優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)濉科系列大豆品種選育的經(jīng)驗和體會*

紀永民 ，王書平 ，趙晉銘 ，黃志平 ，周景春 ，張存嶺 ，何祖安 ，丁祖明

（ 1.濉溪縣科技開發(fā)中心，安徽 濉溪 235100； 2.山東省圣豐種業(yè)科技有限公司，山東嘉祥 272400；3.南京農(nóng)業(yè)大學，南京 210018； 4.安徽省農(nóng)科院作物所，合肥 230031）

大豆是是人類優(yōu)質(zhì)植物蛋白、植物油的主要來源。大豆食品已被世界衛(wèi)生組織推薦為21世紀的最佳保健食品。1995年以來，我國大豆產(chǎn)量徘徊下降，進口量節(jié)節(jié)攀升，對外依存度屢創(chuàng)新高，2017年進口量是自有產(chǎn)量的近6倍。安徽橫跨我國黃淮和南方兩個大豆主產(chǎn)區(qū)，常年種植大豆80萬hm2以上，僅次于黑龍江??；單產(chǎn)在1 500 kg/hm2上下徘徊，與全國平均1 800 kg/hm2，相鄰的江蘇、山東等省平均2 700 kg/hm2和美國、巴西的3 000 kg/hm2差距較大。中國大豆品種眾多，但缺乏龍頭品種，尤其缺乏符合大豆食用加工品質(zhì)的突破性品種。民營科技企業(yè)濉溪縣科技開發(fā)中心1992年開始涉足大豆雜交育種，25a育成審定10個新品種；申請植物品種權(quán)10個，獲得授權(quán)4個。在安徽省育成審定品種的單位中，位列安徽省農(nóng)科院作物所、阜陽市農(nóng)科院之后，居第三位。是安徽省大豆育種界典型的“高產(chǎn)戶”?？偨Y(jié)其育種經(jīng)驗，形成可復制、可推廣的組合設(shè)計和后代選擇方法，供業(yè)界同仁參考、借鑒。

1 濉科系列大豆品種

濉溪縣科技開發(fā)中心2007年以來審定10個大豆品種（見附表），其中，國審2個（濉科998，濉科8號），安徽省審9個（濉科928、濉科998、濉科8號、濉科9號、濉科12、濉科15、濉科20、濉科23和圣豆30），湖北省審1個（圣豆27）；濉科8號和濉科12通過河南省引種備案。同期（1983—2017年）安徽省農(nóng)科院作物所35a審定31個品種，同期阜陽市農(nóng)科院審定16個，宿州市農(nóng)科院審定5個[1]。

附表濉科系列大豆新品種表現(xiàn)

濉科系列品種均為非轉(zhuǎn)基因大豆，有限結(jié)莢習性，籽粒黃色；株高54.9～83.1 cm，濉科928、濉科998低于60 cm，濉科12最高；底莢高度13.5～24.1 cm，利于機械化收獲；主莖節(jié)數(shù)14.0～15.7，有效分枝0.9～2.7個；單株莢數(shù)31.0～48.4個，莢粒數(shù)1.8～2.2粒，2粒莢居多。單株粒數(shù)63.0～89.7，濉科998、濉科8號和濉科23多于80粒；單株粒重11.9～17.8 g，濉科928最低，圣豆27最高；百粒重14.6～25.3 g，既有大粒型的食用大豆（濉科9號、濉科12、濉科15、濉科20和圣豆27高于22 g），也有適合泡豆芽的品種（濉科998、濉科8號和濉科20每10 g多于63粒）。

2 構(gòu)建優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)大豆育種技術(shù)體系

2.1 不斷修正育種目標

正確的育種目標是育成審定品種的關(guān)鍵。必須從生產(chǎn)實際出發(fā)，找出限制大豆優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的主導因子[2]，根據(jù)所在區(qū)域氣候、生態(tài)特點和市場需求，不斷修正育種目標[3]。以產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)、抗性強、生育期適中為育種目標，采取協(xié)調(diào)型的育種思路[4]，選育適宜輕簡化栽培、機械化作業(yè)的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種和抗病蟲、耐逆境、節(jié)水節(jié)肥的綠色品種。

2.1.1 產(chǎn)量高

高產(chǎn)是育種的首選目標。應突出單株莢數(shù)的選擇，多年、多點綜合選擇主莖節(jié)數(shù)、有效分枝多，底莢高度適中的株系、品系。按22.5萬株/hm2設(shè)計，選擇的單株產(chǎn)量應不少于14 g，籽粒產(chǎn)量不低于300 g/m2。團隊育成審定的10個品種區(qū)試產(chǎn)量 2 490.0～3 131.0 kg/hm2，較對照增產(chǎn)1.16%～15.07%，增產(chǎn)5%以上的7個；生產(chǎn)試驗產(chǎn)量2 410.1～3 300.0 kg/hm2，較對照增產(chǎn)4.6%～12.36%，增產(chǎn)5%以上的8個。單株莢數(shù)多于35、粒數(shù)高于70粒的6個（濉科928、濉科998、濉科8號、濉科23和圣豆27、圣豆30）。產(chǎn)量水平與近期國內(nèi)審定品種相當。

黃淮地區(qū)夏大豆長期以來產(chǎn)量低而不穩(wěn)。濉科928的適應性參數(shù)和產(chǎn)量對環(huán)境指數(shù)的回歸系數(shù)均十分接近于1，平均分別為1.056 8、1.032 6。同時，2003—2004年區(qū)域試驗品種×地點的互作方差均比較低，具有較好的穩(wěn)產(chǎn)性。濉科998在安徽省和黃淮南片區(qū)試中，適應度位次靠前，變異系數(shù)位次靠后，適應性參數(shù)和回歸系數(shù)小于1，表現(xiàn)出高產(chǎn)基礎(chǔ)上的穩(wěn)產(chǎn)、廣適。

2.1.2 品質(zhì)優(yōu)

品質(zhì)改良是大豆育種的另一重要方向。黃淮地區(qū)是高蛋白大豆優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)，蛋白含量高于東北和進口大豆?，F(xiàn)行主栽品種品質(zhì)欠佳（市場主推品種蛋白質(zhì)含量40.3%～42.2%，脂肪含量19.5%～20.5%，尚不能滿足加工企業(yè)對品質(zhì)的需求）。團隊利用光澤度判定法育成審定蛋白質(zhì)含量超過45%的高蛋白品種4個（濉科928、濉科9號、濉科20和圣豆27），脂肪含量≥21.5%的高油品種1個（濉科12），蛋白質(zhì)+脂肪含量超過63%且脂肪含量不低于20%的雙高品種3個（濉科12、濉科15和圣豆27）。

2.1.3 抗性強

抗逆性包括非生物因素和生物因素兩個方面。夏大豆生產(chǎn)面臨的逆境主要是病蟲害、干旱、高溫和陰雨寡照等，利用遺傳改良提高作物抗逆性是減少危害最經(jīng)濟有效的方法[5]。在自然條件下，感染花葉病毒病、胞囊線蟲病的單株、株系要堅決淘汰。近年來，大豆根腐病、霜霉病、細菌斑點病有加重趨勢，應注意淘汰感病單株、株系。經(jīng)國家大豆改良中心鑒定，團隊育成審定品種濉科998、濉科20、濉科23和圣豆30抗SC3、SC7，濉科15中抗SC3、SC7，濉科8號中抗SC7，濉科9號、濉科12中抗SC3；經(jīng)山西省農(nóng)科院經(jīng)濟作物所鑒定，濉科998、濉科8號標準抗旱指數(shù)分別為0.559 2、0.558 4，屬中高抗旱品種（二級）。濉科8號HRF42.35%，對光周期反映較敏感。

2.1.4 生育期適中

農(nóng)業(yè)機械化水平的提升，使耕整地時間縮短，為推遲夏大豆收獲期提供了可能。黃淮南部夏大豆可延遲至10月10日收獲。按6月20日出苗計，適宜生育期為100～110 d。團隊育成審定品種生育期100～107 d，與對照相當或長1～2 d。

2.2 優(yōu)化雜交育種方法

2.2.1 選擇優(yōu)異種質(zhì)，跨省組配

正確選用親本和合理配制組合，是決定雜交育種成效的一個關(guān)鍵。選擇綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良或典型性狀較突出的品種或品系作為雜交親本，按照親本之間主要性狀能夠互補的原則，進行異地親本配置，導入優(yōu)良基因，創(chuàng)制優(yōu)良性狀突出、綜合性狀優(yōu)和配合力高的中間材料。主導組合有：高產(chǎn)抗病×高脂肪、高油×中油高蛋白豐產(chǎn)、綜合性狀好×高產(chǎn)、豐產(chǎn)性好大粒豆×大粒豆、綜合性狀優(yōu)良小粒×中粒稈強、高產(chǎn)×高產(chǎn)。團隊育成審定品種均為跨省的親本雜交后代。

2.2.2 多配多選，早稀晚密

每年配制雜交組合30～50個。F0收雜交種10粒左右，F(xiàn)1收10株左右，F(xiàn)2收1 000株左右，F(xiàn)3收單株20個左右，F(xiàn)4收株系20個左右，F(xiàn)5收株系10個左右，F(xiàn)6收品系5個左右[6]。F3以后符合選種目標的組合內(nèi)多選，表現(xiàn)一般的少選，表現(xiàn)差的則予以淘汰。

在肥力均勻一致的試驗地上，栽培入選單株或株系。創(chuàng)造最佳的生態(tài)條件，使不同基因型的植株得以充分表現(xiàn)。早期世代單粒點播、稀植，增加目標單株中選機率；晚期世代密植，接近大田生產(chǎn)，以鑒定群體產(chǎn)量和抗倒性。

2.2.3 多點鑒定，穿梭育種

利用地理上不同生態(tài)環(huán)境條件，把不同世代育種材料交替在異地種植、選擇、鑒定。團隊在濉溪五鋪、柳孜、鐵佛、楊柳實驗站和山東嘉祥建立選種圃，對高代材料進行豐產(chǎn)性、抗逆性鑒定；同時，利用我國的優(yōu)越自然條件，于冬季在海南對雜交材料進行加代和選擇。異地加代實踐告訴我們：（1）同一品種不同播期對開花影響遠較對營養(yǎng)生長的影響小，早播是減少低溫對大豆開花結(jié)實、延長營養(yǎng)生長期、提高繁殖系數(shù)的有效措施。（2）光照長短不是通過光照階段的唯一條件，較高溫度也有促進作用。（3）對育種材料倒伏性選擇不宜在海南島進行。

2.2.4 偶遇或創(chuàng)造脅迫環(huán)境，一票否決

雜交組合配好之后，必須依據(jù)育種目標進行嚴格選擇。早期世代（F1～F2代）著重對熟期、株高、葉形等質(zhì)量性狀及簡單的數(shù)量性狀進行選擇。晚期世代（F3～F6代）著眼于株系間優(yōu)中選優(yōu)，著重對葉片大小及空間分布、株型等影響產(chǎn)量的質(zhì)量性狀以及莢數(shù)、粒數(shù)、倒伏性、抗病性等復雜數(shù)量性狀的選擇。自然偶遇或人工制造生產(chǎn)中可能遇到的不利因素，如風災、干旱、水淹、病蟲害肋迫因子。提高并嚴格選系目標，對可能給生產(chǎn)造成嚴重減產(chǎn)的不良性狀（如倒伏、抗病性、青棵不實等）實行一票否決[7]。

2.3 目測評分選擇優(yōu)勢株（品）系

株行順序排列，一組合一小區(qū)，中間插入對照。株（品）系多排式間比法排列，首尾交替設(shè)置對照；排內(nèi)每隔4～6個株（品）系設(shè)置一個對照，相鄰兩排對照錯開。以抗病為前提，抗倒為基礎(chǔ)，高產(chǎn)或高產(chǎn)兼優(yōu)質(zhì)為目標對育種材料進行選擇，淘汰明顯不良的后代，集中對優(yōu)良株行、株系、品系進行目測評分和田間測產(chǎn)、室內(nèi)考種。于盛花期、成熟期進行目測評分[8]。采取百分制，設(shè)定對照種為60分，每5分為一檔。株行圃、株系圃以組合為單位進行目測評分，品系鑒定以同塊試驗田為單位。從對照周邊開始，逐行、逐區(qū)目測評分，優(yōu)于臨近對照或周邊參試材料的適當加分，劣于臨近對照或周邊的適當減分。變目測定性評價為定量評分，使田間選擇有了量化指標。

2.4 注重良種良法配套

團隊定株觀察大豆葉片與分枝、開花、結(jié)莢的同伸關(guān)系，不同節(jié)位的開花、結(jié)莢和莢粒分布，主莖節(jié)數(shù)、葉片生長期與生育期、單株產(chǎn)量相關(guān)性。用e指數(shù)曲線擬合夏大豆植株、莖葉干物質(zhì)積累。針對有苗頭的品系，圍繞產(chǎn)量形成、肥料運籌和群體構(gòu)建、免耕覆秸播種，進行試驗研究，率先提出磷鉀肥后移成綜合增產(chǎn)技術(shù)，制定輕簡栽培技術(shù)規(guī)程，實現(xiàn)良種良法配套。利用濉科928、濉科998、濉科8號和濉科12等，在五鋪農(nóng)場、宿州大澤、華陽河和山東嘉祥、江蘇啟東創(chuàng)造了3 750～4 500 kg/hm2的高產(chǎn)典型。

3 經(jīng)驗和體會

3.1 優(yōu)化組合設(shè)計是雜交育種成敗的關(guān)鍵

3.1.1 選擇同生態(tài)區(qū)的推廣或育成品種作主導親本效果較好

濉溪縣地處淮北平原腹部，與山東省南部、河南省東部和南部、江蘇徐淮地區(qū)同屬黃淮海南片夏大豆品種生態(tài)類型區(qū)。相同生態(tài)區(qū)的推廣品種或育成審定品種，對當?shù)氐淖匀粭l件具有較強的適應能力，綜合性狀一般較好，用它們作親本，通過兩親本優(yōu)良性狀的累加作用，往往容易獲得較理想的雜種后代，雜交育種成功的希望較大。團隊所用親本豫豆21、鄭59和鄭9007、鄭9805為河南省農(nóng)科院育成審定品種，徐豆12是徐州市農(nóng)科院育成審定品種，徐8313為徐州市農(nóng)科院的高代材料，中豆20、中黃13為黃淮地區(qū)主栽品種，F(xiàn)K9507-1系開封市農(nóng)科所從美青眉黃同位素輻射后代系統(tǒng)選育的高產(chǎn)、高油、廣適、高抗大豆新品種，后被命名為開豆4號。平豆2號是平頂山市農(nóng)業(yè)科學院從中豆20中系譜法選育的新品種，菏95-1是菏澤市農(nóng)科所育成審定品種荷豆12的前身。圣豆27在淮北平原中北部選育，在湖北省審定；濉科8號在黃淮南緣選育，通過長江流域國審，實現(xiàn)了大豆新品種選育的跨區(qū)域異地推廣種植，打破了“百里不引豆”的說法。同時也啟示大豆育種工作者不能將選育新品種的推廣范圍僅局限在自身所在的區(qū)域，而應在擴大親本的利用范圍、豐富育種遺傳基礎(chǔ)的同時，選擇不同熟期的后代，以擴大品種審定推廣范圍[9]。

3.1.2 選用配合力高的材料做親本十分重要

親本的配合力并不是指其本身的表現(xiàn)，而是指與其他親本結(jié)合后它在雜種世代中體現(xiàn)的相對作用。選用配合力高的育種材料作親本，容易育成好品種。配合力的高低，可通過雜交測知。團隊通過雜交實踐積累資料，選定4個配合力高的親本：鄭59、鄭90007和徐豆12、中黃13，育成5個優(yōu)質(zhì)、抗逆品種。以高抗、高油中晚熟的鄭59為母本，以本地主推品種為父本，育成2個高油品種：鄭59×中黃13→濉科12（高油），鄭59×徐豆9號→濉科23（高油）；以高蛋白的鄭90007為親本，育成2個雙高品種：鄭90007×中黃13→濉科15（雙高），徐豆12×鄭90007→圣豆27（高蛋白，雙高）；以高產(chǎn)、高油的徐豆12為母本，導入高蛋白基因組，育成2個高蛋白品種：徐豆12×菏95-1→濉科9號（高蛋白），徐豆12×鄭90007→圣豆27（高蛋白、雙高）。

3.1.3 遺傳距離較遠的親本雜交容易得到優(yōu)良的后代

根據(jù)育種目標，利用同生態(tài)區(qū)推廣或育成品種，地理上遠緣、遺傳距離較遠的親本進行組配雜交，有利于克服當?shù)貎?yōu)良品種之間雜交遺傳基礎(chǔ)貧乏的弱點，后代遺傳類型豐富，除有明顯的性狀互補外，常常會出現(xiàn)一些超過雙親的優(yōu)異后代[10]。除濉科8號親本中豆20和平豆2號遺傳距離較近外，余親本間遺傳距離均較遠（見附圖），最遠的親本為鄭59和徐豆9號，遺傳距離為0.614 035。在挑選親本時，注意到親本間的優(yōu)異等位變異，促使雙親的優(yōu)異等位基因在子代中聚合；SSR標記輔助選擇（濉科928、濉科998和濉科8號與其親本分別存在25、43和22個多態(tài)性SSR標記），創(chuàng)造了兩條育種路徑。巨豐×豫豆21→濉科928（高蛋白）×FK9507-1→濉科998（高抗）×徐8313→濉科20（高蛋白），中豆20×平豆2號→濉科8號→柳豆108、濉科89，柳豆108、濉科89分別于2014、2017年進入安徽省區(qū)試。

附圖濉科系列材料及其親本聚類分析圖

3.2 協(xié)同創(chuàng)新加快品種育成和推廣的必然選擇

構(gòu)建產(chǎn)業(yè)主導、企業(yè)主體、公益性科技支撐的產(chǎn)學研、育繁推、產(chǎn)供銷一體化的研發(fā)平臺，是加快品種選育和推廣的必然選擇，也是發(fā)展現(xiàn)代種業(yè)的必由之路。濉溪縣科技開發(fā)中心大豆育種起步晚，技術(shù)力量薄弱，研發(fā)經(jīng)費投入不足，有必要與本地科技人員合作，補短板；與同生態(tài)區(qū)育種單位協(xié)作，交流種質(zhì)和中間材料；與國家大豆改良中心和安徽省農(nóng)科院作物所專家合作，激發(fā)創(chuàng)新靈感；與種業(yè)企業(yè)橫向聯(lián)合，獲得研發(fā)經(jīng)費支持，繁推良種。多年來，濉溪縣科技開發(fā)中心一直在尋求多方合作。2003年4月，發(fā)起成立濉溪縣大豆產(chǎn)業(yè)協(xié)會，網(wǎng)絡(luò)農(nóng)民專業(yè)合作社、農(nóng)技協(xié)、家庭農(nóng)場等新型經(jīng)營主體和種糧大戶，繁種、示范；建立微信/QQ群，隨時開展技術(shù)咨詢服務(wù)。2011年3月，經(jīng)淮北市委組織部批準，組建“大豆新品種選育及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)”創(chuàng)新團隊。同年，加盟黃淮海大豆育種協(xié)作網(wǎng)，加入安徽大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。2015年12月，加盟濉溪縣種子協(xié)會，與柳豐種業(yè)、大地種業(yè)、雙豐種業(yè)合作。2016年6月，與南京農(nóng)業(yè)大學、安徽省作物學會合作，共建國家大豆改良中心淮北試驗站，獲安徽省科協(xié)創(chuàng)新驅(qū)動助力工程獎補。通過產(chǎn)學研、育繁推、產(chǎn)供銷一體化的研發(fā)平臺，近三年推廣濉科系列品種50.2萬hm2，增產(chǎn)162 kg/hm2，增產(chǎn)9.2%。

3.3 加強具有突破性的品種選育

優(yōu)良品種是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的核心要素，是種子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的命脈。新頒布實施的《種子法》，拓寬了區(qū)域適應性試驗渠道，完善了品種審定制度。品種審定呈井噴趨勢，但同質(zhì)化嚴重，創(chuàng)新突破性大品種少。要不斷加大種質(zhì)資源搜集、保護、鑒定和育種材料改良、創(chuàng)制力度，采取生物技術(shù)與常規(guī)育種技術(shù)相結(jié)合，選育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、專用的突破性品種和節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥的綠色品種。扶持種業(yè)企業(yè)做大做強，擴大推廣面積，加快品種更替。