岳維云,宋建榮,李金昌,張耀輝
(甘肅省天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,甘肅 天水 741000)
優(yōu)異種質(zhì)資源的引進(jìn)、改良和創(chuàng)新利用是農(nóng)作物新品種選育的基礎(chǔ),也是豐富種質(zhì)資源的重要手段,種質(zhì)創(chuàng)新的實(shí)質(zhì)是創(chuàng)造或培育可供育種直接利用的種質(zhì)材料[1]。中梁22號(hào)是天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所于1988年以(中4×S394)F1為母本,以當(dāng)?shù)乜购的婉て贩N咸農(nóng)4號(hào)為父本,采用亞遠(yuǎn)緣雜交、回交系譜法選育而成的抗條銹、抗旱、豐產(chǎn)冬小麥新品種。1987年以中4為抗源親本,與原產(chǎn)墨西哥矮稈大穗,春性品種S394雜交,F(xiàn)1對(duì)條銹免疫,當(dāng)年以當(dāng)?shù)剡m宜品種咸農(nóng)4號(hào)為父本進(jìn)行回交,分離后代在強(qiáng)菌源壓力的環(huán)境中進(jìn)行株系選優(yōu),至1993年獲得對(duì)條銹免疫、綜合性狀優(yōu)良的株系88375-1-3-6(中梁22號(hào)),并與當(dāng)年秋播參加品種(系)鑒定。由于中梁22號(hào)在我國(guó)條銹病疫源區(qū)隴南種植,抗病性容易喪失,接班品種的選育十分重要。我們利用中梁22號(hào)為中間材料,通過有性雜交培育抗病新品種(系),挖掘并利用新的抗源和抗條銹病基因,增加小麥抗源多樣性,創(chuàng)造或培育部分新品種和可供育種直接利用的種質(zhì)材料,這對(duì)控制小麥條銹病具有重要意義。
強(qiáng)冬性,生育期266 d左右,中晚熟。幼苗生長(zhǎng)匍匐,株高105 cm,葉披垂、綠色;穗長(zhǎng)8.6 cm,穗白色、無芒、紡錘型;籽粒紅色、粉質(zhì)、卵形;穗粒數(shù)32.0粒,千粒重40.0 g,容重775.0 g/L,抗寒、抗旱性強(qiáng),山區(qū)產(chǎn)量3 548.4 kg/hm2。
據(jù)甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所1996、1997年鑒定,中梁22號(hào)苗期對(duì)條銹混合菌免疫,成株期對(duì)條中25、27、29、30、31號(hào)及Hy3、Hy4、Hy7混合菌免疫。1998年田間接毒蚜鑒定的黃矮病病株率為31.4%,屬中抗類型。在2006年周祥椿等進(jìn)行的小種鑒定中,中梁22號(hào)仍然表現(xiàn)全生育期免疫[2]。2007年發(fā)現(xiàn)感病,其抗性長(zhǎng)達(dá)14 a(1993—2007年)。經(jīng)楊敏娜等對(duì)中梁22號(hào)抗條銹病基因的研究[3],中梁22攜帶1個(gè)顯性(暫命名YrZhong22)和1個(gè)隱性抗病基因,位于5B染色體,YrZhong22可能是來自中間偃麥草并與已知Yr基因不同的新的抗條銹基因。
據(jù)甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)測(cè)試中心測(cè)定,中梁22號(hào)含粗蛋白137.5 g/kg、賴氨酸5.3 g/kg(均為干基,淀粉658.5 g/kg,濕面筋345.0 g/kg,基本達(dá)到國(guó)家優(yōu)質(zhì)中筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。
主要適宜于渭河上游及嘉陵江上游海拔1 500~2 000m的干旱或半干旱山區(qū)、二陰地區(qū),同時(shí)也適宜一熟旱川地及河灘地種植。
中梁22號(hào)具有抗寒抗旱性強(qiáng)、抗條銹性突出的特點(diǎn),但存在成熟較晚、植株高大、在降水較多的年份容易倒伏以及品質(zhì)較差等不足。由于該品種在我國(guó)條銹病疫源區(qū)隴南大面積種植多年,新小種的產(chǎn)生導(dǎo)致其抗病性逐漸喪失,使其優(yōu)良性狀失去利用價(jià)值,因此,該品種改良的目標(biāo)是使其抗旱、抗條銹的優(yōu)良性狀再次發(fā)揮作用。
選擇利用外緣種質(zhì)中4培育的中梁22號(hào)為骨干親本,針對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)和存在的問題,依據(jù)親本性狀互補(bǔ)遺傳原理配制雜交組合,使多個(gè)優(yōu)良基因累加、聚合,整合、重組抗病性、豐產(chǎn)性及早熟性等。
親本材料是育種的物質(zhì)基礎(chǔ),選配組合是育種成敗的關(guān)鍵所在。
2.3.1 持久抗條銹性品種holdfast自Johnson提出了持久抗病性的概念以來,國(guó)內(nèi)外已經(jīng)報(bào)道許多持久抗病性品種,包括Cappelle Desprez、Hybride de Bersee、Holdfast、Flinor和Vilmorin 27等[4]。許多育種實(shí)踐證明,利用具有累加效應(yīng)的微效基因選擇具有中間抗性的材料獲得持久抗病性的幾率較大[4]。holdfast是國(guó)際上已經(jīng)報(bào)道在生產(chǎn)上具有持久抗條銹性的小麥品種之一,在成株期對(duì)條中29、30、31號(hào)小種表現(xiàn)出免疫或近免疫的抗性水平,至少含有兩個(gè)顯性主效和兩對(duì)溫敏微效抗條銹基因,主效基因均互補(bǔ)控制其抗銹性,微效基因呈隱性,具有累加效應(yīng),受高溫誘導(dǎo)表達(dá),控制中度抗銹水平[5]。利用具有持久抗條銹性的小麥品種holdfast與中梁22號(hào)雜交,重在利用holdfast對(duì)條銹病多基因控制的持久抗條銹性與中梁22號(hào)抗銹基因累加延長(zhǎng)品種的抗性。
2.3.2 人工合成小麥節(jié)燕3號(hào) 貴州大學(xué)麥作研究中心利用節(jié)節(jié)麥/光稃野燕麥雜交,F(xiàn)1代再與硬粒小麥/偏凸山羊草遺傳性穩(wěn)定的六倍體雜種(AABBMvMv)雜交,在連續(xù)自交的后代中,不斷地分離出少量?jī)?yōu)質(zhì)、多抗、高產(chǎn)的六倍體普通小麥型,篩選出了達(dá)到國(guó)標(biāo)一級(jí)面包(面包評(píng)分87.4分)小麥標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)燕3號(hào)。該材料早熟、矮稈,對(duì)白粉病、條銹病、葉銹病的抗性水平為高抗-免疫。其親本節(jié)節(jié)麥、光稃野燕麥、硬粒小麥、偏凸山羊草屬小麥遠(yuǎn)緣種質(zhì),遺傳背景豐富。節(jié)燕3號(hào)以其對(duì)病害的多抗性及矮稈、早熟、優(yōu)質(zhì)等優(yōu)良特性與中梁22號(hào)雜交,可達(dá)到基因累加和主要性狀優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)的目的。
2.3.3 當(dāng)?shù)刂髟云贩N蘭天8號(hào) 當(dāng)?shù)厣a(chǎn)品種久經(jīng)考驗(yàn),具備了對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和生產(chǎn)條件的最佳適應(yīng)性以及與之相對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)潛力,是品種改良的基礎(chǔ)材料。蘭天8號(hào)是甘肅省清水農(nóng)業(yè)學(xué)校上世紀(jì)90年代培育的山旱地優(yōu)良品種,表現(xiàn)大穗大粒,品質(zhì)好,抗旱,豐產(chǎn),千粒重52.5 g,熟性早(較中梁22號(hào)早5~7 d),但中感條銹和白粉。可利用蘭天8號(hào)早熟、大粒、豐產(chǎn)的特性,與中梁22號(hào)雜交,以培育豐產(chǎn)品種。
2.4.1 抗病選擇 后代群體抗病性選擇的關(guān)鍵技術(shù)是雜交后代在條銹病強(qiáng)菌源壓力條件下人工選擇與條銹菌分生理小種接種鑒定相結(jié)合,并進(jìn)行多年多點(diǎn)連續(xù)觀察鑒定選擇抗病基因。甘肅省隴南地區(qū)為我國(guó)小麥條銹病的常易變區(qū),感病壓力大,是鑒定抗條銹病的理想之地[6]。中梁22號(hào)后代分離群體抗病性的選擇,在地處隴南的天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所中梁試驗(yàn)站和甘谷試驗(yàn)站進(jìn)行,具有優(yōu)異的自然條件;條銹菌生理小種接種鑒定依托甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所。自然選擇與接種鑒定相結(jié)合為成功選育抗病品種奠定了基礎(chǔ)。
2.4.2 豐產(chǎn)性、廣適性選擇 選育品種主要特征特性、產(chǎn)量性狀穩(wěn)定后,可進(jìn)行不同生態(tài)生產(chǎn)條件下的異地選擇試驗(yàn),以保證新品種的廣泛適應(yīng)性。
利用中梁22號(hào)為骨干親本,已經(jīng)成功育成中梁30號(hào)、中梁98627、天選49號(hào)等一批抗病性突出、豐產(chǎn)性好、綜合性狀優(yōu)良的冬小麥品種(系)。
以holdfast為母本,中梁22號(hào)為父本雜交選育而成。該品種株高105.7 cm,穗長(zhǎng)7.18 cm,千粒重38.83 g,容重779.0 g/L,籽粒含粗蛋白(干基)130.8 g/kg、濕面筋294.0 g/kg,屬豐產(chǎn)中筋粉專用優(yōu)良品種。經(jīng)2006—2008年甘肅省隴南片山區(qū)區(qū)域試驗(yàn),平均折合產(chǎn)量5 845.5 kg/hm2,較對(duì)照品種中梁22號(hào)增產(chǎn)13.9%。適宜甘肅冬麥區(qū)干旱和半干旱地區(qū)種植。2007年經(jīng)甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所對(duì)條銹病接種鑒定,苗期、成株期對(duì)供試菌均表現(xiàn)免疫,田間鑒定結(jié)果為高抗黃矮病,中抗白粉病。2009年3月通過甘肅省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定,至今推廣面積6.53萬hm2。
以節(jié)燕3號(hào)為母本、中梁22號(hào)為父本選育而成的多抗豐產(chǎn)新品系,2006—2008年在甘肅省隴南片山區(qū)區(qū)域試驗(yàn)中,折合平均產(chǎn)量5 521.5 kg/hm2,較對(duì)照品種中梁22號(hào)增產(chǎn)8.6%。籽粒含粗蛋白(干基)140.2 g/kg、濕面筋279.4 g/kg、賴氨酸4.8 g/kg、粗淀粉692.9 g/kg,沉降值45.0mL,千粒重38.3 g,容重777.2 g/L;2007年經(jīng)甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所對(duì)條銹病接種鑒定,苗期、成株期對(duì)供試菌均表現(xiàn)免疫。田間鑒定為高抗黃矮病、白粉病。適宜于天水市干旱半干旱山區(qū)、二陰山區(qū)及旱川地和周邊類似生態(tài)區(qū)種植。2008年通過天水市科技局技術(shù)鑒定。
以蘭天8號(hào)為母本,中梁22號(hào)為父本雜交選育而成,表現(xiàn)多抗、豐產(chǎn)。在2007—2009年甘肅省隴南片川區(qū)組區(qū)域試驗(yàn)中,折合平均產(chǎn)量7214.6 kg/hm2,較對(duì)照品種蘭天17號(hào)增產(chǎn)11.1%。該品種平均株高96.0 cm左右,穗長(zhǎng)6.6 cm,千粒重44.9 g,容重813.0 g/L。籽粒含粗蛋白142.3 g/kg,濕面筋含量253.4 g/ks,沉降值40.3 mL。2009年經(jīng)甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院植物保護(hù)研究所對(duì)條銹病接種鑒定,苗期、成株期均表現(xiàn)免疫,田間表現(xiàn)高抗白粉病、葉銹病、葉枯病。主要適宜于天水市及隴南市川區(qū)種植,2010年通過甘肅省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定。
在中梁22號(hào)改良利用中我們發(fā)現(xiàn),利用小麥近緣種屬遠(yuǎn)緣雜交選育的優(yōu)良品種,存在雜交不親和性、雜種不育性以及后代瘋狂分離的問題,給培育品種增加了難度,而利用小麥近緣種屬的優(yōu)良中間材料則相對(duì)簡(jiǎn)單,是選育優(yōu)良品種的有效途徑。
在中梁22號(hào)改良中,通過對(duì)親本的嚴(yán)格篩選與科學(xué)的組合配制,后經(jīng)系譜法選擇,培育出的中梁30號(hào)、中梁98627、天選49號(hào)等新品種(系),其豐產(chǎn)性均較中梁22號(hào)有顯著提高,并具有優(yōu)異的抗病性,證明通過挖掘骨干親本的優(yōu)質(zhì)基因培育小麥優(yōu)良品種的方法切實(shí)可行。
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