTB)、开花期(DTA)、穗长(SL)和千粒重(TGW)具有高遗传力；热胁迫下株高(Ph)、穗数(NSPMS)和单穗粒数(NGPS)表现突出。通过AMMI和GGE双标图分析，筛选出NL 1417等理想基因型，为培育气候适应性小麦品种提供了重要依据。

　　

1. 引言

小麦(Triticum aestivum L.)作为全球35%人口的主粮，其生产力正面临热胁迫(HS)的严峻挑战。尼泊尔稻-麦轮作体系因季风延迟导致约31%的小麦遭受终端热胁迫，产量损失达8%-31%。研究通过设置正常播种(IR)和延迟播种(HS)两种处理，在4个环境中评估20个冬小麦基因型，旨在解析产量相关性状的遗传潜力及其与环境互作机制。

2. 材料与方法

试验在尼泊尔西部特莱地区(27°29′02″N, 83°27′17″E)进行，土壤为pH 6.5的壤土。采用α格子设计，测定抽穗期(DTB)、开花期(DTA)、株高(Ph)、穗长(SL)、穗数(NSPMS)、穗粒数(NGPS)等11个性状。通过联合方差分析(ANOVA)、AMMI模型和GGE双标图解析基因型×环境互作效应。

3. 结果与讨论

3.1 联合方差分析

热胁迫导致所有性状显著下降(p<0.01)，其中GY降幅最大(24.74%)，株高(Ph)降低23.27%，穗粒数(NGPS)减少7.69%。箱线图显示所有性状中位数在HS条件下均低于IR条件。

3.2 遗传参数分析

灌溉条件下DTB、DTA和SL的遗传力(h²b)超过0.5，遗传进展(GAM)最高达8.00%(TGW)；热胁迫下Ph、NSPMS和TGW表现出高遗传力(>0.5)和高GAM(13.12%-14.37%)。

3.3 相关性与通径分析

灌溉条件下GY与Ph(r=0.42)、穗重(NSW)(r=0.38)呈显著正相关；热胁迫下GY主要受Ph(r=0.51)和穗粒数(NGPS)(r=0.47)驱动。通径分析揭示穗数(NSPMS)对GY的直接效应最大(β=0.34)。

3.4 理想基因型筛选

MGIDI分析显示：

• 灌溉条件：NL 1417（早抽穗、高Ph、多小穗）

• 热胁迫：Bhrikuti（高Ph、多穗粒）

  AMMI双标图鉴定NL 1346为灌溉特异适应型，BL 4919在热胁迫下产量最高(3.83 t/ha)。

3.5 稳定性评估

GGE双标图显示BL 4919位于平均环境坐标(AEC)中心，兼具高产(3.83 t/ha)和稳定性(PC1=0.00498)，被推荐为广适性基因型。

4. 结论

研究明确了冬小麦在热胁迫下的关键衰退性状，鉴定出BL 4919等兼具高产稳产特性的基因型。建议育种中重点关注：

1. 灌溉条件：早抽穗性、高生物量(Ph>93 cm)

2. 热胁迫：冠层温度调节能力(Ph>71 cm)与穗粒数(NGPS>40)

   该成果为应对气候变化下的小麦生产提供了理论依据和实践指导。