郭美玲 郭 泰 王志新 鄭 偉 李燦東 趙海紅 張振宇 徐杰飛 趙星棋
(1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 哈爾濱150086;2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院/國家大豆區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新中心/國家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系佳木斯綜合試驗站 佳木斯154007)
黑龍江省雖然是我國大豆主產(chǎn)區(qū), 生產(chǎn)優(yōu)勢明顯,但與世界大豆主產(chǎn)國相比差距較大,“卡脖子”問題十分突出。 在育種領(lǐng)域,對資源研究與評價不夠深入系統(tǒng),育種技術(shù)方法落后;在生產(chǎn)領(lǐng)域,品種質(zhì)量不高,單產(chǎn)低,品質(zhì)特色不突出,抗逆性與適應(yīng)性亟待改良;配套栽培技術(shù)不完善,生產(chǎn)難以發(fā)揮品種優(yōu)勢與潛力;在種子領(lǐng)域,繁殖基地不穩(wěn)定,建設(shè)不規(guī)范,優(yōu)質(zhì)種源供給不足,同時供種質(zhì)量不高,達不到預(yù)期標準;在推廣領(lǐng)域,缺少品種評價與測試基地,品種再評價與優(yōu)選困難; 品種示范與展示基地布局不合理,建設(shè)標準低,功能與作用發(fā)揮不充分。 為此,選育與推廣大豆新品種是解決大豆“卡脖子”問題的關(guān)鍵措施之一[1-2]。
大豆新品種佳豆32 是黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院2010 年以黑河43 為母本、合農(nóng)71 為父本配制雜交組合,2011 年以黑河43 為母本、(黑河43×合農(nóng)71)F1為父本配制回交組合,采用回交育種與分子設(shè)計育種技術(shù)結(jié)合的方法選育而成,2021 年由黑龍江省農(nóng)作物品種審定委員會審定推廣。 該品種在雜交育種基礎(chǔ)上,采用簡單回交方法,聚合與累加了核心親本黑河43 早熟、高產(chǎn)高蛋白、廣適性和改良親本合農(nóng)71 高產(chǎn)超高產(chǎn)、高油、抗病的優(yōu)良基因,集成了雙親優(yōu)良性狀,具有早熟高油、高產(chǎn)抗病和廣適性等突出特點,適宜北方春大豆早熟區(qū)種植,解決了生產(chǎn)品種“卡脖子”問題,提高了品種質(zhì)量與水平,為生產(chǎn)與豆農(nóng)急需品種,應(yīng)用前景廣闊。 筆者通過報道該品種選育與親本系譜分析結(jié)果, 旨在為同類育種提供理論與經(jīng)驗。
母本(核心親本):黑河43 是黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院黑河分院以黑交92-1544(黑河18)為母本,黑交94-1211(黑河23)為父本,經(jīng)有性雜交,系譜法選擇育成,2009 年從育種單位引入。該品種為亞有限結(jié)莢習(xí)性。 株高75~85 cm,無分枝,紫花,尖葉,灰色茸毛,莢成熟時呈灰褐色。 種子圓形,種皮黃色,種臍淺黃色,有光澤,百粒重 20~22 g。 蛋白質(zhì)含量 41.84%,脂肪含量18.98%。 病害接種鑒定:中抗灰斑病。 在適應(yīng)區(qū)種植,出苗至成熟生育日數(shù)113 d 左右,需≥10℃活動積溫2 150℃左右,在北方春大豆產(chǎn)區(qū)屬早熟品種[3]。
父本(改良親本):合農(nóng)71 是黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院木斯分院在引進雜交育種材料的基礎(chǔ)上,2005 年以 swsi-1(swsi×rocki)F2為材料,經(jīng)60CO-γ 射線輻射處理創(chuàng)建選擇群體,采用雜交、輻射與分子設(shè)計育種技術(shù)結(jié)合的方法育成,為自育親本。 該品種無限結(jié)莢習(xí)性,株高 85~95 cm,稈強,節(jié)間短,分枝多;紫花,圓葉, 棕色茸毛; 單株結(jié)莢密, 結(jié)莢數(shù)與粒數(shù)多, 莢直形, 成熟時呈黃褐色; 籽粒圓形, 種皮黃色, 種臍淺黃色, 有光澤, 百粒重18.5 g 左右; 蛋白質(zhì)含量39.28%,脂肪含量20.41%。 病害接種鑒定:中抗灰斑病。 在適應(yīng)區(qū)種植,出苗至成熟生育日數(shù)125 d 左右,需≥10℃活動積溫2 600℃左右,在北方春大豆產(chǎn)區(qū)屬中熟品種[4-5]。
2010 年在佳木斯分院試驗地以黑河43 為母本、合農(nóng)71 為父本配制雜交組合, 組合號為合交201077;2011 年以黑河 43 為母本、合交 1077 F1(黑河43×合農(nóng)71)為父本配制回交組合,組合號為合交201175,當(dāng)年冬季在海南島育種基地加代種植F1,育種群體種植1 行125 株,成熟后混合收獲;2012 年在五大連池市廣民種業(yè)基地種植F2,育種群體種植18 行1 530 株,成熟后優(yōu)選單株摘莢混合收獲,當(dāng)年冬季在海南島育種基地加代種植F3, 育種群體種植8 行1 600 株, 成熟后優(yōu)選單株摘莢混合收獲;2013 年在五大連池市廣民種業(yè)基地種植F4,育種群體種植18 行1 530 株,成熟后優(yōu)選單株40 株;2014 年在五大連池市廣民種業(yè)基地種植F5, 育種群體種植40 個株行,成熟后決選品系合交N14-156, 品種試驗代號為佳豆32。 2015-2016 年在五大連池市廣民種業(yè)基地進行品種試驗,2017 年參加黑龍江省第四積溫帶品種比較試驗,2018-2019 年參加黑龍江省第四積溫帶品種區(qū)域與生產(chǎn)試驗,2021 年提請審定推廣[6-7]。
該品種為亞有限結(jié)莢習(xí)性,株高85~90 cm,節(jié)間短,無分枝,株型收斂;紫花,尖葉,灰色茸毛;單株結(jié)莢密,三四粒莢比例高,頂莢豐富,莢彎鐮形,成熟時呈褐色;籽粒圓形,種皮黃色,有光澤,種臍黃色,百粒 重 18 ~20 g; 蛋 白 質(zhì) 含 量 38.76%, 脂 肪 含 量22.30%。病害接種鑒定:中抗灰斑病。在適應(yīng)區(qū)種植,出苗至成熟生育日數(shù)113 d 左右,需≥10℃活動積溫2 150℃左右,在北方春大豆產(chǎn)區(qū)屬早熟品種。
該品種2018-2019 年參加黑龍江省第四積溫帶品種區(qū)域與生產(chǎn)試驗。 2018-2019 年全省 2 年 13 點次區(qū)域試驗,平均產(chǎn)量2 034.5 kg/hm2,產(chǎn)量變化幅度為 1 858.9~3 500.0 kg/hm2,較對照品種黑河 43 增產(chǎn)8.5%, 增產(chǎn)幅度為 5.5%~20.8%;2019 年全省 7 點次生產(chǎn)試驗,平均產(chǎn)量2 516.2 kg/hm2,產(chǎn)量變化幅度為2 206.7~2 760.0 kg/hm2, 較對照品種黑河 43 增產(chǎn)10.1%,增產(chǎn)幅度為6.1%~17.1%。 在大面積生產(chǎn)上種植,一般產(chǎn)量 2 700~3 000 kg/hm2,具有 3 500 kg/hm2產(chǎn)量潛力(附表)。
附表 早熟高油大豆新品種佳豆32 黑龍江省區(qū)域與生產(chǎn)試驗產(chǎn)量結(jié)果
該品種適宜黑龍江省第四積溫帶大面積種植和吉林、內(nèi)蒙及新疆等省區(qū)相同生態(tài)條件的地區(qū)種植,要求≥10℃活動積溫2 250℃左右。 黑龍江省主要是葦河林業(yè)局、亞布力林業(yè)局、綏芬河市北部、虎林縣北部、雞西市北部、東方紅林業(yè)局、饒河縣、饒河農(nóng)場、勝利農(nóng)場、紅旗嶺農(nóng)場、前進農(nóng)場、青龍山農(nóng)場、鶴崗市北部、鶴北林業(yè)局、伊春市西林區(qū)、南岔區(qū)、帶嶺區(qū)、大豐區(qū)、美溪區(qū)、翠巒區(qū)、友好區(qū)南部、上甘嶺區(qū)南部、鐵力市、同江市東部、北安市南部、嫩江縣南部、海倫市、五大連池市、綏棱縣北部、克東縣、九三農(nóng)管局、黑河市、遜克縣、嘉蔭縣等地區(qū);吉林省主要是東部山區(qū)與半山區(qū)所屬市縣; 內(nèi)蒙古自治區(qū)主要是呼盟地區(qū)所屬市旗; 新疆維吾爾族自治區(qū)主要是阿勒泰地區(qū)。
堅持輪作換茬,“寧迎勿重”;選擇中等肥力地塊種植;施用磷酸二銨 130~150 kg/hm2、尿素 20~25 kg/hm2、硫酸鉀35~50 kg/hm2;播種前對種子進行包衣處理;采用“壟三”栽培模式,適宜密度為 30 萬~35 萬株/hm2;黑龍江省5 月上旬播種,9 月中旬成熟; 田間采用化學(xué)藥劑除草,中耕 2~3 次,拔大草 1~2 次;生育期間追施葉面肥1~2 次,同時防治大豆食心蟲;成熟后及時收獲。
依據(jù)蓋鈞鎰等[8]編著的《中國大豆育成品種系譜與種質(zhì)基礎(chǔ)》(1923-2005)、張子金[9]編著的《中國大豆品種志》、邱麗娟等[10-11]編著的《中國大豆品種志(1993-2004)》和《中國大豆品種志(2005-2014)》等,查找佳豆32 親本來源與組成,并追溯到核心祖先親本,繪制該品種親本系譜樹,見附圖。
附圖 早熟高油大豆新品種佳豆32(合交 N14-156)新本系譜樹
該品種在進化過程中,經(jīng)過了9 輪改良與創(chuàng)新,涉及主要親本33 個, 除了國外品種尤比列 (俄羅斯)、十勝長葉(日本)、Merit(美國)、swsi(美國)、rocki(美國) 和國內(nèi)品系黑交75-861 親本來源與組成不清楚外,其他親本來源與組成清晰可查。
根據(jù)佳豆32 親本來源與組成特點,可分為核心祖先親本和直接親本。 祖先親本主要是指農(nóng)家品種;直接親本主要是地方品種、 國內(nèi)育成品種與育成品系及國外品種[8]。
該品種核心祖先親本共5 個,包括四粒黃(黑龍江黑)、四粒黃(吉林省)白眉、金元和蓑衣領(lǐng)[8]。 直接親本共28 個, 其中地方品種共4 個, 包括野生豆3-A、長葉1 號、黃寶珠和紫花4 號;國內(nèi)育成品種共10 個,包括元寶金、豐收 1 號、豐收 6 號、黑河 3 號、黑河 9 號、黑河 54、黑河 18、黑河 23、黑河 43 和合農(nóng)71;國內(nèi)育成品系或中間材料共9個,包括黑河103、黑河 105、黑交 75-861、黑交 75-327、黑交 7718、黑交76-91、黑交 76-402、黑交85-1033 和黑交 83-889;國外品種共5 個,包括尤比列、十勝長葉、Merit、swsi和rocki。 由于該品種親本系譜組成含有核心祖先親本、優(yōu)良農(nóng)家與地方品種、改良創(chuàng)新品種及優(yōu)異種質(zhì)材料,同時還含有國外品種,所以親本類型豐富,血緣關(guān)系遠,遺傳基礎(chǔ)好,具有遺傳多樣性。
該品種國內(nèi)親本主要來源于東北的黑龍江、吉林與遼寧三省,包括黑河系列、豐收系列、合農(nóng)系列和農(nóng)家品種與地方品種;國外親本主要來源于美國、俄羅斯和日本,由于親本來自不同大豆產(chǎn)區(qū),來源廣泛,所以既有地理差異,也有生態(tài)差異。
該品種親本系譜含有黑河3 號、黑河43、合農(nóng)71和日本品種十勝長葉等重要親本, 并遺傳了這些親本的優(yōu)良基因與性狀, 為該品種改良創(chuàng)新奠定了堅實的基礎(chǔ)。
黑河3 號是黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院黑河分院((原黑河地區(qū)農(nóng)科所)1959 年從黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山農(nóng)科所引入的(豐收6 號×四粒黃)F3代材料,采用系譜法選擇育成,1966 年確定推廣。 該品種極早熟(生育日數(shù)110 d 左右),高產(chǎn)優(yōu)質(zhì),適應(yīng)性好,適宜機械化收獲,應(yīng)用范圍廣,種植面積大,截止到1987 年,累計推廣應(yīng)用面積6 800 萬畝,同時還作為重要的極早熟育種親本在品種改良與創(chuàng)新中廣泛利用。 據(jù)不完全統(tǒng)計,“黑河系列”23 個品種含有該品種的血緣與優(yōu)良基因, 為早熟育種關(guān)鍵親本之一。 該品種1985 年獲國家發(fā)明二等獎[12-13]。
黑河43 是黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院黑河分院(原黑河地區(qū)農(nóng)科所) 1997 年以黑河18 為母本、 黑河23為父本,經(jīng)有性雜交,系譜法選擇育成,2007 年由黑龍江省審定推廣。 該品種早熟(生育日數(shù)115 d)、高產(chǎn)、抗逆、蛋白質(zhì)含量高(41.84%)、適應(yīng)性好,推廣應(yīng)用范圍廣, 種植面積大。 據(jù)不完全統(tǒng)計, 截止到2018 年, 該品種年推廣應(yīng)用面積達到67 萬hm2,累計推廣應(yīng)用面積達到333 萬hm2,同時還作為重要的早熟育種親本在品種改良與創(chuàng)新中廣泛利用。 該品種2015 年獲黑龍江省科學(xué)技術(shù)一等獎[14-15]。
合農(nóng)71 是黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院2005 年以 (swsi×rocki)F2為基礎(chǔ)材料, 采用輻射處理、 雜交育種與分子設(shè)計育種技術(shù)結(jié)合的方法選育而成,2014 年和2017 年分別由國家和黑龍江省審定推廣。 該品種農(nóng)藝性狀優(yōu)良,豐產(chǎn)性好;產(chǎn)量高,潛力大;抗病性好,抗逆性強;品質(zhì)優(yōu)良,用途廣泛;應(yīng)用范圍廣, 適應(yīng)性好。 該品種高產(chǎn)創(chuàng)建,2019 年在新疆石河子市石河子鎮(zhèn)四宮村創(chuàng)造了實收766.71 m2、平均產(chǎn)量6 712.05 kg/hm2的全國大豆單產(chǎn)新紀錄;2020 年在黑龍江省和平牧場創(chuàng)造了實收3 466.84 m2、平均產(chǎn)量6 712.05 kg/hm2的東北地區(qū)大豆單產(chǎn)新紀錄。 由于該品種具有高產(chǎn)、超高產(chǎn)潛力,所以在高產(chǎn)育種上已廣泛應(yīng)用[4-5]。
十勝長葉是從日本引入的材料, 為日本最高產(chǎn)的品種。 該品種由日本十勝農(nóng)場在海島生態(tài)環(huán)境下由本育65 號×大豆本第326 號于1947 年選育而成,具有節(jié)間短、結(jié)莢密、稈強、多花多莢、適應(yīng)性廣、配合力高等特點。 該材料是引進種質(zhì)在我國大豆育種中利用最多的品種之一,截止到2005 年利用十勝長葉直接或間接育成大豆新品種195 個, 包括在大豆推廣品種中表現(xiàn)極為突出的合豐25 和綏農(nóng)14[16-17]。合豐25 是我國大豆品種推廣面積最大、應(yīng)用時間最長、效益最高的名牌品種,分別在 1987 年、1988 年、1994 年獲黑龍江省科技進步一等獎、 國家科技進步三等獎、黑龍江省首批重大科技效益獎。 綏農(nóng)14 分別在 2000 年、2003 年、2004 年獲黑龍江省科技進步一等獎、國家科技進步二等獎、黑龍江省重大科技效益獎[18-19]。
綜上所述,佳豆32 大豆品種在進化與改良過程中,優(yōu)良基因與性狀經(jīng)過多次重組、累加與變異,在人為與生態(tài)選擇的作用下, 集成與聚合了眾多親本的優(yōu)良基因與性狀, 特別是重要親本黑河3 號、黑河43、合農(nóng)71、十勝長葉等基因與性狀,拓寬了品種血緣關(guān)系,豐富了品種遺傳基礎(chǔ),創(chuàng)新了品種并提高了質(zhì)量。