華北夏谷區2001—2015年谷子育種變化

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，刁現民

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華北夏谷區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，刁現民2

（1河北省農林科學院谷子研究所/國家谷子改良中心/河北省雜糧研究實驗室，石家莊 050035；2中國農業科學院作物科學研究所，北京100081）

對華北夏谷區近15年谷子區域試驗數據進行分析，探討谷子育種變化趨勢，為谷子品種改良提供參考。利用2001—2015年華北夏谷區參試品種的主要農藝性狀數據，研究其變化規律；以通過鑒定的51個育成品種為材料進行分析，并與15年間華北地區谷子生長季6—9月份氣候因素進行相關分析，梳理通過鑒定的51個品種的類型。2001—2015年華北夏谷區區域試驗參試品種各農藝性狀在年度間變異較大，隨著年份的推移，產量、生育期、株高、穗長、單穗重和穗粒重持續增加，千粒重基本不變，公頃穗數略有下降。51個通過鑒定品種的整體變化趨勢與所有參試品種的變化趨勢基本一致。51個通過鑒定品種間產量、生育期、株高、穗長、千粒重和公頃穗數差異極顯著，單穗重、穗粒重和出谷率差異不顯著。華北夏谷區谷子生育期氣候趨向于暖濕的變化趨勢。通過鑒定的品種產量和生育期、單穗重、穗粒重呈極顯著正相關，與最低溫、降水量呈極顯著負相關。最低溫、最高溫、降水量、生育期、穗粒重、出谷率決定谷子產量85.17%的變異。對產量貢獻較大且為負效應的是最低溫，為正效應的是最高溫。近幾年谷子育種水平有所提高，品種類型較豐富多樣，抗除草劑品種和優質米類型逐漸增多，反映了輕簡栽培和優質是目前的主要育種方向。但是以冀谷19、豫谷1、冀谷25等3個主干品種為親本來源的品種數為26個，占雜交選育品種的57.8%，育成品種親本范圍相對較窄的問題越來越嚴重。2001—2015年華北夏谷區區域試驗育成品種產量有所提高，品種類型較豐富多樣，育種水平取得一定的進步。然而，造成產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鍵瓶頸。在今后的育種過程中，要從親本創制和選擇著手，豐富親本類型；提高品種穗粒重和出谷率，以適應氣候變化，提高夏谷產量。

華北夏谷區；谷子；育種變化；氣候變化；產量

0 引言

【研究意義】谷子（Beauv.）是中國起源的古老作物，在旱作物生態農業和膳食結構多樣性中具有不可或缺的作用，也是北方種植業結構調整中替代玉米的主要作物。20世紀90年代，王殿瀛等[1]根據中國谷子生產形勢的變化，在原東北春谷區、華北平原區、內蒙古高原區和黃河中上游黃土高原區4個產區劃分的基礎上，依據谷子播種期和熟性將谷子主產區劃分為5大區：春谷特早熟區、春谷早熟區、春谷中熟區、春谷晚熟區和夏谷區。華北夏谷區以河北、河南、山東、北京、天津，以及鄰近的遼寧省南部地區為主，根據中國種植業信息網統計，華北夏谷區2001年播種面積39.12×104hm2，占全國面積的34.07%，產量88.1×104t，占全國產量的44.81%；2015年播種面積20.33×104hm2，占全國面積的24.22%，產量58.8×104t，占全國產量的29.90%，是谷子的重要產區，也是近年來播種面積變化較大的地區。華北夏谷區是谷子育種進步最顯著的地區，最早利用雜交育種的方法培育新品種并在20世紀80年代初期培育了具有突破性意義的豫谷1號[2]。農作物品種的區域試驗是品種審定推廣的重要依據，參試品種的產量、品質和農藝性狀表現代表著一定時期育種研究與生產的水平[3]?！厩叭搜芯窟M展】現有對谷子區域試驗方面的研究，主要利用某一年或某幾年的數據，采用灰色關聯度分析、通徑分析、灰色布局分析、GGE雙標圖評價等方法對谷子產量及主要農藝性狀進行分析[4-8]。關于氣候變化對產量及農藝性狀的影響，對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域現代氣候變化的主要特征，該區谷子產量與溫度、降水量呈顯著相關性，旱作區谷子產量隨生育關鍵期內氣溫增高、降水量增多而提高，河西走廊綠洲灌區谷子產量隨氣溫增高而提高[15]。通過對華北夏谷區主要谷子品種進行系譜追蹤及遺傳分析[16]，發現品種間親緣關系較狹窄。2001年種子法實施后，谷子被列入非審定作物，全國農技中心組織了全國谷子區域試驗，積累了從2001年到2015年完整的谷子區試數據資料?！颈狙芯壳腥朦c】前人對谷子區域試驗的研究，主要利用某一年或某幾年的數據，系統性不強，而且大多數沒有考慮到氣候因素的影響?！緮M解決的關鍵問題】本研究以2001—2015年所有華北夏谷區通過鑒定的51個育成品種為材料，結合氣候變化，探討其性狀變化規律和類型特點，進而為華北夏谷區更好地開展區域試驗、提高新品種培育水平提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

數據來源于2001—2015年華北夏谷區谷子區域試驗總結。參加區域試驗的品種數累計128個，其中，包括2001—2007年的對照品種豫谷5號，2007—2015年的對照品種冀谷19。2001—2015年通過鑒定的品種累計51個（電子附表1）。氣象數據來源于中國氣象數據網“中國地面國際交換站氣候資料月值數據集”河北、山東、河南、北京、錦州18個氣象站2001—2015年谷子生長季6—9月的監測數據。

1.2 方法

利用Excel（2013）對2001—2015年所有參試品種的主要農藝性狀進行匯總，并與對照豫谷5號和冀谷19進行對比分析。采用DPS軟件進行數據處理。

2 結果

2.1 2001—2015年夏谷區參試品種主要性狀的變化

2001—2015年夏谷區參試品種累計128個，將這些品種的主要性狀均值和變幅進行匯總（表1），結果表明，公頃產量變異范圍為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?，參試品種之間各農藝性狀在年度間變異較大，隨著年份的推移，產量、生育期、株高、穗長、單穗重和穗粒重持續增加，千粒重基本不變，略有下降，公頃穗數下降。

2.2 2001—2015年通過鑒定品種的性狀變化

2001—2015年夏谷區51個品種通過國家谷子品種鑒定委員會的鑒定。以通過鑒定的51個品種的性狀表現數據為材料進行分析（表2），公頃產量變異范圍為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，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1號最低，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1號最低，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；公頃穗數變異范圍為52.50萬—67.35萬株，冀谷34最少，滄谷4號最多，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%；增產點率變異范圍為35.29%—100.00%，冀創1最低，豫谷18最高，平均為77.96%。這51個品種的整體變化趨勢與所有參試品種的變化趨勢基本一致。而且，與所有參試品種相比，51個通過鑒定品種的產量、生育期、株高、穗長、單穗重和穗粒重提高，千粒重不變，公頃穗數下降。方差分析結果顯示，51個品種間產量、生育期、株高、穗長、千粒重和公頃穗數差異極顯著，單穗重、穗粒重和出谷率差異不顯著。

自2001年開始，15年間華北地區谷子生長季6—9月份平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫為線性遞增趨勢；降水量波動變化，整體呈上升趨勢；華北夏谷區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），說明華北夏谷區谷子生育期氣候趨向于暖濕的變化趨勢。

育成品種主要農藝性狀與氣候因素的相關分析結果表明（表3），產量和生育期、單穗重、穗粒重呈極顯著正相關，和最低溫、降水量極顯著負相關。相關分析雖可說明各性狀和產量的緊密關系，但不能從本質上揭示其內部的調控關系，因此以4個氣候因素和7個農藝性狀為自變量（X），單位面積產量為因變量（），通過多元逐步回歸和通徑分析，探討關鍵因子對單位面積產量的直接與間接效應大小，以明確這些重要因子對單位面積產量起到的真正調控作用[14]。建立了產量與其他性狀的最優回歸模型。=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）決定產量85.17%的變異。通徑分析結果表明，6個氣候和農藝性狀因子對產量的直接貢獻由大到小依次為：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），說明對產量貢獻較大且為負效應的是最低溫，為正效應的是最高溫。

圖1 華北地區谷子生長季6-9月份氣溫和降水量變化（2001-2015）

表1 2001—2015年夏谷區參試品種主要性狀

表2 育成品種主要農藝性狀分析

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

表3 2001—2015年育成品種主要農藝性狀與氣候因素的相關性分析

*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；8：單穗重；9：穗粒重；10：千粒重；11：公頃穗數；12：出谷率；：產量

* 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個通過鑒定的品種中，一級優質米17個，占33.3%；糯質3個，占5.8%；灰米1個，占2.0%；抗除草劑13個，占25.5%，其中，抗拿捕凈除草劑10個，抗咪唑乙煙酸除草劑1個，兼抗拿捕凈、阿特拉津除草劑1個，兼抗拿捕凈、咪唑乙煙酸除草劑1個。

從選育單位來看，保定市農業科學院育成品種4個，占7.84%；滄州市農業科學院5個，占9.80%；河北省農林科學院旱作所4個，占7.84%；山東省農業科學院作物科學研究所6個，占11.76；中國農業科學院作物科學研究所2個，占3.92%；安陽市農業科學院11個，占21.57%；河北省農林科學院谷子研究所19個，占37.25%?？梢?，安陽市農業科學院和河北省農林科學院谷子研究所在華北夏谷區育種水平較高，一半以上的品種由這兩個單位育成。

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

3 討論

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

欒素榮等[4]認為穗粒重、單穗重、出谷率和穗粗4個性狀對產量影響較大。趙禹凱等[5]認為，穂粒重、單穂重和畝穂數是谷子單株產量的主要因素。本研究結果顯示，穗粒重、生育期和出谷率對產量影響較大，而公頃穗數對產量影響較小。在目前固定留苗密度的區試模式下，參試品種為了獲得更大的產量，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，必然產生倒伏，這也是區域試驗留苗密度下降的原因。穗粒重在這種情況下也只會小幅度提高，不會對產量產生積極的促進作用。在小麥上，通過增加穗粒數和改良株型、增強抗倒伏性和提高收獲指數仍能繼續提高其產量潛力[17]。谷子靠個體奪高產的單稈大穗型品種和靠群體奪高產的密植型品種，產量對密度反應敏感；靠群體個體并重奪高產品種表現為產量對密度反應不敏感；后者自身調節能力較強，豐產性、穩產性突出，代表今后育種的方向[18]。本研究顯示，突破性品種豫谷18和表現良好的中谷2兩個品種的共同點是中矮稈、穗粒重和增產點率較高，特別是豫谷18，穗粒重和增產點率在所有育成品種中是最高的；另外，這兩個品種千粒重較低，可能由于近幾年雨水較大，粒小的品種成熟率高；生育期對產量的貢獻較小，因此，雖然這兩個品種生育期差距較大，但是對產量沒有產生決定性影響。冀谷35出谷率較高，兼抗兩種除草劑，適合輕簡化生產。這三個品種綜合性狀優良，代表著夏谷育種的方向。

自2001年種子法實施后，谷子列入了非審定作物，全國農技中心組織了全國谷子區域試驗；隨著2008年谷子糜子產業技術體系的成立，相關科研單位的聯系也更加緊密，育種技術和材料的密切交流對育種水平的提高起到了積極的促進作用。育成的品種中，適合機械化生產的抗除草劑類型25.5%，一級優質米33.3%，糯質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業科學院和河北省農林科學院谷子研究所育成，51個品種中以冀谷19、豫谷1、冀谷25等骨干為親本的品種達26個，占雜交選育品種數的57.8%，親緣關系仍然相對較窄。如果只傾向于選擇區試中表現較好的材料做親本，通過小幅度的改良來獲得某種性狀的提高，長此以往，只會造成親本越來越狹窄，影響育種水平的顯著提高。華北夏谷區是中國谷子主產區，該地區應用的谷子品種經歷了新農724的衍生系統、日本60日的衍生系統、日本60日的間接衍生系統——豫谷1號及其衍生系統的變化過程[16]。20世紀90年代以后，育成品種遺傳基礎狹窄的現象日趨嚴重，1994—2003年國家區試和河北省區試參試品種中70%以上含有“日本60日”血緣，嚴重的年份達100%，40%以上雙親均有日本60日血緣，嚴重的年份達75%[19]。夏谷育種的遺傳基礎狹窄不僅可以從育成品種的系譜上反映出來，利用SSR標記和SNP標記對谷子育成品種的群體結構分析也清楚的反映了這一點[20-21]，夏谷區的育成品種聚在一起，且相互之間遺傳差異很小，同一個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，遺傳基礎狹窄已嚴重影響了育種的進步。夏谷育種的核心親本日本60日是以豫谷1號為代表的過去20多年谷子育成成就的關鍵，如何鑒定發掘或創制下個育種突破的核心親本是夏谷育種能否有突破性進展的關鍵。對于已知系譜信息的自花授粉作物來說，親緣系數是一種簡便的評價遺傳多樣性的方法[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，中國表現為暖干化的趨勢，即年平均氣溫條帶北移，溫度上升效應十分顯著，年降水量和年太陽輻射量呈減少的趨勢[26-27]。本研究顯示，2001—2015年的6—9月份華北夏谷區谷子生育期內平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫為線性遞增趨勢；降水量波動變化，整體呈上升趨勢，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，與全球變化趨勢略有不同，為暖濕化的趨勢，可能與統計區域、統計年份及月份有關。因此，在華北夏谷區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量。

4 結論

2001—2015年華北夏谷區區域試驗育成品種產量有所提高，品種類型較豐富多樣，育種水平取得了一定的進步。然而，造成產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鍵瓶頸。在今后的育種中，要從親本創制和選擇著手，豐富親本類型；提高品種穗粒重和出谷率，以適應氣候變化，提高夏谷產量。

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

國家谷子糜子產業技術體系（CARS-06-13.5-A3）、河北省農林科學院青年基金（A2015030102）、河北省科技計劃（16227508D-8）、北京市科委課題（Z161100000916003）、省財政專項（F17R05）、河北省農林科學院博士基金（F17E02）、河北省自然科學基金（C2017301085）

聯系方式：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作者。通信作者程汝宏，E-mail：rhcheng63@126.com。通信作者刁現民，E-mail：diaoxianmin@caas.cn