雜交大豆育種方法和制種技術的實踐與研究*

彭 寶，張偉龍，趙曉明，趙麗梅，張景勇，孫 寰

（吉林省農業(yè)科學院大豆研究中心，長春 130033）

利用雜種優(yōu)勢大幅度提高農作物產量，是作物遺傳改良最有效的途徑之一。雜種優(yōu)勢先后在玉米、高粱、向日葵、油菜以及一些蔬菜類上被應用。人們一度認為嚴格自花授粉的作物，很難利用雜種優(yōu)勢。我國在雜交水稻研究上取得的突破，開創(chuàng)了自交作物雜優(yōu)利用的先河。目前我國雜交稻的種植面積，已達水稻種植面積的60%以上。雜交小麥的研究也有很大進展，國內外不斷有高產組合推出，總體呈上升趨勢。在主要作物中，只有大豆雜優(yōu)利用研究滯后,自1993年吉林省農業(yè)科學院育成大豆細胞質雄性不育系后，大豆雜種優(yōu)勢利用已成為可能，并且已選育出雜交豆1號、2號、3號和4號，本文結合近年來的育種實踐，對雜交大豆育種方法和制種技術的有關問題進行初步探討。

1 “三系”選育

“三系”是選育大豆雜交種的物質基礎，只有選育出優(yōu)良的“三系”，才能育成高優(yōu)勢的雜交種。目前“三系”選育主要是利用已育成的RN型穩(wěn)定的大豆雄性不育系為母本，廣泛收集已育成的大豆品種或品系為父本，采用測交和回交轉育的方法進行新的“三系”選育。

根據(jù)測交組合的F1代的花粉育性進行恢保類型的確定。花粉育性的鑒定采用I2-KI染色法，摘取露白之前的花蕾，花蕾不能太小，摘取之后用75%的酒精溶液固定，然后在顯微鏡下觀察花粉育性，花粉育性是指不育的花粉細胞占總花粉細胞的比率，花粉育性大于95%的組合，其被測親本即為保持類型，然后進行回交轉育，一般連續(xù)回交5代即可育成新的不育系，輪回親本即為該不育系的同型保持系。花粉敗育率在0～60%的組合，其被測親本即為恢復類型，但由于人工雜交獲得的測交種種子數(shù)量很少，很難觀察后代的恢復株率，因此，還應與多個不育系在網室內雜交，生產數(shù)量較多的F1種子，以計算恢復株率。對多個不育系具有恢復能力的材料，才可以對其進行單株提純選育，育成新的恢復系?；ǚ蹟∮试?0%～95%之間的組合，其被測親本為中間類型，育成“三系”難度較大[1]。

到目前為止已選育出回交5代以上的春大豆不育系159個，其中吉林省材料57個，占35.8%；黑龍江省材料53個，占33.3%；遼寧省材料4個，占2.5%；外國材料42個，占26.4%；其他省份3個，占1.2%。不育系材料來源基本上由吉林、黑龍江、外國品種各占三分之一左右。通過單株系選已育成具有不同恢復能力的春大豆恢復系191個，其中吉林省材料57個，占29.8%；黑龍江省材料32個，占16.8%；遼寧省材料6個，占3.1%；外國材料92個，占48.2%；其他地區(qū)材料4個，占2.1%?；謴拖挡牧蟻碓赐鈬贩N接近一半，其次是吉林省占三分之一。

優(yōu)良不育系應具備育性穩(wěn)定、配合力高、異交率高、綜合農藝性狀優(yōu)良等特點。特別是高異交率可以提高制種產量，是雜交大豆實現(xiàn)產業(yè)化的基礎。研究發(fā)現(xiàn)，不同基因型不育系之間異交結實率存在很大差異，在同一條件下結實率差異可達50%～80%以上。這可能與花粉的粘重度、龍骨瓣緊密度、花分泌物等有關。高異交結實率不育系，可以提高制種產量，因此，高異交結實率成為選育新的不育系的重要性狀指標。

優(yōu)良恢復系應具備恢復力強、配合力高、恢復譜廣、花期長、花粉量大、綜合農藝性狀好等特點。研究發(fā)現(xiàn)，不同基因型恢復系之間花和花粉數(shù)量存在很大差異，花的數(shù)量從74.8朵到408.9朵，相差5倍以上；花粉數(shù)量從28.9萬個到137.9萬個，差異也接近5倍[2]。因此，選育多花的恢復系，增加花粉數(shù)量更有利于提高雜交大豆制種產量。

2 雜交種選育

因為高優(yōu)勢組合的機率很低，因此，要選育優(yōu)良大豆雜交種必須對大量雜交組合進行篩選和鑒定?，F(xiàn)已配制近4000個組合，每年大約配制400～500個組合，在網室內采用一父多母的種植方式，利用苜蓿切葉蜂作為傳粉媒介，生產F1種子，第二年對所配的組合進行初步測產，一般采用單行區(qū)、多地點進行，根據(jù)產量、生育期、恢復性、抗逆性等綜合表現(xiàn)，篩選出一定數(shù)量的組合。第三年對入選組合進行二次測產，如種子不夠則重新進行制種，下一年進行二次測產。二次產量鑒定如種子量夠用應采用五行區(qū)，三次重復，多地點進行，嚴格測產，根據(jù)各地點綜合表現(xiàn)，決選出優(yōu)異的高優(yōu)勢組合，下年參加區(qū)域試驗。同時，對這些組合到基地進行大面積制種，以保證區(qū)域試驗的用種需要。

研究表明，親本的親緣關系對大豆雜種優(yōu)勢有著重要影響，一般基因型遠緣或生育期差異大的組合產生高優(yōu)勢組合的機率較大。審定的4個雜交種均是以國內不育系和國外恢復系為親本育成的。雜交豆1號、2號、3號和4號分別于2002年、2006年、2009年和2010年審定，分別比對照增產21.9%、22.7%、20.2%和12.3%。

3 制種技術

3.1 “三系”擴繁

“三系”原原種和原種的擴繁，是雜交大豆育種的關鍵環(huán)節(jié)之一，“三系”的原原種繁殖必須保證純度達100%，否則會影響優(yōu)勢組合的篩選、制種產量和種子純度，甚至影響雜交種的推廣。因此，不育系和保持系的原原種繁殖都是在網室內進行，利用苜蓿切葉蜂傳粉，不育系在開花初期放蜂前對每一株進行花粉育性檢查，剔出育性低于95%的植株。原種在田間有隔離的條件下進行大面積擴繁，在苗期、開花初期、收獲前根據(jù)葉形、花色、茸毛色、結莢習性、株型等性狀進行多次去雜確保種子純度?；謴拖翟N亦在網室內進行擴繁不用放蜂，原種在田間有隔離的條件下大面積擴繁，在苗期、開花初期、收獲前亦進行嚴格去雜。

3.2 雜交制種技術

大豆是嚴格的自花授粉作物，花粉量少且粘重，不能依靠風媒進行傳粉，只能依靠蟲媒傳粉。經過研究確認，苜蓿切葉蜂和蜜蜂是大豆傳粉的最佳昆蟲。制種基地宜選擇在降雨量少、有灌溉條件、日照充足、土壤肥力中等、野生昆蟲種類多、群體大的地區(qū)進行。不同品種之間的隔離距離，用切葉蜂傳粉或靠自然昆蟲傳粉的應在500m以上，用蜜蜂傳粉的應在5000m以上。

大豆是典型的碟形花，柱頭不外露，花粉數(shù)量少且粘重，不宜傳播。為了確保有足夠的花粉源和較高的制種產量，父母本種植比例不宜大，以1：2為宜。播種量50kg/hm2，公頃保苗15～16萬株。父母本生育期差別大的要進行錯期播種，調整到花期相遇。在苗期、開花初期、成熟期等，根據(jù)葉形、花色、茸毛色、結莢習性等性狀嚴格去雜，以確保種子純度。

由于大豆靠蟲媒傳粉，在大豆開花期不宜打藥作業(yè)。因此，在大豆開花之前要進行一次藥劑處理，主要防治大豆蚜蟲、紅蜘蛛等，以防開花期發(fā)生蟲害影響大豆授粉和產量。開花結束后，在8月上旬再進行一次藥劑處理，防治大豆食心蟲，減少蟲食率。

不育系繁殖為了確保種子純度，在大豆開花結束后把父本割掉，父本可在邊行單獨繁殖。秋后收獲父母本要單收單運，分別在不同場院堆放，單獨脫粒，每一個品種在脫粒前都要徹底清理好機器，防止機械和人工混雜，確保種子純度。

［1］孫寰．吉林大豆[M]．長春：吉林科學技術出版社，2005：132-159．

［2］趙麗梅，彭寶，程硯喜，等．大豆骨干恢復系花和花粉數(shù)量的研究[J]．大豆科學，2008，27（2）：238-241．

［3］彭寶，趙麗梅，王曙明，等．雜交豆2號選育及高產制種技術研究[J]．吉林農業(yè)科學，2008，33（2）：3-7．