安 霞 張海軍 蔣方山 呂連杰 陳 軍 牟 群 韓明明
(山東省淄博市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,淄博 255000)
小麥?zhǔn)鞘澜缟献钪匾募Z食作物之一,對(duì)雜交小麥的研究,國(guó)際上開(kāi)始于20 世紀(jì)20 年代,中國(guó)開(kāi)始于20 世紀(jì)60 年代。小麥育種家經(jīng)過(guò)幾十年的努力,已成功探索出雜交育種、遠(yuǎn)緣雜交、誘變育種、倍性育種、雜種優(yōu)勢(shì)利用等多種育種途徑,先后選育出多個(gè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的小麥優(yōu)良品種,對(duì)改良小麥產(chǎn)量和品質(zhì)起到了重要作用。小麥生產(chǎn)的發(fā)展與小麥育種的進(jìn)程息息相關(guān),目前轉(zhuǎn)基因育種、分子設(shè)計(jì)育種、分子標(biāo)記輔助選擇等分子育種手段在提高新品種選育效率的同時(shí),大大縮短了育種周期[1],但其核心仍然是常規(guī)育種。常規(guī)育種是改良小麥產(chǎn)量和品質(zhì)最普遍、最有效的途徑。
小麥常規(guī)育種是指通過(guò)雌雄細(xì)胞結(jié)合,產(chǎn)生出多種新的遺傳性狀,再通過(guò)人工選擇選出符合育種家需要的品種(系)。常規(guī)育種產(chǎn)生變異的范圍較廣,變異種類(lèi)也較多。常規(guī)育種的步驟主要包括育種目標(biāo)的確定、親本材料的選擇、雜交組合的配制、雜種后代的選育等。育種目標(biāo)與種植地域、耕作制度、生產(chǎn)條件及生態(tài)類(lèi)型息息相關(guān),主要表現(xiàn)在產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性及適應(yīng)性上[2]。親本材料主要來(lái)源于當(dāng)?shù)刂髟云贩N、育種者創(chuàng)制的育種材料以及國(guó)外引進(jìn)的品種。雜交組合根據(jù)用到的親本材料數(shù)量可分為單交和復(fù)交,在常規(guī)育種中育種者需要多做組合,然后從多中選優(yōu)。將有嚴(yán)重缺陷的組合淘汰,保留優(yōu)良的單穗或單株,其基本流程見(jiàn)圖1。
圖1 雜種后代選育技術(shù)
常規(guī)育種能使大量的基因得到重組和轉(zhuǎn)移,在小麥育種中,品種改良的目標(biāo)主要有超高產(chǎn)育種、廣適抗性育種和優(yōu)質(zhì)小麥育種。
2.1 超高產(chǎn)小麥育種 我國(guó)小麥的超高產(chǎn)(≥9000kg/hm2)育種開(kāi)始于20 世紀(jì)90 年代,已育成多個(gè)超高產(chǎn)品種[3-4]。超高產(chǎn)小麥品種的選育策略是:穩(wěn)定穗數(shù),提高穗粒數(shù)、粒重,從而選育出超高產(chǎn)小麥新品種[5]。超高產(chǎn)小麥品種具有葉片窄小、直立、耐肥抗倒、干物質(zhì)積累多、前期穩(wěn)健、后期個(gè)體質(zhì)量高等特點(diǎn)[6-7]。在選擇親本材料時(shí)需要選取分蘗能力強(qiáng)、無(wú)效分蘗少、大穗多穗、多花多實(shí)的品種,確立選育多穗型超高產(chǎn)品種,以提高穗容量和生物學(xué)產(chǎn)量,并通過(guò)改良小穗結(jié)實(shí)性和耐熱性,增加穗粒數(shù)和粒重。
2.2 廣適抗性小麥育種 一般而言,品種受光、熱、肥、水等因素的影響越小,表明該品種適應(yīng)性越強(qiáng)。小麥廣適抗性育種在選擇親本材料時(shí),要選擇適應(yīng)性好、抗病抗逆性強(qiáng)、產(chǎn)量高的品種。若1 次雜交不能較好地達(dá)到預(yù)期育種目標(biāo),還可以通過(guò)回交、雙交、階梯交等方法聚集優(yōu)良性狀[8]。從F1開(kāi)始注重適應(yīng)性、抗性的選擇,并在后代選擇過(guò)程中注意改變種植環(huán)境,創(chuàng)造利于適應(yīng)性、抗病性、抗逆性、穩(wěn)產(chǎn)性選擇的條件,加大選擇力度,促進(jìn)廣適抗病小麥新品種的選育。
2.3 優(yōu)質(zhì)小麥育種 我國(guó)優(yōu)質(zhì)小麥育種起步較晚,在小麥品質(zhì)改良中關(guān)注的品質(zhì)性狀主要有容重、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉淀值、面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、吸水率、出粉率等[9-10]。選用農(nóng)藝性狀較好的親本材料與品質(zhì)性狀較好的親本材料配置單交組合是選育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)小麥新品種較為有效的組合模式[11]。將不同遺傳基礎(chǔ)的優(yōu)質(zhì)性狀基因聚合到一起,創(chuàng)制出好的優(yōu)質(zhì)中間材料,再通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交將小麥近緣種屬中一些好的抗性基因及其他優(yōu)異性狀基因?qū)胄←溨?,豐富小麥遺傳基礎(chǔ),有利于優(yōu)質(zhì)小麥品種的選育。優(yōu)質(zhì)小麥育種是一項(xiàng)艱巨而復(fù)雜的系統(tǒng)工作,需要在改良小麥品質(zhì)的同時(shí)兼顧產(chǎn)量、抗性及農(nóng)藝性狀選擇。
3.1 高產(chǎn)小麥品種淄麥29 淄麥29 是以泰農(nóng)18為母本材料、煙5072 為父本材料雜交選育而成的高產(chǎn)小麥新品種[12]。該品種為半冬性,幼苗半直立,葉色濃綠,葉片上沖,抗倒春寒能力強(qiáng),株高82.3cm,莖稈彈性好,較抗倒伏,株型較緊湊。莖葉蠟質(zhì),旗葉直立,穗層整齊,熟相好。有效穗數(shù)685.5 萬(wàn)/hm2,穗粒數(shù)39.1 粒,千粒重37.8g,容重781.8g/L。穗紡錘型,小穗較密,長(zhǎng)芒,白殼,白粒,籽粒半硬質(zhì)、飽滿(mǎn)。經(jīng)農(nóng)業(yè)部谷物品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(泰安)測(cè)試結(jié)果:平均籽粒蛋白質(zhì)含量11.7%,濕面筋27.3%,沉淀值26.1mL,吸水量58.6mL/100g,穩(wěn)定時(shí)間6.8min,面粉白度75.3。2016-2017 年2年山東省小麥生產(chǎn)試驗(yàn)平均產(chǎn)量9120.0kg/hm2,居參試品種第1 位。
3.2 優(yōu)質(zhì)小麥品種淄麥28 淄麥28 是以泰農(nóng)18為母本材料、菏麥9735 為父本材料雜交選育而成的優(yōu)質(zhì)小麥新品種[13]。該品種為半冬性,幼苗半直立,株型半緊湊,葉色深綠,葉片上舉,株高78.0cm,莖稈較硬,抗倒性強(qiáng)。生育期235d,有效穗數(shù)625.5萬(wàn)/hm2,穗粒數(shù)40.3粒,千粒重39.6g,容重787.9g/L。穗紡錘型,長(zhǎng)芒,白殼,白粒,籽粒硬質(zhì)。經(jīng)農(nóng)業(yè)部谷物品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(泰安)測(cè)試:籽粒蛋白質(zhì)含量13.1%,濕面筋31.8%,沉淀值35.2mL,吸水量62.7mL/100g,穩(wěn)定時(shí)間10.4min,面粉白度75.9,屬于中強(qiáng)筋優(yōu)質(zhì)小麥品種。
小麥常規(guī)育種是一項(xiàng)公益性技術(shù),育種家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的育種實(shí)踐,總結(jié)了一套科學(xué)合理的育種程序。利用常規(guī)育種成功選育出一個(gè)品種需要8~10 年時(shí)間,育種周期長(zhǎng),選擇效率低。目前,在常規(guī)育種基礎(chǔ)上,染色體工程、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、分子標(biāo)記輔助選擇、原生質(zhì)體培養(yǎng)等新興生物技術(shù)的發(fā)展利用,極大地提高了育種效率,加快了育種進(jìn)程。隨著社會(huì)發(fā)展和人口增長(zhǎng),小麥育種工作要適應(yīng)小麥生產(chǎn)的發(fā)展,選育穩(wěn)產(chǎn)性好、適應(yīng)性廣、優(yōu)質(zhì)抗病、抗逆性強(qiáng)的綜合性狀優(yōu)良的小麥品種是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要,本單位選育的小麥品種(系)普遍存在抗病性較差的問(wèn)題,這是今后在育種中需要繼續(xù)努力和改良的地方。