東北北部高寒地區(qū)超早熟大豆育種研究

孫賓成　張琪

摘要 東北高寒地區(qū)是我國超早熟大豆主栽區(qū)，主要為MG0000組和MG000組，這兩組大豆品種數(shù)量較少，優(yōu)異種質(zhì)資源匱缺。根據(jù)大豆生育期的遺傳規(guī)律，探索超早熟大豆品種的改良方法、選育途徑，創(chuàng)新超早熟優(yōu)質(zhì)種質(zhì)，選育超早熟大豆新品種。

關鍵詞 高寒地區(qū)；超早熟；大豆

中圖分類號 S565.1 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2014）20-06576-02

基金項目 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大豆產(chǎn)業(yè)技術體系建設項目（CARS004PS03）。

作者簡介 孫賓成（1969- ），男，山東菏澤人，副研究員，從事大豆遺傳育種研究。

收稿日期 20140611

1 東北北部超早熟大豆的區(qū)域分布及氣候特點

我國東北北部極早熟大豆主要分布在大興安嶺北麓、東北麓、小興安嶺高海拔地區(qū)，以及大小興安嶺交匯處地區(qū)和海拔較低地區(qū)。這些地區(qū)氣候冷涼，作物生育期間有效積溫低，≥10 ℃活動積溫只有1 700～1 900 ℃，作物生育期短，一般只有85～90 d，并且多為山區(qū)，小氣候明顯，同一個村屯不僅山上山下氣候大不一樣，而且就同一地塊而言，南坡北坡氣溫亦有很大差別。該地區(qū)土壤多為黑土，降水充沛，主要種植小麥、油菜及超早熟大豆。

2 超早熟大豆品種選育概況

1983年，王金陵等培育出我國第一個經(jīng)過有性雜交選育而成的超早熟大豆東農(nóng)36，這一品種的推廣將大豆種植向北推進了約100 km，開創(chuàng)了超早熟大豆育種的先河，以后又選育出超早熟品種東農(nóng)47-10、東農(nóng)78-34等超早熟品種。黑河農(nóng)業(yè)科學研究所、克山農(nóng)業(yè)科學研究所、嫩江試驗農(nóng)場、北安農(nóng)業(yè)科學研究所、呼倫貝爾農(nóng)業(yè)科學研究所等育種單位相繼進行了超早熟大豆品種培育工作，重視農(nóng)家種的收集利用，并培育出多個超早熟品種，如在內(nèi)蒙呼盟的額爾古納右旗收集到早黑河大豆，并利用其做親本，選育出多份優(yōu)異的超早熟材料。 2013年韓天富課題組把東北高寒地區(qū)超早熟大豆品種的生育期組進行了劃分，其中MG0000組有東農(nóng)36、東農(nóng)41、東農(nóng)41C、呼交072123、呼交072479、嶺北8等，MG000組有登科2號、黑河11、黑河14、黑河20、黑河28、黑河35、黑河41、黑河44、黑河49、墾農(nóng)8號、北疆1號[1]。超早熟大豆生育期組劃分的細化為東北北部高寒大豆種植區(qū)的品種選擇提供了保證。

3 超早熟大豆熟期與主要性狀的關系

生育期是大豆最重要的生態(tài)性狀。張孟臣等研究認為，縮短花莢期是使熟期提前的一個重要方面。成熟期與開花期呈正相關，開花早的品種熟期也較早；品種生育期與花莢期長短相關（r=0.796 0），超早熟品種花莢期一般較短，已經(jīng)授粉的花，成莢后鼓粒迅速（如漠河1號，在整株開花結束時，最先開花的底莢已到R3期）。把開花早和花莢發(fā)育進程快結合到一起，可選育出更早品種。熟期與產(chǎn)量呈弱的正相關，相關系數(shù)約為0.35～0.74，一般而言，熟期越早，產(chǎn)量越低，這也是高寒地區(qū)超早熟大豆不能創(chuàng)造高產(chǎn)的原因之一[2]。Dumphy等和 David 等對大豆生育期的不同階段進行研究，研究表明，大豆生殖生長期持續(xù)時間越長， 產(chǎn)量就越高[3-4]。Board 等進一步對大豆源庫關系的研究表明，生殖生長期源強度改變對產(chǎn)量的影響遠大于營養(yǎng)生長期源強度的改變， 且源的限制作用在生殖生長的早期比晚期強烈[5]。韓天富等研究認為，延長生育前期長度明顯增加單株粒數(shù)和產(chǎn)量，因此在超早熟大豆育種時，在生長季，選擇營養(yǎng)生長快、持續(xù)時間長且生殖生長也盡可能長的品種，有可能獲得較高產(chǎn)量[1]。

4 超早熟大豆生育期的遺傳力

王金陵等、周豐鎖等、高鳳蘭等對大豆生育期遺傳力研究表明，在大豆諸多數(shù)量性狀中，大豆熟期的遺傳力最高[6-8]。東北農(nóng)學院、吉林市農(nóng)業(yè)科學研究所、吉林農(nóng)業(yè)大學等，曾分別估算了F2和F3代生育期的遺傳力，其平均值分別為0.78和0.70，F(xiàn)4代遺傳變異系數(shù)較小，生育期基本趨于穩(wěn)定[9]。大豆雜交組合在生育日數(shù)上出現(xiàn)超親現(xiàn)象是經(jīng)常的，成熟期的遺傳力由于處于不同組合表現(xiàn)出十分明顯的差異。當兩超早熟親本的血緣關系較大時，后代出現(xiàn)一定量的熟期超親材料，如呼倫貝爾市農(nóng)業(yè)科學研究所利用MG00組的內(nèi)豆4與MG000組的蒙豆19配制雜交組合，選育出MG0000組超早熟品系呼交072123與呼交072479。當親本間生育期差別較大時，F(xiàn)2代超親個體較少，只有到更高世代才會出現(xiàn)一定數(shù)量的超親材料，到F4代生育期才趨于穩(wěn)定。

5 超早熟大豆的育種方法

選育超早熟大豆的育種方法較多，主要為雜交育種、誘變育種、分子輔助育種等。雜交育種與分子輔助育種相結合，可加快定向目標的選擇。通過選擇當?shù)刂髟訫G0000組、MG000組、MG00組品種與性狀優(yōu)異的其他組別品種進行雜交，然后根據(jù)群體內(nèi)有利基因相對分散的特點，利用分子標記技術標記帶有目標優(yōu)良基因性狀單株，通過多次系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)良單株的雜交，使優(yōu)異基因充分重組，最后達到獲取具有優(yōu)良目的性狀的超早熟品種。通過有性雜交育成的超早熟優(yōu)良品種有黑河11、黑河49、北疆1號、登科2號等。大豆誘變育種中，射線照射使大豆成熟期的變異幅度和突變頻率較其他性狀高，在F3代就可發(fā)現(xiàn)一些高產(chǎn)早熟的變異株，如通過輻射誘變選育出黑河12、豐收11、內(nèi)豆4等超早熟優(yōu)良品種。

6 超早熟大豆的品種改良

超早熟大豆種質(zhì)改良與創(chuàng)新是增強大豆育種的后勁。目前，東北北部高寒地區(qū)超早熟大豆品種資源較少，大多數(shù)超早熟品種植株營養(yǎng)體過小，抗病性、抗炸莢性差。因此需要從不同生態(tài)條件地區(qū)，搜集親緣關系遠、成熟期早的親本資源材料，如從加拿大、美國、俄羅斯遠東地區(qū)引進000組和00組材料，同時利用其他組別中株型好、品質(zhì)優(yōu)良、抗倒伏、抗炸莢、抗病性品種與當?shù)刂髟云贩N進行雜交、回交等，逐步聚合導入目標性狀，對后代材料的早熟性、農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟性狀、抗病性進行鑒定與篩選，創(chuàng)造優(yōu)異的新種質(zhì)、新材料，為選育綜合性狀優(yōu)良的超早熟品種提供豐富的基礎材料。

7 超早熟大豆雜交后代的世代選擇

根據(jù)育種方向配制的雜交組合，在低世代要注重遺傳性狀的多樣性選擇，如從生育期、分枝、株高、葉形、花色、茸毛色、莢色、結莢習性、抗倒性、抗病性、抗炸莢性、品質(zhì)等方面進行選擇；高世代材料各性狀基本穩(wěn)定，應對熟期、豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等目標性狀進行選擇。MG000組×MG00 MG0組，F(xiàn)2代可根據(jù)生育期選擇優(yōu)良單株，或F2～F4代摘莢單粒傳選擇，在F5代進行主要性狀選擇。MG000組×MGIMGV組或（MG000組×MGIMGV）F2F4×MG000組，F(xiàn)2代超早熟期單株較少，而且在系圃行中表現(xiàn)弱小，選擇時易被忽略，應提前把超早熟單株選出，然后再對熟期較晚的株行分批混合選擇或單粒傳選擇，F(xiàn)3～F5代根據(jù)熟期分組混合選擇或單粒傳選擇，當性狀基本穩(wěn)定后進行單株選擇。這樣可選出超早熟的最優(yōu)新品系。

在系圃中對世代單株要多觀察、多記錄、多標記，如對光溫的反應、開花前植株營養(yǎng)期發(fā)育的快慢、花莢期的長短、鼓粒期的快慢、稈的韌性強弱、植株的抗病性等性狀進行調(diào)查，這樣能夠了解系統(tǒng)材料的優(yōu)缺點，以便及時淘汰不良單株，減少選種負擔，同時可對親本進行反饋，熟知親本的遺傳特點，為選配其他組合提供借鑒。

根據(jù)育種目標選育出的品系，要在不同生態(tài)試驗點進行適應性、豐產(chǎn)性、抗逆性鑒定，以獲得詳實的數(shù)據(jù)，為以后推廣應用做好充分準備。

參考文獻

[1] 韓天富， 蓋鈞鎰， 陳風云， 等. 生育期結構不同的大豆品總的光周期反應和農(nóng)藝性狀[J].作物學報， 1998， 24（5）：550-556.

[2] 張孟臣，楊春燕，李光威.大豆早熟高產(chǎn)育種主要性狀的研究[J].河北師范大學學報，1997，21（1）：92-95.

[3] DUMPHY E J，HANWAY J J，GREEN D E.Soybean yield in relation to days between specific developmental stages[J].Agronomy Journal，1979，71：917-921.

[4] DAVID A R，JAMES H O，CHARLES P.Soybean germplasm evalution for length of the seed fillingperiod[J].Crop Science，1982，22：319-322.

[5] BOARD J E， HARVILLE B G. Late-planted soybean yield response to reproductive source/sink stress[J]. Crop Science， 1998， 38：763-771.

[6] 王金陵.大豆的生態(tài)性狀與品種資源問題[J].中國油料，1981（1）：1-9.

[7] 周豐鎖.大豆早熟性遺傳的初步分析[J].遺傳，1981， 3（2）：12-15.

[8] 高鳳蘭，王金陵.高緯度地區(qū)早熟大豆育種問題的研究[J].大豆科學，1985，4（1）：15-24.

[9] 王金陵.大豆[M].哈爾濱：黑龍江科技出版社，1982：146.