小麥種子繁育過(guò)程中育種家對(duì)種子保純?nèi)萑潭鹊难芯?/h1>
2023-08-09 03:53:04張建周王繼民李春盈宋萬(wàn)獻(xiàn)張?zhí)炫d齊建雙
耕作與栽培 2023年3期
張建周, 王繼民, 李春盈, 劉 明,宋萬(wàn)獻(xiàn), 張?zhí)炫d, 齊建雙
(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所, 鄭州 450002;2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所, 鄭州 450002;3.長(zhǎng)葛市種子管理站, 河南 長(zhǎng)葛 461500)
小麥?zhǔn)俏覈?guó)重要的糧食作物,種子質(zhì)量尤為重要[1-2],在小麥種子生產(chǎn)的諸多系統(tǒng)和環(huán)節(jié)中,育種家種子保純繁育技術(shù)是確保小麥種子質(zhì)量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的最重要環(huán)節(jié)[3]。上世紀(jì)80年代,我國(guó)良種繁育實(shí)行“四化一供”的方針, 建立了一套完整的良種繁育技術(shù)體系,加速了我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程[4]。2017年始,全國(guó)小麥品種審定渠道相繼增加,審定品種數(shù)量逐年上升,市場(chǎng)上小麥品種量“井噴式”增加。由于品種審定速度的加快,導(dǎo)致審定的小麥品種出現(xiàn)種性不穩(wěn)定,純度下降快,為小麥大田生產(chǎn)帶來(lái)隱患[5-6]。為保持優(yōu)良小麥種性和純度的持續(xù)穩(wěn)定,迫切需要對(duì)小麥種子繁育技術(shù)體系中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)——育種家種子[7]保純繁育技術(shù)進(jìn)行改革。本試驗(yàn)從市場(chǎng)中選擇銷售量相對(duì)較大的4個(gè)自育小麥品種為研究材料,協(xié)同育種家和授權(quán)銷售企業(yè)一起開(kāi)展對(duì)小麥育種家種子關(guān)鍵農(nóng)藝性狀異質(zhì)容忍度的研究,以期找出授權(quán)經(jīng)營(yíng)企業(yè)和育種家在種子保純和繁育中允許存在的異質(zhì)程度,從而對(duì)育種家種子進(jìn)行快速繁育滿足市場(chǎng)需求,進(jìn)而將大田用種的種性和質(zhì)量把控提前到基礎(chǔ)種源,延緩優(yōu)良品種的種性退化,提高大田用種的質(zhì)量[8]。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
供試小麥品種4個(gè)(表1),均為近幾年國(guó)家或者河南省新審定的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自育小麥品種,目前在市場(chǎng)上銷售量相對(duì)較大。
表1 4個(gè)供試小麥品種的基本信息
1.2 試驗(yàn)方法
試驗(yàn)于2018、2019連續(xù)兩年在河南省新鄉(xiāng)、滑縣種植大戶種植繁種材料試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤類型為壤土,肥力均勻地勢(shì)平整,排灌設(shè)施良好。前茬作物為玉米,玉米收獲后秸稈全部粉碎還田,深耕整理后播種小麥。試驗(yàn)種子稀播于試驗(yàn)田,每個(gè)品種播種面積6.7 hm2,分別由授權(quán)企業(yè)和育種家在生育期內(nèi)開(kāi)展以株高、株型、葉色、穗型、芒長(zhǎng)這5個(gè)關(guān)鍵農(nóng)藝性狀為研究對(duì)象,分別抽取1～5個(gè)關(guān)鍵農(nóng)藝性狀對(duì)其一致性進(jìn)行鑒別和篩選,單獨(dú)混收并對(duì)其進(jìn)行純度檢測(cè),各自找出符合育種家種子標(biāo)準(zhǔn)的鑒別性狀,對(duì)于其他性狀允許存在的變異和分離異質(zhì)容忍程度。
1.3 調(diào)查項(xiàng)目及方法
對(duì)4個(gè)試驗(yàn)材料,在生育期內(nèi)以5個(gè)關(guān)鍵農(nóng)藝性狀(株高、株型、葉色、穗型、芒長(zhǎng))為研究對(duì)象,分別選擇1～5個(gè)關(guān)鍵農(nóng)藝性狀在田間對(duì)其一致性進(jìn)行鑒別和篩選,成熟后分別混收隨機(jī)取樣3個(gè)重復(fù)并對(duì)其進(jìn)行純度檢測(cè)。在選擇農(nóng)藝性狀時(shí),由于芒長(zhǎng)在區(qū)別上過(guò)于精細(xì)、耗時(shí)長(zhǎng)、難度大等與研究目的不相符;而株高作為種子繁育中最為突出的一個(gè)關(guān)鍵性狀,必須考慮進(jìn)去。因此,把這些農(nóng)藝性狀組合分類為8種,分別是按品種株高(編號(hào)為A1);株高和株型(編號(hào)為A2);株高和葉色(編號(hào)為A3);株高和穗型(編號(hào)為A4);株高、株型和葉色(編號(hào)為A5);株高、株型和穗型(編號(hào)為A6);株高、葉色和穗型(編號(hào)為A7); 株高、葉色、株型和穗型(編號(hào)為A8)。
授權(quán)企業(yè)和育種家采取上述同樣的研究?jī)?nèi)容和方法開(kāi)展工作。主觀上,雙方分別依據(jù)自己的標(biāo)準(zhǔn)在田間對(duì)品種1～5個(gè)性狀的一致性進(jìn)行調(diào)查;客觀上,品種收獲之后進(jìn)行純度檢測(cè),比對(duì)授權(quán)企業(yè)與育種家在育種家種子之間的差異,確定授權(quán)企業(yè)在繁種育種家種子過(guò)程中與育種家種子之間的容忍度,結(jié)合田間工作量和勞動(dòng)力的投入,確定合適的標(biāo)準(zhǔn)。
1.3.1農(nóng)藝性狀組合分類設(shè)區(qū)處理
在新鄉(xiāng)、滑縣安排種植大戶種植試驗(yàn)材料鄭麥1860、鄭麥7698、鄭麥0943、鄭麥1354各6.7 hm2。根據(jù)五大關(guān)鍵農(nóng)藝性狀8個(gè)組合分類,以不做任何處理為對(duì)照區(qū);把每個(gè)品種一共劃分為9個(gè)區(qū),每區(qū)面積設(shè)立1.3 hm2。授權(quán)企業(yè)和育種家分別對(duì)種植的4個(gè)品種隨機(jī)選取0.67 hm2地,按品種農(nóng)藝性狀組合的8個(gè)分類實(shí)施,結(jié)合各個(gè)品種的特征特性對(duì)繁育田進(jìn)行去雜調(diào)查。在苗期,對(duì)葉色(深綠、綠、黃綠)、株高(高、中、低)和株型(匍匐、半直立、直立)等3個(gè)性狀進(jìn)行調(diào)查;在灌漿中期,對(duì)株高(高、中、低)、株型(緊湊、適中、松散)、穗型(大穗、中穗、多穗)3個(gè)性狀進(jìn)行選擇。
1.3.2農(nóng)藝性狀的調(diào)查方法
株高是以起身拔節(jié)速度作為判斷依據(jù),對(duì)于過(guò)快或過(guò)慢的都要整株拔除,后期再?gòu)闹旮呱线M(jìn)一步拔除遺漏或突發(fā)異變植株。葉色是在苗期進(jìn)行鑒別篩選,苗期植株矮,易觀察、易判斷、易做到整株拔除。
1.3.3收獲、純度檢測(cè)
授權(quán)企業(yè)和育種家依據(jù)各自的鑒定標(biāo)準(zhǔn),每個(gè)品種按照性狀組合分類收獲,然后取樣,在樣品袋上標(biāo)注對(duì)應(yīng)品種及組合分類編號(hào),由項(xiàng)目組委托河南華誠(chéng)農(nóng)業(yè)質(zhì)量檢測(cè)有限公司對(duì)所有樣品利用聚丙烯酰胺電泳法,開(kāi)展純度檢測(cè)。
1.3.4鑒別篩選人工費(fèi)用計(jì)費(fèi)方式
試驗(yàn)田均在同一個(gè)區(qū)域,田間人工費(fèi)用授權(quán)企業(yè)和育種家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),按照10元/h的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行核算,超過(guò)0.5 h的記為1 h,不足0.5 h的記0.5 h。8種組合處理分別按照投入時(shí)間合計(jì)用工費(fèi)用,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 人工費(fèi)用
1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析
數(shù)據(jù)處理分析采用DPS7.5軟件進(jìn)行。
2 結(jié)果與分析
2.1 純度檢測(cè)結(jié)果
由河南華誠(chéng)農(nóng)業(yè)質(zhì)量檢測(cè)有限公司對(duì)9個(gè)處理(8種組合+對(duì)照)樣品純度檢測(cè)。育種家鑒選后的種子檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3,授權(quán)企業(yè)鑒選種子檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。
表3 不同農(nóng)藝性狀鑒別篩選后檢測(cè)結(jié)果均值(育種家)
表4 不同農(nóng)藝性狀鑒別篩選后檢測(cè)結(jié)果均值(授權(quán)企業(yè))
2.2 純度檢測(cè)分析
分別對(duì)育種家和授權(quán)企業(yè)4個(gè)品種8個(gè)組合處理鑒別篩選檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行雙因素方差分析,然后分別對(duì)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的組合處理進(jìn)行多重比較,結(jié)果如下。
2.2.1育種家鑒選的結(jié)果與分析
表5結(jié)果表明,8個(gè)性狀處理A3、A5、A7和A8均值都在99.9%以上,關(guān)鍵農(nóng)藝性狀鑒定的越多純度越高。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[9],原種要求具備與育種家種子同樣的品質(zhì),在種子純度上應(yīng)盡可能接近育種家種子,種子純度不低于99.9%。上述4個(gè)組合處理中,A3到A8純度均值從99.952 5%到99.990 0%,純度逐漸接近育種家種子,A3的純度99.952 5%在8個(gè)處理中能夠滿足國(guó)家最低標(biāo)準(zhǔn)。
表5 8個(gè)性狀組合間多重比較分析(育種家)
對(duì)4個(gè)小麥品種在A3、A5、A7和A8共4個(gè)組合處理的多重比較(表6～表9)結(jié)果表明,A3處理?xiàng)l件下,5%顯著水平下4個(gè)品種中存在三種差異,1%極顯著水平下4個(gè)品種表現(xiàn)兩種差異;A5處理?xiàng)l件下,在5%顯著水平下4個(gè)品種中存在兩種差異,在1%極顯著水平下4個(gè)品種表現(xiàn)三種差異;A7和A8處理?xiàng)l件下4個(gè)品種無(wú)差異。說(shuō)明A3和A5處理方法對(duì)不同的育種家小麥品種有差異,但是差異不大,而A3處理?xiàng)l件對(duì)于A5處理?xiàng)l件農(nóng)藝性狀減少,考慮人工投入的減少,A3處理可以作為能夠最低保障育種家種子純度的一種有效處理方法。
表6 A3農(nóng)藝性狀處理中4個(gè)品種的多重比較(育種家)
表7 A 5農(nóng)藝性狀處理中4個(gè)品種的多重比較(育種家)
表8 A7農(nóng)藝性狀處理中4個(gè)品種的多重比較(育種家)
表9 A8農(nóng)藝性狀處理中4個(gè)品種的多重比較(育種家)
2.2.2授權(quán)企業(yè)鑒選的結(jié)果與分析
表10結(jié)果表明,8個(gè)組合處理?xiàng)l件下A3、A7和A8均值都在99.9%以上,與育種家在田間開(kāi)展關(guān)鍵農(nóng)藝性狀鑒選的結(jié)果有差異,這可能與授權(quán)企業(yè)在田間開(kāi)展小麥農(nóng)藝性狀鑒定時(shí)對(duì)株型這個(gè)農(nóng)藝性狀把握不準(zhǔn)確有關(guān)。但是從小麥品種繁育角度分析,授權(quán)企業(yè)對(duì)于兩個(gè)比較明顯的農(nóng)藝性狀株高和葉色把握比較準(zhǔn)確,A3組合處理也能夠滿足國(guó)家要求的原種標(biāo)準(zhǔn)。
表10 8個(gè)性狀組合間多重比較分析(授權(quán)企業(yè))
表11 A3處理中4個(gè)品種的多重比較(授權(quán)企業(yè))
表12 A7處理中4個(gè)品種的多重比較(授權(quán)企業(yè))
表13 A8處理中4個(gè)品種的多重比較(授權(quán)企業(yè))
4個(gè)小麥品種在A3、A7和A8組合處理的多重比較結(jié)果表明,A3處理?xiàng)l件下,5%顯著水平下4個(gè)品種中存在三種差異,1%極顯著水平下4個(gè)品種表現(xiàn)兩種差異;A7和A8處理?xiàng)l件下,4個(gè)品種都有兩個(gè)差異。說(shuō)明A3農(nóng)藝性狀處理?xiàng)l件下,授權(quán)企業(yè)鑒選結(jié)果對(duì)不同的育種家小麥品種也存在差異,這點(diǎn)和育種家在相同條件下處理的一致。但是A7和A8處理?xiàng)l件下出現(xiàn)的差異,說(shuō)明授權(quán)企業(yè)在田間對(duì)性狀的把握與育種家存在一定差距。A3處理?xiàng)l件下對(duì)育種家小麥品種的純度也能夠達(dá)到國(guó)家規(guī)定的育種家種子標(biāo)準(zhǔn),這與育種家在此條件下得到的結(jié)論一致。
純度檢測(cè)結(jié)果及數(shù)據(jù)多重比較結(jié)果表明,育種家和授權(quán)企業(yè)在不同的農(nóng)藝性狀處理?xiàng)l件下,鄭麥0943的純度都在100%,說(shuō)明該品種一致性和穩(wěn)定性好,無(wú)變異株出現(xiàn),其他3個(gè)品種雖然都接近育種家種子,仍然存在差異。
小麥品種純度多重比較結(jié)果表明,在不同的農(nóng)藝性狀處理中,A3處理下,4個(gè)小麥品種不論是育種家還是授權(quán)企業(yè)都能得到接近育種家種子的純度標(biāo)準(zhǔn),但在不同的育種家種子之間存在差異,而A7和A8的處理?xiàng)l件下,4個(gè)品種無(wú)差異,適用于所有的品種。
2.2.3不同農(nóng)藝性狀對(duì)種子純度的影響
育種家和授權(quán)企業(yè)鑒選的結(jié)果表明,鄭麥7698、鄭麥1860和鄭麥1354三個(gè)品種,在A3、A5、A7和A8組合處理下種子純度都達(dá)到或超過(guò)99.9%。表14和表15結(jié)果表明,株高對(duì)育種家種子純度的影響平均值分別是0.18%和0.14%,葉色對(duì)育種家種子純度的影響平均數(shù)據(jù)分別是0.24%和0.18%;穗型對(duì)育種家種子的影響平均值分別是0.22%和0.10%;株型對(duì)育種家種子的影響平均值分別是0.03%和0.02%。這說(shuō)明,穗型、株型這兩個(gè)性狀對(duì)育種家種子純度影響較小,而株高和葉色這兩個(gè)性狀對(duì)育種家種子純度影響較大。
表14 育種家種子不同農(nóng)藝性狀對(duì)種子純度的影響(育種家)
表15 育種家種子不同農(nóng)藝性狀對(duì)種子純度的影響(授權(quán)企業(yè))
3 討 論
3.1 育種家種子種性退化
育種家種子種性退化主要有三個(gè)原因。一是生物學(xué)退化明顯[10]。小麥品種審定渠道增加、速度加快,審定品種的數(shù)量增多,一些品種在雜交四代就開(kāi)始進(jìn)入產(chǎn)量比較試驗(yàn),參試品種整體長(zhǎng)勢(shì)參差不齊,難以通過(guò)DUS測(cè)試。甚至有些通過(guò)審定的小麥品種因世代短,種子量不夠而采取多系混合,導(dǎo)致種子純度下降。新審定品種的育種家種子在市場(chǎng)運(yùn)行中不斷提純,等到品種在生產(chǎn)上穩(wěn)定與品種審定時(shí)已經(jīng)有較大差異[10]。二是育種家種子在交給授權(quán)企業(yè)銷售的同時(shí),多數(shù)授權(quán)企業(yè)沒(méi)有采用標(biāo)準(zhǔn)三圃田種子繁育體系,導(dǎo)致育種家種子種性衰退[11-12]。市場(chǎng)上推廣的小麥品種,除非其產(chǎn)量及其他性狀特別突出,否則3年之后品種就會(huì)淘汰。三是收獲時(shí)機(jī)械混雜,純度下降。目前小麥?zhǔn)斋@最大的問(wèn)題是機(jī)械混雜[13],小麥種子繁育過(guò)程中,成方連片,田間去雜均可以實(shí)現(xiàn),但是在小麥最終收獲的時(shí)候,同一時(shí)間大量的收割機(jī)同時(shí)開(kāi)展收割,很難實(shí)現(xiàn)單一品種機(jī)械專用,機(jī)械混雜難以避免。
3.2 不同農(nóng)藝性狀組合處理對(duì)種子純度的影響存在差異
在8個(gè)組合處理?xiàng)l件下,育種家鑒選結(jié)果A3、A5、A7和A8共4個(gè)處理能夠滿足國(guó)家對(duì)育種家種子純度的要求標(biāo)準(zhǔn);而授權(quán)企業(yè)的鑒選結(jié)果A3、A7和A8共3個(gè)處理能夠滿足國(guó)家對(duì)育種家種子純度的要求標(biāo)準(zhǔn)。兩種鑒選結(jié)果說(shuō)明育種家和授權(quán)企業(yè)在株高和葉色的鑒選結(jié)果一致,對(duì)其他幾個(gè)農(nóng)藝性狀鑒選出現(xiàn)偏差,從而導(dǎo)致純度下降。因此,在育種家種子保純繁育中,以小麥的株高和葉色為鑒別篩選依據(jù),對(duì)于其他性狀的變異和分離異質(zhì)容忍,即可達(dá)到保純目的。結(jié)合人工費(fèi)用統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表2),A1～A3處理合計(jì)投入人工費(fèi)用不超過(guò)80元;A4～A8人工費(fèi)用超過(guò)100元。說(shuō)明A3組合處理不但能夠滿足國(guó)家對(duì)育種家種子純度要求,而且在鑒選時(shí)性狀容易掌握,鑒選更準(zhǔn)確,用時(shí)更短節(jié)省成本。同時(shí),育種家和授權(quán)企業(yè)各自開(kāi)展種子繁育鑒選結(jié)果表明,4個(gè)品種純度的平均數(shù)相差最小的是A3處理,4個(gè)品種純度相差僅0.005%,且差異不顯著,說(shuō)明A3作為育種家和授權(quán)企業(yè)種子純度鑒別指標(biāo)誤差小,容忍度高。小麥群體較大,一個(gè)小麥品種在合理的株型范圍內(nèi),株型的變化對(duì)純度的影響不大,所以在小麥繁育中,除非特別明顯的株型,一般不會(huì)被繁育工作者作為去雜的主要指標(biāo)。在小麥繁育過(guò)程中,株高高出整體小麥一個(gè)穗是不能被育種家所接受的,高出整體小麥穗子的二分之一以下均能被育種家所認(rèn)可;按照河南省小麥品種審定要求,審定小麥品種的葉色分為淺綠、深綠兩種,二者有明顯的界限,品種審定中,田間出現(xiàn)兩種葉色類型就認(rèn)定為非同一品種,市場(chǎng)繁育中,繁育田出現(xiàn)兩種葉色就不被育種家接受。
4 結(jié) 論
株高和葉色作為育種家種子保純及繁育技術(shù)指標(biāo),其在保純和繁育過(guò)程中純度差異誤差小,容忍度高。小麥種子繁育過(guò)程中,收獲的小麥品種純度和國(guó)家小麥品種純度標(biāo)準(zhǔn)(99.99%)之間差異范圍在0～0.005%之間,能被育種家所接受。同時(shí),以株高和葉色作為鑒別指標(biāo)容易辨別,人工費(fèi)相對(duì)較低。因此,株高和葉色相結(jié)合的鑒別方式適合作為育種家種子純度鑒別指標(biāo)。
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張建周, 王繼民, 李春盈, 劉 明,宋萬(wàn)獻(xiàn), 張?zhí)炫d, 齊建雙
(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所, 鄭州 450002;2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所, 鄭州 450002;3.長(zhǎng)葛市種子管理站, 河南 長(zhǎng)葛 461500)
小麥?zhǔn)俏覈?guó)重要的糧食作物,種子質(zhì)量尤為重要[1-2],在小麥種子生產(chǎn)的諸多系統(tǒng)和環(huán)節(jié)中,育種家種子保純繁育技術(shù)是確保小麥種子質(zhì)量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的最重要環(huán)節(jié)[3]。上世紀(jì)80年代,我國(guó)良種繁育實(shí)行“四化一供”的方針, 建立了一套完整的良種繁育技術(shù)體系,加速了我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程[4]。2017年始,全國(guó)小麥品種審定渠道相繼增加,審定品種數(shù)量逐年上升,市場(chǎng)上小麥品種量“井噴式”增加。由于品種審定速度的加快,導(dǎo)致審定的小麥品種出現(xiàn)種性不穩(wěn)定,純度下降快,為小麥大田生產(chǎn)帶來(lái)隱患[5-6]。為保持優(yōu)良小麥種性和純度的持續(xù)穩(wěn)定,迫切需要對(duì)小麥種子繁育技術(shù)體系中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)——育種家種子[7]保純繁育技術(shù)進(jìn)行改革。本試驗(yàn)從市場(chǎng)中選擇銷售量相對(duì)較大的4個(gè)自育小麥品種為研究材料,協(xié)同育種家和授權(quán)銷售企業(yè)一起開(kāi)展對(duì)小麥育種家種子關(guān)鍵農(nóng)藝性狀異質(zhì)容忍度的研究,以期找出授權(quán)經(jīng)營(yíng)企業(yè)和育種家在種子保純和繁育中允許存在的異質(zhì)程度,從而對(duì)育種家種子進(jìn)行快速繁育滿足市場(chǎng)需求,進(jìn)而將大田用種的種性和質(zhì)量把控提前到基礎(chǔ)種源,延緩優(yōu)良品種的種性退化,提高大田用種的質(zhì)量[8]。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
供試小麥品種4個(gè)(表1),均為近幾年國(guó)家或者河南省新審定的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自育小麥品種,目前在市場(chǎng)上銷售量相對(duì)較大。
表1 4個(gè)供試小麥品種的基本信息
1.2 試驗(yàn)方法
試驗(yàn)于2018、2019連續(xù)兩年在河南省新鄉(xiāng)、滑縣種植大戶種植繁種材料試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤類型為壤土,肥力均勻地勢(shì)平整,排灌設(shè)施良好。前茬作物為玉米,玉米收獲后秸稈全部粉碎還田,深耕整理后播種小麥。試驗(yàn)種子稀播于試驗(yàn)田,每個(gè)品種播種面積6.7 hm2,分別由授權(quán)企業(yè)和育種家在生育期內(nèi)開(kāi)展以株高、株型、葉色、穗型、芒長(zhǎng)這5個(gè)關(guān)鍵農(nóng)藝性狀為研究對(duì)象,分別抽取1～5個(gè)關(guān)鍵農(nóng)藝性狀對(duì)其一致性進(jìn)行鑒別和篩選,單獨(dú)混收并對(duì)其進(jìn)行純度檢測(cè),各自找出符合育種家種子標(biāo)準(zhǔn)的鑒別性狀,對(duì)于其他性狀允許存在的變異和分離異質(zhì)容忍程度。
1.3 調(diào)查項(xiàng)目及方法
對(duì)4個(gè)試驗(yàn)材料,在生育期內(nèi)以5個(gè)關(guān)鍵農(nóng)藝性狀(株高、株型、葉色、穗型、芒長(zhǎng))為研究對(duì)象,分別選擇1～5個(gè)關(guān)鍵農(nóng)藝性狀在田間對(duì)其一致性進(jìn)行鑒別和篩選,成熟后分別混收隨機(jī)取樣3個(gè)重復(fù)并對(duì)其進(jìn)行純度檢測(cè)。在選擇農(nóng)藝性狀時(shí),由于芒長(zhǎng)在區(qū)別上過(guò)于精細(xì)、耗時(shí)長(zhǎng)、難度大等與研究目的不相符;而株高作為種子繁育中最為突出的一個(gè)關(guān)鍵性狀,必須考慮進(jìn)去。因此,把這些農(nóng)藝性狀組合分類為8種,分別是按品種株高(編號(hào)為A1);株高和株型(編號(hào)為A2);株高和葉色(編號(hào)為A3);株高和穗型(編號(hào)為A4);株高、株型和葉色(編號(hào)為A5);株高、株型和穗型(編號(hào)為A6);株高、葉色和穗型(編號(hào)為A7); 株高、葉色、株型和穗型(編號(hào)為A8)。
授權(quán)企業(yè)和育種家采取上述同樣的研究?jī)?nèi)容和方法開(kāi)展工作。主觀上,雙方分別依據(jù)自己的標(biāo)準(zhǔn)在田間對(duì)品種1～5個(gè)性狀的一致性進(jìn)行調(diào)查;客觀上,品種收獲之后進(jìn)行純度檢測(cè),比對(duì)授權(quán)企業(yè)與育種家在育種家種子之間的差異,確定授權(quán)企業(yè)在繁種育種家種子過(guò)程中與育種家種子之間的容忍度,結(jié)合田間工作量和勞動(dòng)力的投入,確定合適的標(biāo)準(zhǔn)。
1.3.1農(nóng)藝性狀組合分類設(shè)區(qū)處理
在新鄉(xiāng)、滑縣安排種植大戶種植試驗(yàn)材料鄭麥1860、鄭麥7698、鄭麥0943、鄭麥1354各6.7 hm2。根據(jù)五大關(guān)鍵農(nóng)藝性狀8個(gè)組合分類,以不做任何處理為對(duì)照區(qū);把每個(gè)品種一共劃分為9個(gè)區(qū),每區(qū)面積設(shè)立1.3 hm2。授權(quán)企業(yè)和育種家分別對(duì)種植的4個(gè)品種隨機(jī)選取0.67 hm2地,按品種農(nóng)藝性狀組合的8個(gè)分類實(shí)施,結(jié)合各個(gè)品種的特征特性對(duì)繁育田進(jìn)行去雜調(diào)查。在苗期,對(duì)葉色(深綠、綠、黃綠)、株高(高、中、低)和株型(匍匐、半直立、直立)等3個(gè)性狀進(jìn)行調(diào)查;在灌漿中期,對(duì)株高(高、中、低)、株型(緊湊、適中、松散)、穗型(大穗、中穗、多穗)3個(gè)性狀進(jìn)行選擇。
1.3.2農(nóng)藝性狀的調(diào)查方法
株高是以起身拔節(jié)速度作為判斷依據(jù),對(duì)于過(guò)快或過(guò)慢的都要整株拔除,后期再?gòu)闹旮呱线M(jìn)一步拔除遺漏或突發(fā)異變植株。葉色是在苗期進(jìn)行鑒別篩選,苗期植株矮,易觀察、易判斷、易做到整株拔除。
1.3.3收獲、純度檢測(cè)
授權(quán)企業(yè)和育種家依據(jù)各自的鑒定標(biāo)準(zhǔn),每個(gè)品種按照性狀組合分類收獲,然后取樣,在樣品袋上標(biāo)注對(duì)應(yīng)品種及組合分類編號(hào),由項(xiàng)目組委托河南華誠(chéng)農(nóng)業(yè)質(zhì)量檢測(cè)有限公司對(duì)所有樣品利用聚丙烯酰胺電泳法,開(kāi)展純度檢測(cè)。
1.3.4鑒別篩選人工費(fèi)用計(jì)費(fèi)方式
試驗(yàn)田均在同一個(gè)區(qū)域,田間人工費(fèi)用授權(quán)企業(yè)和育種家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),按照10元/h的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行核算,超過(guò)0.5 h的記為1 h,不足0.5 h的記0.5 h。8種組合處理分別按照投入時(shí)間合計(jì)用工費(fèi)用,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 人工費(fèi)用
1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析
數(shù)據(jù)處理分析采用DPS7.5軟件進(jìn)行。
2 結(jié)果與分析
2.1 純度檢測(cè)結(jié)果
由河南華誠(chéng)農(nóng)業(yè)質(zhì)量檢測(cè)有限公司對(duì)9個(gè)處理(8種組合+對(duì)照)樣品純度檢測(cè)。育種家鑒選后的種子檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3,授權(quán)企業(yè)鑒選種子檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。
表3 不同農(nóng)藝性狀鑒別篩選后檢測(cè)結(jié)果均值(育種家)
表4 不同農(nóng)藝性狀鑒別篩選后檢測(cè)結(jié)果均值(授權(quán)企業(yè))
2.2 純度檢測(cè)分析
分別對(duì)育種家和授權(quán)企業(yè)4個(gè)品種8個(gè)組合處理鑒別篩選檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行雙因素方差分析,然后分別對(duì)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的組合處理進(jìn)行多重比較,結(jié)果如下。
2.2.1育種家鑒選的結(jié)果與分析
表5結(jié)果表明,8個(gè)性狀處理A3、A5、A7和A8均值都在99.9%以上,關(guān)鍵農(nóng)藝性狀鑒定的越多純度越高。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[9],原種要求具備與育種家種子同樣的品質(zhì),在種子純度上應(yīng)盡可能接近育種家種子,種子純度不低于99.9%。上述4個(gè)組合處理中,A3到A8純度均值從99.952 5%到99.990 0%,純度逐漸接近育種家種子,A3的純度99.952 5%在8個(gè)處理中能夠滿足國(guó)家最低標(biāo)準(zhǔn)。
表5 8個(gè)性狀組合間多重比較分析(育種家)
對(duì)4個(gè)小麥品種在A3、A5、A7和A8共4個(gè)組合處理的多重比較(表6～表9)結(jié)果表明,A3處理?xiàng)l件下,5%顯著水平下4個(gè)品種中存在三種差異,1%極顯著水平下4個(gè)品種表現(xiàn)兩種差異;A5處理?xiàng)l件下,在5%顯著水平下4個(gè)品種中存在兩種差異,在1%極顯著水平下4個(gè)品種表現(xiàn)三種差異;A7和A8處理?xiàng)l件下4個(gè)品種無(wú)差異。說(shuō)明A3和A5處理方法對(duì)不同的育種家小麥品種有差異,但是差異不大,而A3處理?xiàng)l件對(duì)于A5處理?xiàng)l件農(nóng)藝性狀減少,考慮人工投入的減少,A3處理可以作為能夠最低保障育種家種子純度的一種有效處理方法。
表6 A3農(nóng)藝性狀處理中4個(gè)品種的多重比較(育種家)
表7 A 5農(nóng)藝性狀處理中4個(gè)品種的多重比較(育種家)
表8 A7農(nóng)藝性狀處理中4個(gè)品種的多重比較(育種家)
表9 A8農(nóng)藝性狀處理中4個(gè)品種的多重比較(育種家)
2.2.2授權(quán)企業(yè)鑒選的結(jié)果與分析
表10結(jié)果表明,8個(gè)組合處理?xiàng)l件下A3、A7和A8均值都在99.9%以上,與育種家在田間開(kāi)展關(guān)鍵農(nóng)藝性狀鑒選的結(jié)果有差異,這可能與授權(quán)企業(yè)在田間開(kāi)展小麥農(nóng)藝性狀鑒定時(shí)對(duì)株型這個(gè)農(nóng)藝性狀把握不準(zhǔn)確有關(guān)。但是從小麥品種繁育角度分析,授權(quán)企業(yè)對(duì)于兩個(gè)比較明顯的農(nóng)藝性狀株高和葉色把握比較準(zhǔn)確,A3組合處理也能夠滿足國(guó)家要求的原種標(biāo)準(zhǔn)。
表10 8個(gè)性狀組合間多重比較分析(授權(quán)企業(yè))
表11 A3處理中4個(gè)品種的多重比較(授權(quán)企業(yè))
表12 A7處理中4個(gè)品種的多重比較(授權(quán)企業(yè))
表13 A8處理中4個(gè)品種的多重比較(授權(quán)企業(yè))
4個(gè)小麥品種在A3、A7和A8組合處理的多重比較結(jié)果表明,A3處理?xiàng)l件下,5%顯著水平下4個(gè)品種中存在三種差異,1%極顯著水平下4個(gè)品種表現(xiàn)兩種差異;A7和A8處理?xiàng)l件下,4個(gè)品種都有兩個(gè)差異。說(shuō)明A3農(nóng)藝性狀處理?xiàng)l件下,授權(quán)企業(yè)鑒選結(jié)果對(duì)不同的育種家小麥品種也存在差異,這點(diǎn)和育種家在相同條件下處理的一致。但是A7和A8處理?xiàng)l件下出現(xiàn)的差異,說(shuō)明授權(quán)企業(yè)在田間對(duì)性狀的把握與育種家存在一定差距。A3處理?xiàng)l件下對(duì)育種家小麥品種的純度也能夠達(dá)到國(guó)家規(guī)定的育種家種子標(biāo)準(zhǔn),這與育種家在此條件下得到的結(jié)論一致。
純度檢測(cè)結(jié)果及數(shù)據(jù)多重比較結(jié)果表明,育種家和授權(quán)企業(yè)在不同的農(nóng)藝性狀處理?xiàng)l件下,鄭麥0943的純度都在100%,說(shuō)明該品種一致性和穩(wěn)定性好,無(wú)變異株出現(xiàn),其他3個(gè)品種雖然都接近育種家種子,仍然存在差異。
小麥品種純度多重比較結(jié)果表明,在不同的農(nóng)藝性狀處理中,A3處理下,4個(gè)小麥品種不論是育種家還是授權(quán)企業(yè)都能得到接近育種家種子的純度標(biāo)準(zhǔn),但在不同的育種家種子之間存在差異,而A7和A8的處理?xiàng)l件下,4個(gè)品種無(wú)差異,適用于所有的品種。
2.2.3不同農(nóng)藝性狀對(duì)種子純度的影響
育種家和授權(quán)企業(yè)鑒選的結(jié)果表明,鄭麥7698、鄭麥1860和鄭麥1354三個(gè)品種,在A3、A5、A7和A8組合處理下種子純度都達(dá)到或超過(guò)99.9%。表14和表15結(jié)果表明,株高對(duì)育種家種子純度的影響平均值分別是0.18%和0.14%,葉色對(duì)育種家種子純度的影響平均數(shù)據(jù)分別是0.24%和0.18%;穗型對(duì)育種家種子的影響平均值分別是0.22%和0.10%;株型對(duì)育種家種子的影響平均值分別是0.03%和0.02%。這說(shuō)明,穗型、株型這兩個(gè)性狀對(duì)育種家種子純度影響較小,而株高和葉色這兩個(gè)性狀對(duì)育種家種子純度影響較大。
表14 育種家種子不同農(nóng)藝性狀對(duì)種子純度的影響(育種家)
表15 育種家種子不同農(nóng)藝性狀對(duì)種子純度的影響(授權(quán)企業(yè))
3 討 論
3.1 育種家種子種性退化
育種家種子種性退化主要有三個(gè)原因。一是生物學(xué)退化明顯[10]。小麥品種審定渠道增加、速度加快,審定品種的數(shù)量增多,一些品種在雜交四代就開(kāi)始進(jìn)入產(chǎn)量比較試驗(yàn),參試品種整體長(zhǎng)勢(shì)參差不齊,難以通過(guò)DUS測(cè)試。甚至有些通過(guò)審定的小麥品種因世代短,種子量不夠而采取多系混合,導(dǎo)致種子純度下降。新審定品種的育種家種子在市場(chǎng)運(yùn)行中不斷提純,等到品種在生產(chǎn)上穩(wěn)定與品種審定時(shí)已經(jīng)有較大差異[10]。二是育種家種子在交給授權(quán)企業(yè)銷售的同時(shí),多數(shù)授權(quán)企業(yè)沒(méi)有采用標(biāo)準(zhǔn)三圃田種子繁育體系,導(dǎo)致育種家種子種性衰退[11-12]。市場(chǎng)上推廣的小麥品種,除非其產(chǎn)量及其他性狀特別突出,否則3年之后品種就會(huì)淘汰。三是收獲時(shí)機(jī)械混雜,純度下降。目前小麥?zhǔn)斋@最大的問(wèn)題是機(jī)械混雜[13],小麥種子繁育過(guò)程中,成方連片,田間去雜均可以實(shí)現(xiàn),但是在小麥最終收獲的時(shí)候,同一時(shí)間大量的收割機(jī)同時(shí)開(kāi)展收割,很難實(shí)現(xiàn)單一品種機(jī)械專用,機(jī)械混雜難以避免。
3.2 不同農(nóng)藝性狀組合處理對(duì)種子純度的影響存在差異
在8個(gè)組合處理?xiàng)l件下,育種家鑒選結(jié)果A3、A5、A7和A8共4個(gè)處理能夠滿足國(guó)家對(duì)育種家種子純度的要求標(biāo)準(zhǔn);而授權(quán)企業(yè)的鑒選結(jié)果A3、A7和A8共3個(gè)處理能夠滿足國(guó)家對(duì)育種家種子純度的要求標(biāo)準(zhǔn)。兩種鑒選結(jié)果說(shuō)明育種家和授權(quán)企業(yè)在株高和葉色的鑒選結(jié)果一致,對(duì)其他幾個(gè)農(nóng)藝性狀鑒選出現(xiàn)偏差,從而導(dǎo)致純度下降。因此,在育種家種子保純繁育中,以小麥的株高和葉色為鑒別篩選依據(jù),對(duì)于其他性狀的變異和分離異質(zhì)容忍,即可達(dá)到保純目的。結(jié)合人工費(fèi)用統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表2),A1～A3處理合計(jì)投入人工費(fèi)用不超過(guò)80元;A4～A8人工費(fèi)用超過(guò)100元。說(shuō)明A3組合處理不但能夠滿足國(guó)家對(duì)育種家種子純度要求,而且在鑒選時(shí)性狀容易掌握,鑒選更準(zhǔn)確,用時(shí)更短節(jié)省成本。同時(shí),育種家和授權(quán)企業(yè)各自開(kāi)展種子繁育鑒選結(jié)果表明,4個(gè)品種純度的平均數(shù)相差最小的是A3處理,4個(gè)品種純度相差僅0.005%,且差異不顯著,說(shuō)明A3作為育種家和授權(quán)企業(yè)種子純度鑒別指標(biāo)誤差小,容忍度高。小麥群體較大,一個(gè)小麥品種在合理的株型范圍內(nèi),株型的變化對(duì)純度的影響不大,所以在小麥繁育中,除非特別明顯的株型,一般不會(huì)被繁育工作者作為去雜的主要指標(biāo)。在小麥繁育過(guò)程中,株高高出整體小麥一個(gè)穗是不能被育種家所接受的,高出整體小麥穗子的二分之一以下均能被育種家所認(rèn)可;按照河南省小麥品種審定要求,審定小麥品種的葉色分為淺綠、深綠兩種,二者有明顯的界限,品種審定中,田間出現(xiàn)兩種葉色類型就認(rèn)定為非同一品種,市場(chǎng)繁育中,繁育田出現(xiàn)兩種葉色就不被育種家接受。
4 結(jié) 論
株高和葉色作為育種家種子保純及繁育技術(shù)指標(biāo),其在保純和繁育過(guò)程中純度差異誤差小,容忍度高。小麥種子繁育過(guò)程中,收獲的小麥品種純度和國(guó)家小麥品種純度標(biāo)準(zhǔn)(99.99%)之間差異范圍在0～0.005%之間,能被育種家所接受。同時(shí),以株高和葉色作為鑒別指標(biāo)容易辨別,人工費(fèi)相對(duì)較低。因此,株高和葉色相結(jié)合的鑒別方式適合作為育種家種子純度鑒別指標(biāo)。
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