煙農(nóng)24號(hào)小麥品種選育及育種技術(shù)探討

劉兆曄 于經(jīng)川 姜鴻明 辛慶國(guó)

摘要：選用豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、抗旱耐瘠的中肥水小麥品種陜229為母本，用抗病、抗倒的高肥水品種安麥1號(hào)為父本雜交，提出并運(yùn)用單莖庫(kù)源比理論、高中肥條件下交替選擇、雜種后代高密度大群體篩選等育種技術(shù)，育成了高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)小麥品種煙農(nóng)24號(hào)。該品種分蘗力強(qiáng)，適應(yīng)性廣，抗病抗倒，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。在山東省小麥高肥區(qū)試中，兩年平均比對(duì)照增產(chǎn)8.45％。2004年通過(guò)山東省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，2005～2010年連續(xù)6年被山東省農(nóng)業(yè)廳、財(cái)政廳、科技廳定為山東省優(yōu)質(zhì)專用小麥主導(dǎo)品種和小麥良種補(bǔ)貼項(xiàng)目品種。

關(guān)鍵詞：小麥；煙農(nóng)24號(hào)；品種選育；育種技術(shù)

中圖分類號(hào)：S512.1⁺10.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942(2012)01-0035-04

糧食安全保障是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。小麥?zhǔn)俏覈?guó)最重要的糧食作物之一，山東是我國(guó)小麥的主產(chǎn)區(qū)。根據(jù)黃承彥等(2005)對(duì)山東小麥需求的預(yù)測(cè)和當(dāng)前山東小麥的生產(chǎn)水平和未來(lái)發(fā)展速度的分析，2020年、2050年山東省小麥總產(chǎn)應(yīng)分別達(dá)到270.6×10⁸kg和288.6×10⁸kg，單產(chǎn)應(yīng)分別達(dá)到7350.0kg/hm²和7875.0k/hm²，要比目前分別提高40％和50％左右。目前山東小麥品種的單產(chǎn)潛力多已超過(guò)9000.0kg/hm²，最高達(dá)到11250.0kg/hm²，但生產(chǎn)上平均單產(chǎn)水平僅5250.0kg/hm²左右。育成的超高產(chǎn)品種對(duì)土、肥、水、光、溫等資源的要求較高；品種抵御自然災(zāi)害(如病蟲草害、低溫、倒伏、干熱風(fēng)等)的能力還比較脆弱；各產(chǎn)量構(gòu)成因素間以及產(chǎn)量與品質(zhì)間的關(guān)系協(xié)調(diào)提高比較困難；品種類型比較單一，生產(chǎn)成本偏高；中肥水品種在高肥水條件下種植，群體偏大，莖稈質(zhì)量較差，病蟲害發(fā)生嚴(yán)重，容易倒伏。所以要求育種工作者應(yīng)從提高品種自身農(nóng)藝性狀方面來(lái)提高農(nóng)民種植小麥的收益，育成高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、高效、高中肥兼用的綜合性狀優(yōu)異的突破性品種。

1.選育思路與經(jīng)過(guò)

大面積高產(chǎn)小麥品種，既要在一定范圍內(nèi)對(duì)不同的生境有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，又要具有較高的產(chǎn)量潛力。因?yàn)樵诖竺娣e生產(chǎn)中，除了要考慮自然條件(氣候、土壤、病蟲害等)變動(dòng)對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育的影響外，還要考慮我國(guó)農(nóng)村分散經(jīng)營(yíng)所致的栽培條件(播期、播量、肥水管理)的差異，因而要求小麥品種在形態(tài)、生理特性上具有較強(qiáng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)和互補(bǔ)能力。鑒于此，我們確定了如下選育思路：在高產(chǎn)和廣適性育種的親本選配上，將一個(gè)具有廣泛適應(yīng)性的基因型與一個(gè)對(duì)高產(chǎn)環(huán)境特別適應(yīng)的基因型進(jìn)行雜交，即選用豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、分蘗力強(qiáng)、穗數(shù)多、抗旱耐瘠、抗病抗倒性較差、適于中肥水種植的陜229為母本，以大穗、抗病、抗倒、品質(zhì)優(yōu)良、適于高肥水種植的安麥1號(hào)為父本雜交，并在后代選擇中以株高適中、多抗、高光效株型和產(chǎn)量三要素協(xié)調(diào)為主要目標(biāo)，加大抗倒性和抗病性等方面的選擇壓力，以克服陜229抗病性差和不抗倒伏的缺點(diǎn)，有效組合高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗倒、抗逆、高效等優(yōu)良基因，使育成品種高中肥條件下能夠兼用。具體選育經(jīng)過(guò)為：

1994年進(jìn)行雜交，組合代號(hào)為94125。F₁～F₄均在煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)種植。試驗(yàn)地肥力條件較好，各種病害較重，為選育高產(chǎn)、抗病品種提供了有利條件。1995年F₁雜種優(yōu)勢(shì)明顯，長(zhǎng)相長(zhǎng)勢(shì)表現(xiàn)極佳。1996年F₂作為重點(diǎn)組合，選擇前期生長(zhǎng)健壯、發(fā)育較慢、耐寒性好、起身后營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)換迅速、拔節(jié)后分蘗兩極分化快、抽穗前株型挺拔、旗葉較短且上舉、群體透光較好、后期葉片功能期長(zhǎng)、灌漿快、落黃好、熟期適中的單穗121個(gè)。1997年F₃在F₂選擇的基礎(chǔ)上，先選綜合抗性、豐產(chǎn)性、落黃性和株型等諸性狀都較理想的穗行，再?gòu)闹羞x擇單穗，一般一穗行選1穗，性狀分離大或特好的穗行選2～5穗，共選58穗。1998年F₄收獲綜合性狀好、農(nóng)藝性狀基本穩(wěn)定一致的穗行4個(gè)，在繼續(xù)選擇提純的同時(shí)，參加1999年度的品系鑒定試驗(yàn)，結(jié)果以煙475(煙農(nóng)24號(hào))表現(xiàn)最好，2000～2004年分別參加魯東片聯(lián)試、山東省預(yù)試區(qū)試和生產(chǎn)試驗(yàn)，2004年通過(guò)山東省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定。

2.遺傳背景分析

追溯煙農(nóng)24號(hào)的系譜，其遺傳背景非常豐富：從性狀特點(diǎn)來(lái)看，TB902、ST2422/464分別是不同時(shí)期的抗源和豐產(chǎn)源，蚰子麥、蚰包、陜7853為豐產(chǎn)供體，小偃96抗旱性強(qiáng)，包打300砲、蚰包麥含有優(yōu)質(zhì)基因；從地域來(lái)源看，既包括國(guó)外引進(jìn)的大量?jī)?yōu)異種質(zhì)，如意大利的ST2422/464、英國(guó)的包打300砲、澳大利亞的TB902，又包含國(guó)內(nèi)大面積種植的品種蚰包等；從親緣關(guān)系來(lái)看，煙農(nóng)24號(hào)既有普通小麥種質(zhì)，又含偃麥草(小偃6號(hào))的血緣。由于國(guó)內(nèi)外多樣性種質(zhì)資源的綜合利用，使其雙親的基因類群具有血統(tǒng)遠(yuǎn)緣、生態(tài)遠(yuǎn)緣和類型遠(yuǎn)緣等特性，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異基因的累加、互補(bǔ)和重組，為培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗倒、抗逆小麥新品種奠定了豐富的遺傳基礎(chǔ)(圖1)。

3.種性特點(diǎn)

3.1高產(chǎn)

在鑒定圃試驗(yàn)、魯東片聯(lián)試、2000～2001年度山東省小麥高肥組預(yù)試中，較對(duì)照分別增產(chǎn)15.04％、16.75％、7.11％，均居參試品種的第1位；在2001～2003年山東省區(qū)試中，平均產(chǎn)量7802.1kg/hm²，較對(duì)照魯麥14增產(chǎn)8.45％，居參試品種第1位；在2003～2004年生產(chǎn)試驗(yàn)中，平均產(chǎn)量7 551.9kg/hm²，較對(duì)照魯麥14增產(chǎn)7.82％。2006年在文登市宋村鎮(zhèn)周格村，煙農(nóng)24號(hào)實(shí)打產(chǎn)量10470kg/hm²，比往年種植的品種產(chǎn)量翻了一番。2009年6月，由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)和山東省種子管理總站等部門專家組成了實(shí)打驗(yàn)收組，對(duì)萊陽(yáng)市呂格莊鎮(zhèn)響水溝村煙農(nóng)24號(hào)高產(chǎn)攻關(guān)田進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)打驗(yàn)收，實(shí)打產(chǎn)量10193.0kg/hm²。

3.2穩(wěn)產(chǎn)

采用高穩(wěn)系數(shù)法(HSC)，結(jié)合變異系數(shù)對(duì)2001～2002年度山東省高肥區(qū)試的13個(gè)小麥品種(系)進(jìn)行高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性綜合評(píng)價(jià)。在13個(gè)品種(系)中，煙農(nóng)24號(hào)的產(chǎn)量和高穩(wěn)系數(shù)最高，地域變異S值和CV較小，為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)類型?；疑P(guān)聯(lián)度分析表明，煙農(nóng)24號(hào)的加權(quán)關(guān)聯(lián)度最大(y_i=0.8231)，說(shuō)明該品種不僅產(chǎn)量高，而且綜合性狀優(yōu)良。

3.3容重大，白度高

經(jīng)農(nóng)業(yè)部谷物品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(北

京)等單位化驗(yàn)分析，該品種容重781～828g/L，粗蛋白(干基)11.30％～13.36％，濕面筋26.3％～37.0％，穩(wěn)定時(shí)間1.6～7.2min，面粉白度值78.7～81.1，比我國(guó)小麥平均白度高2.9％～5.3％，屬高白度面粉，是制作饅頭、面條、水餃的優(yōu)質(zhì)原料。在2005年中國(guó)鄭州小麥展示及交易會(huì)上，被評(píng)為優(yōu)質(zhì)面條小麥，面條評(píng)分81分。

3.4抗倒抗逆性強(qiáng)

根據(jù)山東省小麥區(qū)試結(jié)果，煙農(nóng)24號(hào)越冬率98.2％～100％，耐寒、抗旱、抗青干，高抗白粉病、赤霉病和葉枯病。2003～2004年中國(guó)農(nóng)科院植保所抗病性鑒定結(jié)果，高抗條銹病，中抗葉銹病。煙農(nóng)24號(hào)的莖質(zhì)系數(shù)為0.0285g/cm，而對(duì)照魯麥14的莖質(zhì)系數(shù)為0.0278g/cm，這是煙農(nóng)24號(hào)抗倒伏的莖稈質(zhì)量基礎(chǔ)。

3.5葉綠素含量高，光合能力強(qiáng)

煙農(nóng)24號(hào)葉綠素a含量、葉綠素b含量、光合速率、平均灌漿速率均顯著高于魯麥21號(hào)，SOD含量比魯麥21高39.5％(表1)。

4.關(guān)鍵選育技術(shù)分析

4.1高中肥條件下交替選擇

小麥的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性是受多基因控制的數(shù)量性狀，遺傳背景十分復(fù)雜。在育種過(guò)程中，采用何種方法使二者有效地結(jié)合在一起，并能實(shí)現(xiàn)充分有效的選擇是實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)育種目標(biāo)的關(guān)鍵。我國(guó)傳統(tǒng)的育種方法，強(qiáng)調(diào)雜種后代的培育條件必須同育種目標(biāo)相協(xié)調(diào)。但我們?cè)陔s交后代的選擇中采用高、中肥交叉選育法，將F₁、F₂置于水地條件下選育，以利于F₁種量繁殖和雜種優(yōu)勢(shì)的表現(xiàn)，以及F₂強(qiáng)分離世代各種基因型遺傳特性的充分表達(dá)和選育；F₃在中肥條件下選拔，F(xiàn)₄回到高肥條件下種植；穩(wěn)定品系在高、中肥兩種環(huán)境條件下同時(shí)鑒定，在自然的和人為創(chuàng)造的不同環(huán)境條件下使雜種基因型的各種潛在的遺傳特性得以充分表達(dá)，為高中肥兼用型品種的選育提供目標(biāo)性狀表達(dá)所需的不同環(huán)境條件，實(shí)現(xiàn)主要育種目標(biāo)性狀與選種環(huán)境的協(xié)調(diào)，使自然選擇、人工選擇和定向培育三者緊密地結(jié)合在一起，加大了選擇壓力，提高了選種質(zhì)量和效率，為準(zhǔn)確有效地綜合全面評(píng)鑒和選擇創(chuàng)造了條件，提高了選擇效率。

4.2抓住關(guān)鍵目標(biāo)進(jìn)行定向選擇

雜交后代的選擇是育種工作中的主要環(huán)節(jié)。筆者始終圍繞主要育種目標(biāo)，結(jié)合各年度的氣候條件及世代材料的生長(zhǎng)狀況，采取擴(kuò)大群體規(guī)模，優(yōu)中選優(yōu)，突出重點(diǎn)，定向選擇的策略。在小麥整個(gè)生育期內(nèi)，抓住關(guān)鍵時(shí)期，進(jìn)行全面系統(tǒng)的觀察比較。前期比較抗寒性，中期比較繁茂性和株葉型，后期比較抗病性、抗倒性、豐產(chǎn)性、熟相等性狀的選擇。針對(duì)該組合的特點(diǎn)，加大了抗倒性和抗病性等方面的選擇壓力，收到了良好的效果。在雜種選擇過(guò)程中，先后經(jīng)歷了旱、澇、病蟲害大發(fā)生和后期高溫逼熟及陰雨寡照、嚴(yán)重倒伏等異常氣候條件，有利于充分利用年度間的自然選擇壓力提高選擇效果，將所有的目標(biāo)性狀綜合于一體。

4.3早代篩選組合

Cregan和Busch(1979)發(fā)現(xiàn)F₂混合群體產(chǎn)量和中親值可以很好地預(yù)測(cè)F₅品系的產(chǎn)量。在高產(chǎn)組合中選擇，成功的概率相對(duì)較高。為了測(cè)定、比較F₂混合群體的產(chǎn)量，根據(jù)回歸曲線圖比產(chǎn)法，將F₂種子混合點(diǎn)播，行長(zhǎng)5m，每組合6行；組合排列按Fl組合株高，由高到矮順序排列，繪制各組合產(chǎn)量坐標(biāo)圖，注明組合編號(hào)，最后繪出總體回歸曲線；曲線上方為高產(chǎn)區(qū)，距曲線愈遠(yuǎn)的點(diǎn)，所代表的組合產(chǎn)量愈高。通過(guò)這種間接比產(chǎn)，可大量淘汰組合，大大提高選擇效率。由于高稈組合的產(chǎn)量一般要高于矮稈組合，因此應(yīng)按株高的高矮分段比產(chǎn)，重點(diǎn)保留矮稈中的高產(chǎn)組合。

4.4雜種后代選擇采用高密度大群體篩選

雜種后代根據(jù)育種目標(biāo)要求，以產(chǎn)量性狀為主要指標(biāo)進(jìn)行選擇。改行距33.3cm為23.3cm，改株距10.cm為5.cm，改選株為選穗，改株行種植為穗行種植，使同樣面積上種植的分離群體規(guī)模擴(kuò)大了近3倍，提高了優(yōu)良基因型的表現(xiàn)幾率。改選單株為選單穗，簡(jiǎn)單易行，省事省工，每個(gè)組合選穗數(shù)量可遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于選株數(shù)量，重點(diǎn)組合可選上百穗，大大提高了優(yōu)良基因型的中選幾率和土地使用率。雜種后代按大田生產(chǎn)密度適當(dāng)稀播，有利于個(gè)體性狀在大田生產(chǎn)相似條件下的真實(shí)表達(dá)和保持更多的基因變異類型，有利于對(duì)優(yōu)良農(nóng)藝性狀進(jìn)行選擇，從而提高選育效率。

4.5理論上提出并運(yùn)用單莖庫(kù)源比概念。對(duì)高代品系進(jìn)行篩選

生理研究中習(xí)慣用產(chǎn)量構(gòu)成因素來(lái)分析籽粒產(chǎn)量，但各產(chǎn)量構(gòu)成因素之間存在著強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)，一個(gè)構(gòu)成因素增加時(shí)其它的產(chǎn)量因素將會(huì)減少。在煙農(nóng)24號(hào)的選育過(guò)程中，筆者在理論上首次提出并運(yùn)用單莖庫(kù)源比概念，以單莖旗葉面積擔(dān)負(fù)的籽粒數(shù)和籽粒重作為旗葉光合生產(chǎn)力的指標(biāo)，對(duì)高代品系進(jìn)行篩選，使得重穗型和多穗型品種可在同一標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行比較，提高了育種預(yù)見(jiàn)性和育種效率。

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