對(duì)大豆種質(zhì)基因庫(kù)基礎(chǔ)群體構(gòu)建與輪回選擇育種的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)*

趙志剛，羅瑞萍

（寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)作物研究所/大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系銀川綜合試驗(yàn)站，銀川 750105）

輪回選擇技術(shù)作為種質(zhì)創(chuàng)新的一種方法在大豆育種中的應(yīng)用較為廣泛[1]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究證明輪回選擇對(duì)大豆熟期、蛋白質(zhì)、脂肪、抗病有效[2]。宋啟建等研究人員構(gòu)建了我國(guó)第一個(gè)大豆ms1雄性不育輪回群體[3]。鄧瑩瑩等[4]研究結(jié)果表明，輪回選擇后大豆基因的個(gè)別位點(diǎn)頻率發(fā)生了變化。國(guó)內(nèi)研究人員趙雙進(jìn)等對(duì)大豆輪回群體與供體親本的混合比例研究結(jié)果表明：隨著供體親本與ms1原始群體比例增大，供體親本的導(dǎo)入率不斷提高。在等面積混合比例為1：1時(shí)，可獲得較多的異交種子。當(dāng)混合比例為5：1時(shí)導(dǎo)入率接近50%。群體中不育株接受外來(lái)花粉的距離研究結(jié)果表明：不育株主要接受近距離可育株的花粉，導(dǎo)入親本材料與不育群種子均勻混合種植可提高異交結(jié)實(shí)率。趙雙進(jìn)等研究人員構(gòu)建了河北夏播生態(tài)類型的ms1大豆種質(zhì)基因庫(kù)基礎(chǔ)群體，大豆ms1高蛋白亞群體、高油亞群體等。并通過(guò)輪回群體選擇技術(shù)，培育了高油大豆新品種冀豆19[5]，高蛋白大豆品種冀豆20。

本文主要介紹了寧夏大豆科研工作者用大豆ms1雄性核不育雌性可育基因，通過(guò)自然界昆蟲(chóng)傳粉、授粉，使封閉式雜交變?yōu)殚_(kāi)放式雜交，以互交、回交、輪回選擇為基礎(chǔ)，將盡可能多的優(yōu)良基因聚集到一個(gè)開(kāi)放式的基因庫(kù)中，構(gòu)建寧夏春大豆雄性核不育種質(zhì)基因庫(kù)基礎(chǔ)群體，并根據(jù)不同農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)大豆優(yōu)良品種的需求，不斷挖掘這些資源中的有利基因，選育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗逆、廣適應(yīng)性的春大豆新品種，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

1 具體做法

2009年，銀川大豆試驗(yàn)站從河北農(nóng)科院糧油研究所引進(jìn)大豆ms1雄性核不育材料及原始群體。

2010—2016年，采取不育株粒與等量混合的20個(gè)左右的親本受體材料，以1：1隔行人工開(kāi)溝種植的方法，構(gòu)建了“雜交群”體。從“雜交群”體摘莢收獲不育株籽粒，混合收獲可育株；翌年，可育株籽粒等行距種植構(gòu)建“重組群”，并從“重組群”中摘莢收獲不育株籽粒、選擇生育期適宜、抗逆性好、產(chǎn)量性狀表現(xiàn)優(yōu)良的單株。次年，進(jìn)行株行種植，并以此株行、株系、產(chǎn)量鑒定等試驗(yàn)構(gòu)建“穩(wěn)定群”。從“雜交群”“重組群”“穩(wěn)定群”體中摘莢收獲的不育株籽粒繼續(xù)作為下一輪的雜交親本材料。不育株籽粒與受體親本進(jìn)行隔行種植進(jìn)行雜交。

2016年9月石家莊“大豆種質(zhì)基因庫(kù)基礎(chǔ)群體構(gòu)建與輪回選擇”技術(shù)交流會(huì)議后，11月份在海南加代繁殖了當(dāng)年收獲的不育株籽粒1 500 g（收獲不育株粒3 000 g，繁殖了1/2），收獲可育株粒。

2017年按照“大豆種質(zhì)基因庫(kù)基礎(chǔ)群體構(gòu)建方法”進(jìn)行種植，首次將親本受體材料增加至70個(gè)，不育株籽粒和親本受體混合材料按照1：5混合種植進(jìn)行雜交（雜交群），摘莢收獲不育株籽粒。種植南繁可育株粒交互材料1 334 m2（重組群），摘莢收獲不育株籽粒、選擇優(yōu)良單株。摘莢收獲不育株籽粒7 000 g，田間選擇優(yōu)良單株292株。11月份在海南加代繁殖不育株籽粒（4 000 g）并收獲可育株籽粒。種植黃土高原交互群體1 334 m2，群體材料普遍晚熟，沒(méi)有收獲到不育株籽粒和單株材料。雜交群、重組群的試驗(yàn)材料采用12嘴手推頂箱式滑道精量播種器等行距播種，行距50 cm，株（穴）距13～14 cm，每穴1～2粒。試驗(yàn)播種日期、施肥量及田間管理與一般生產(chǎn)大田相同。

2018年計(jì)劃再次導(dǎo)入優(yōu)選的親本受體基因（75份材料），不育株籽粒與受體材料按照1：5混合種植，種植面積2 001 m2，收獲不育株籽粒；種植互交群體材料（南繁回來(lái)的材料）2 668 m2，選擇優(yōu)良單株及摘莢收獲不育株籽粒；種植株行197份；株系53份；產(chǎn)量鑒定品系35份；15份材料進(jìn)行產(chǎn)量比較試驗(yàn)；提供參加本區(qū)區(qū)域試驗(yàn)輪回新品系1個(gè)，對(duì)受體親本75份材料進(jìn)行繁殖。

2 輪回選擇種質(zhì)創(chuàng)新及進(jìn)展

寧夏春大豆高產(chǎn)育種目標(biāo)是選擇適宜寧夏春播的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)大豆品種，或生產(chǎn)需求的新種質(zhì)材料，選育創(chuàng)新優(yōu)異高產(chǎn)株型材料。株高100 cm左右，直立、抗倒伏、抗病、適應(yīng)性強(qiáng)、籽粒外觀商品性好、品質(zhì)優(yōu)良、產(chǎn)量性狀突出、目標(biāo)產(chǎn)量250 kg/667m2以上，生育期135 d左右的中晚熟春大豆品種或高蛋白質(zhì)、高油專用品種。

目前，初步構(gòu)建了寧夏春大豆核不育種質(zhì)基因庫(kù)基礎(chǔ)群體中晚熟亞群。2015年輪回群體選擇育種大豆新品系產(chǎn)量鑒定試驗(yàn)結(jié)果：較對(duì)照增產(chǎn)5%以上的新品系有5個(gè)。2016年產(chǎn)量鑒定新品系13個(gè)，有4個(gè)新品系較對(duì)照增產(chǎn)，增幅3%～16%。2017年新品系產(chǎn)量比較試驗(yàn)參試材料11份，較對(duì)照增產(chǎn)的有2個(gè)品系。13LD-222較對(duì)照平均增產(chǎn)31.17 kg/667m2，增產(chǎn)9%，13LD-219較對(duì)照平均增產(chǎn)12.65 kg/667m2，增產(chǎn)4%。方差分析表明，增產(chǎn)顯著。

3 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

（1）輪回群體選擇育種技術(shù)與常規(guī)雜交育種技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)：一是可以獲得較多的親本組合類型；二是使封閉式雜交變?yōu)殚_(kāi)放式雜交，省去了人工雜交的繁瑣程序；三是實(shí)現(xiàn)了多基因重組，可以獲得遺傳基礎(chǔ)比較豐富的分離群體，選擇優(yōu)良單株的空間比較大。缺點(diǎn)是：系譜不詳。

（2）輪回選擇的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。一是要收集足夠多的大豆ms1不育株籽粒和優(yōu)良親本受體材料，按照1：5混合種植進(jìn)行雜交，收獲不育株籽粒；二是不育株籽粒進(jìn)行南繁收獲可育株粒；三是種植可育株?；ソ缓?，收獲不育株粒，同時(shí)按照育種目標(biāo)選擇優(yōu)良單株；四是按照單株、株行、產(chǎn)量鑒定等系譜育種方法，選擇目標(biāo)品種（系）。

（3）大豆ms1不育株，植株高大健壯、根系發(fā)達(dá)、多分枝、抗倒伏、抗病、蟲(chóng)食粒少，成熟時(shí)稈青葉茂。摘莢收獲的不育株莢：1粒莢較多；其次為2粒莢；再次為3粒莢，最少（見(jiàn)圖1～4）。

圖1 不育株：植株高大健壯、根系發(fā)達(dá)、多分枝、抗倒伏、抗病、蟲(chóng)食粒少

圖3 不育株結(jié)莢以1粒莢為主

圖4 不育株莢：1粒莢多；其次為2粒莢；再次為3粒莢，最少

（4）2016年之前ms1不育材料與受體親本1：1種植，收獲的不育株籽粒比較少，選擇優(yōu)良單株的范圍??；2017年以來(lái)，ms1不育材料與受體親本1：5種植，采摘收集的不育株籽粒比較多，選擇優(yōu)良單株的范圍也比較大。

（5）應(yīng)用大豆ms1雄性核不育材料進(jìn)行輪回選擇育種，由于主要是通過(guò)自然界昆蟲(chóng)傳粉、授粉進(jìn)行雜交，大豆生長(zhǎng)期間不能使用農(nóng)藥防治大豆蟲(chóng)害。

（6）大豆ms1雄性核不育種質(zhì)基因庫(kù)基礎(chǔ)群體的構(gòu)建，輪回選擇育種技術(shù)為加快寧夏大豆新品種（系）的選育奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]朱成松,蓋鈞鎰,宋啟鍵.大豆產(chǎn)量輪回選擇的初步研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),1998,14(2):80-84.

[2]趙青松,楊春燕,趙雙進(jìn),等.大豆ms1輪回群體應(yīng)用于轉(zhuǎn)EPSPS基因大豆育種改良研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2016,31(增刊):112-116.

[3]宋啟建,吳天峽,蓋鈞鎰.熟期選擇對(duì)下一輪回群體質(zhì)量、數(shù)量性狀及不育率的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),1996,29(3):49-54.

[4]鄧瑩瑩,趙雙進(jìn),閆龍,等.定向選擇對(duì)大豆ms1輪回群體遺傳基礎(chǔ)的影響[J].大豆科學(xué),2015,34(4):548-554.

[5]趙雙進(jìn),張孟臣,楊春燕,等.高油大豆新品種冀豆19的選育及栽培要點(diǎn)[J].作物雜志,2010(1):41.