冀中南強(qiáng)筋小麥育種及生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化探討

張士昌，底琮瀚，李孟軍，李亞青，高振賢，史占良*

（1.石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院, 河北 石家莊 050041；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 210031）

小麥?zhǔn)俏覈诙蠹Z食作物，也是重要的口糧作物和食品工業(yè)原料，小麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展直接關(guān)系到國家糧食安全和食品工業(yè)的發(fā)展。但是，我國優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)能力不能滿足國內(nèi)市場需求，每年需從國外進(jìn)口150 萬～200 萬t[1]。河北省是我國優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥生產(chǎn)大省，因此，進(jìn)一步提高該省優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥質(zhì)量、穩(wěn)定小麥的相關(guān)性狀，對提高我國糧食自給能力、促進(jìn)小麥產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有雙重意義[2]。在優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥新品種選育時，不同育種家采用的育種方法和鑒選指標(biāo)不盡相同[3～9]。李豪圣等[10]以聚合優(yōu)質(zhì)基因、豐富遺傳基礎(chǔ)來實現(xiàn)品質(zhì)優(yōu)異且穩(wěn)定，通過階梯雜交逐步改良農(nóng)藝性狀、漸進(jìn)式提高產(chǎn)量為育種途徑。許多育種家構(gòu)建了PCR 檢測、篩選體系[11～13]，分子標(biāo)記輔助選擇在優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥育種中得到了廣泛應(yīng)用[14～16]。面筋指數(shù)是一種快速測定面筋質(zhì)量的方法，與沉降值、粉質(zhì)評價值、面包體積和面包評分呈極顯著正相關(guān)，可以用來指導(dǎo)小麥育種[17]。對冀中南優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥性狀特征、遺傳基礎(chǔ)、組合組配、后代選擇和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)行分析與探討，旨為強(qiáng)筋小麥品種選育及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供參考。

1 冀中南麥區(qū)對優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋麥品種的要求

1.1 抗寒性

冀中南麥區(qū)地處黃淮麥區(qū)與北部冬麥區(qū)的過渡地帶，11 月底小麥停止生長，春季氣溫5～15 ℃，最低氣溫出現(xiàn)在1 月，常年最低溫度-15 ℃左右。因此，應(yīng)把在凍害極重年份能安全越冬作為選擇和鑒定小麥品種抗寒性的指標(biāo)。在品種選育中，既要重視品種的抗寒性，又要重視品種的豐產(chǎn)性，應(yīng)選擇豐產(chǎn)抗寒品種。

1.2 抗倒性

冀中南麥區(qū)小麥產(chǎn)量是靠大群體、小株型實現(xiàn)的。因此，要求品種的抗倒伏能力要強(qiáng)。

1.3 成熟期

冀中南麥區(qū)西臨太行山，小麥灌漿成熟期為5 月底至6 月初。受太行山季風(fēng)氣候的影響，該階段多西南風(fēng)，易產(chǎn)生焚風(fēng)現(xiàn)象，出現(xiàn)35～38 ℃的高溫天氣，且又常受西伯利亞寒潮的影響而出現(xiàn)降雨過程。此時若降雨超過20 mm，雨后暴晴高溫，則極易造成小麥枯熟而導(dǎo)致減產(chǎn)。因此，該區(qū)種植的小麥品種成熟期不能過晚，適宜生育期為240 d 左右。

1.4 群體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量

小麥產(chǎn)量是通過大群體實現(xiàn)的。該區(qū)小麥適宜的群體結(jié)構(gòu)為穗數(shù)675 萬穗/hm2左右、穗粒數(shù)32～35個、千粒重45 g 以上，產(chǎn)量9 000 kg/hm2以上。

以上4 點對評價冀中南麥區(qū)優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋麥品種都很重要?？箖霾贿^關(guān)、抗倒伏性差均會影響產(chǎn)量的提高，成熟期晚會使小麥在生育后期遇高溫干熱風(fēng)天氣而枯熟或影響夏茬播種。在冀中南麥區(qū)，只有同時兼?zhèn)淇购?、抗倒、成熟期適宜的品種，才能在生產(chǎn)上大面積應(yīng)用。

2 河北省優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋麥的遺傳基礎(chǔ)分析

2.1 以藁8901 為代表的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋麥遺傳基礎(chǔ)

以李振橋先生育成的藁8901 為代表的第一批強(qiáng)筋優(yōu)質(zhì)麥，主要品質(zhì)指標(biāo)超過加麥2 號和美國DNS 等進(jìn)口的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋麥品種，是當(dāng)時替代進(jìn)口優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋麥唯一的冬小麥新品種。從此，中國有了大面積應(yīng)用且能替代進(jìn)口的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種。藁8901 由77546與臨漳麥雜交選育而成（圖1）[1]。77546 麥谷蛋白亞基為1、5+10 和7+8，其母本是72180（蛐包×9236），父本是75133［74156（普里美比×錢尼） ×7349（矮稈偃麥×波蘭大粒）］，其中72180 和75133 均含有5+10，同時又含有小偃麥和波蘭小麥的血緣，基因非常豐富。藁8901 是77546×臨漳麥后代系統(tǒng)選育而成，其麥谷蛋白亞基為1、5+10 和7+8，農(nóng)藝性狀較好，面團(tuán)穩(wěn)定時間達(dá)30 min 以上。

圖1 藁8901 系譜圖Fig.1 Genealogy of Gao 8901

藁8901 衍生種有白硬冬2 號、師欒02-1（9862）、濟(jì)麥20、藁優(yōu)2018 和藁9415 等，其品質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。目前，師欒02-1、藁優(yōu)5766、新麥26 和藁優(yōu)2018 等優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋麥品種已在生產(chǎn)上大面積應(yīng)用。

2.2 優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋麥的性狀遺傳特點

優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥的基因表達(dá)屬于數(shù)量遺傳。其性狀遺傳特點為：F1代品質(zhì)性狀表達(dá)偏顯性；品質(zhì)性狀受多基因控制；早代選擇有累加效應(yīng)；控制小麥品質(zhì)的基因與控制小麥產(chǎn)量性狀的基因不連鎖。

3 優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥的組合組配

優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥組合組配時，除參照一般的組配原則外，還應(yīng)考慮優(yōu)質(zhì)麥的組配特點。據(jù)統(tǒng)計，我國大多數(shù)優(yōu)質(zhì)小麥品種是通過品種間雜交的常規(guī)育種途徑所育成，如藁8901、師欒02-1、新麥26、藁優(yōu)5766、濟(jì)麥44 等。優(yōu)質(zhì)小麥育種實踐證明，通過雜交可出現(xiàn)蛋白質(zhì)和賴氨酸超親分離現(xiàn)象，從而育成超親的新品種。在優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥組合選配中應(yīng)注意優(yōu)質(zhì)基因的累加效應(yīng)，兼顧農(nóng)藝性狀。

優(yōu)×優(yōu)：如，9411（白硬冬） ×9430（8515-4×PH82-2），其后代師欒02-1 為強(qiáng)筋小麥品種；高沉降值品種×高沉降值品種如陜優(yōu)225（沉降值50 mL） ×臨5064（沉降值45 mL），從中篩選出優(yōu)質(zhì)品系臨優(yōu)148（沉降值75 mL）。

優(yōu)×中：用優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥作為親本之一，如師欒02-1、藁優(yōu)5766 等強(qiáng)筋材料做母本，魯麥21、煙農(nóng)19、濟(jì)麥22、濟(jì)南17、新麥9408、良星99 等中筋或中強(qiáng)筋材料做父本，雜交后代出現(xiàn)品質(zhì)指標(biāo)和農(nóng)藝性狀均好的幾率較大。但這些組合所選品系容易出現(xiàn)品質(zhì)指標(biāo)不穩(wěn)定現(xiàn)象，變異幅度大，最好在F1時再用強(qiáng)筋親本回交1 次。有限回交是品質(zhì)育種的重要組合方式，把優(yōu)質(zhì)性狀組合到豐產(chǎn)性高、抗寒性好、適應(yīng)性強(qiáng)的品種中，才能提高育種效率（表1）。

表1 雜交后代的性狀特征Table 1 Quality traits of wheat hybrid progeny

3.1 保持優(yōu)良的基因組成

小麥的優(yōu)質(zhì)亞基存在于A 族、B 族和D 族不同的染色體中，其中，A 族含有1 和2*，B 族含有13+16、14+15、7+8 和7+9 等，D 族含有5+10 等。理想的優(yōu)質(zhì)亞基組成應(yīng)是1（或2*）、5+10、7+8[18]。優(yōu)質(zhì)組合組配應(yīng)把不同族別的優(yōu)質(zhì)亞基組合在一起，如達(dá)到國外進(jìn)口優(yōu)質(zhì)小麥標(biāo)準(zhǔn)的藁8901，其亞基是1、5+10、7+8。藁8901 衍生種師欒02-1、藁優(yōu)5766、藁優(yōu)2018 和濟(jì)麥20 等均含有優(yōu)質(zhì)亞基，除品質(zhì)達(dá)到強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)外，優(yōu)良農(nóng)藝性狀也得到了大幅度提升。因此，組配組合應(yīng)保持所用親本持有優(yōu)良的基因組成。

3.2 注意親本間優(yōu)質(zhì)基因的互補(bǔ)

在育種實踐中，利用優(yōu)×優(yōu)方式選育的品種比較容易選出強(qiáng)筋品種，但某些指標(biāo)如蛋白質(zhì)含量、穩(wěn)定時間、拉伸面積、抗延阻力等常出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，因此在選擇過程中要注意品質(zhì)檢測。有時會出現(xiàn)穩(wěn)定時間為50 min 以上的特強(qiáng)力粉，抗延阻力可達(dá)700～1 000 BU，而延伸性只有100～110 mm，面團(tuán)僵硬，稱為“頑強(qiáng)抵抗面團(tuán)”，用它烤出的面包體積小、干硬。該面粉可以用作配粉。如利用優(yōu)×中方式選育的品種品質(zhì)指標(biāo)變幅大，有的年份品質(zhì)指標(biāo)達(dá)到強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)，有的年份或不同地塊則達(dá)不到強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)，同樣的亞基組成表現(xiàn)程度不一樣，品質(zhì)指標(biāo)的表現(xiàn)差異很大，有的面筋含量低，有的蛋白質(zhì)含量低，有的穩(wěn)定時間不長，品質(zhì)指標(biāo)不協(xié)調(diào)。這樣的品種得不到面粉企業(yè)的認(rèn)同。因此在組配中應(yīng)認(rèn)請品種的優(yōu)質(zhì)亞基組成，研究其表現(xiàn)程度，注意親本間的互補(bǔ)。我們的體會是用優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥作為親本之一，選一個農(nóng)藝性狀好、豐產(chǎn)性強(qiáng)且含有優(yōu)質(zhì)亞基的中強(qiáng)筋或中筋品種作為另外一個親本（如，師欒02-1×濟(jì)麥22，藁優(yōu)5766×魯麥21，新麥26×石新828，藁2018×石4366 等），然后根據(jù)情況再用優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋品種回交1 次，這樣的組合互補(bǔ)性高。另外，1B/1R 易位系材料含有影響加工品質(zhì)的黑麥堿[19]，在選擇親本時應(yīng)盡量避開。

4 雜交后代的選擇

雜交后代群體中分離類型非常廣泛，選擇優(yōu)良單株或株系是成功育種的關(guān)鍵。在后代選擇時，我們認(rèn)為需從小麥植株形態(tài)、生長狀態(tài)和品質(zhì)指標(biāo)3 個方面進(jìn)行考慮。

4.1 植株形態(tài)

在選種圃中選擇株高為60～65 cm，在小區(qū)試驗中選擇株高為70～80 cm，特殊材料可放寬。穗型長方或粗紡；多花，多實；子粒卵圓、短圓，茸毛著生處齊平，種子腹溝平，種皮有光澤透亮，千粒重45 g 左右。苗型半直立；株型稍松散，莖質(zhì)堅韌；葉型短小，葉片上沖或后期下垂。

4.2 生長狀態(tài)

生長狀態(tài)是小麥生長過程中與環(huán)境、氣候和土壤相適應(yīng)的一種表現(xiàn)。通過品種的生長狀態(tài)，能夠選擇出適應(yīng)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件，發(fā)揮目標(biāo)性狀最大潛力的材料。選擇苗期生長穩(wěn)健尤其前期生長穩(wěn)健，分蘗力中上等，莖稈粗細(xì)適中，成穗率高，整個生育期表現(xiàn)生長茁壯、繁茂性好、灌漿強(qiáng)度大、灌漿快的單株或株系；拔節(jié)期兩極分化快，個體與群體發(fā)育協(xié)調(diào)使得群體動態(tài)消長合理。選擇抗凍，抗病或耐病、慢病類型，耐熱、抗干熱風(fēng)；還要注意選擇后期養(yǎng)分回流快，脫水快，莖稈活性好，根系活力保持長，落黃好的類型。如成熟時，親自拔一下單株，難拔的植株根系活力肯定好；收獲前搓一下子粒進(jìn)行觀察，飽滿度好的品種，耐熱性和抗干熱風(fēng)能力強(qiáng)，落黃性也一定好。

需要注意的是，近年來影響產(chǎn)量的因素主要是千粒重。同等粒數(shù)條件下，千粒重高的年份產(chǎn)量就高，反之產(chǎn)量也低。后期高熱，干熱風(fēng)對小麥產(chǎn)量影響很大，有的品種千粒重降低10～15 g。因此，觀察小麥生育后期根系和葉片保持活性的狀態(tài)進(jìn)行選擇，可以選擇出千粒重穩(wěn)定的品系。

一個品種要符合高產(chǎn)的形態(tài)特征，還要在各個不同生育時期保持與環(huán)境相適應(yīng)的良好生長發(fā)育狀態(tài)。在不同年份、不同生產(chǎn)條件下，保持高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良且穩(wěn)定，這樣的品種才能有推廣價值。

4.3 品質(zhì)性狀

小麥品質(zhì)育種是在后代分離群體中把符合優(yōu)質(zhì)目標(biāo)的類型挑選出來。經(jīng)過田間選擇后結(jié)合室內(nèi)考種、分析、鑒定進(jìn)行淘汰，這樣就需要在田間選擇上加大群體，難度是在各世代需要大量測試鑒定進(jìn)行品質(zhì)定向選擇。不同世代測定的品質(zhì)指標(biāo)要有所不同，由于優(yōu)質(zhì)選種需要各世代群體的加大，還需進(jìn)行加代，故優(yōu)質(zhì)育種采用系譜法比較適合，效果較好。

4.3.1 要考慮面粉企業(yè)需求的強(qiáng)筋麥標(biāo)準(zhǔn) 強(qiáng)筋小麥審定標(biāo)準(zhǔn)為粗蛋白質(zhì)含量（干基） ≥14.0%、濕面筋含量（14%水分基） ≥30.5%、吸水率≥60.0%、穩(wěn)定時間≥10.0 min、最大拉伸阻力≥450 E.U、拉伸面積≥100 cm2。但是，面粉企業(yè)認(rèn)定的優(yōu)質(zhì)麥或收購加高價或進(jìn)口麥標(biāo)準(zhǔn)均高于此標(biāo)準(zhǔn)，如蛋白質(zhì)含量15%左右，穩(wěn)定時間30 min 左右，濕面筋含量32%以上，拉伸面積130～200 cm2，延伸性200～250 mm。從適應(yīng)加工企業(yè)要求及品質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定性考慮，在品種選育時應(yīng)參考師欒02-1 和新麥26，以及進(jìn)口的加麥、澳麥和美麥標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，這樣選出的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋麥才會有市場競爭力。

4.3.2 在普麥選擇標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，還要考慮優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥的選擇特點 優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋麥F1代品質(zhì)性狀偏顯性，可田間觀察與品質(zhì)性狀相關(guān)的親本所帶有的標(biāo)志性狀如黑芒、紅葉耳、穎殼帶茸毛等，還要注意觀察穗型，子粒的形狀、色澤、飽滿度等，決定取舍。優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋麥F2代分離類型多，可根據(jù)農(nóng)藝性狀和優(yōu)質(zhì)親本的遺傳性狀進(jìn)行選擇，收獲后可在實驗室測定優(yōu)質(zhì)亞基組成作為入選的依據(jù)。入選的F2代以后的單株，如有條件，可進(jìn)行加代。對F3代單株或株系進(jìn)行蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面筋指數(shù)等室內(nèi)檢測，依據(jù)田間選擇和室內(nèi)檢測結(jié)果優(yōu)勝劣汰，重點株系和單株適當(dāng)加大群體種植。對F4代，可在室內(nèi)進(jìn)行蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值、吸水率、面團(tuán)穩(wěn)定時間、弱化度、粉質(zhì)評價值等測定，參照優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋麥指標(biāo)或進(jìn)口小麥品種品質(zhì)指標(biāo)從中選擇出農(nóng)藝性狀好、品質(zhì)優(yōu)良的株系。F4代之后即可進(jìn)入小區(qū)鑒定試驗，測定產(chǎn)量；同時，在不同肥力地塊、不同地點進(jìn)行多年多點鑒定，測定產(chǎn)量、品質(zhì)指標(biāo)的穩(wěn)定性。還可以與面粉加工企業(yè)合作進(jìn)行品質(zhì)指標(biāo)的鑒定與評價[20]，經(jīng)過進(jìn)一步選擇鑒定后得到高產(chǎn)、品質(zhì)穩(wěn)定的品系可以進(jìn)入省或國家區(qū)域試驗。

5 加快優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)

河北省是我國北方優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥的優(yōu)勢主產(chǎn)區(qū)，該區(qū)干旱缺水、光照充足、溫差大，病蟲害和其他自然災(zāi)害少，利于小麥優(yōu)質(zhì)性狀的形成，具有自然環(huán)境優(yōu)勢，再加上擁有豐富的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種資源和不斷涌現(xiàn)的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種，因此，河北省發(fā)展優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)潛力巨大。

5.1 優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)存在的問題

我國自育的優(yōu)質(zhì)小麥品種中，有的品種品質(zhì)指標(biāo)不穩(wěn)定，主要表現(xiàn)在穩(wěn)定時間和拉伸面積變幅大，易受環(huán)境因素的影響[21]?，F(xiàn)階段小麥生產(chǎn)經(jīng)營模式主要分為農(nóng)業(yè)合作社、種糧大戶、小戶分散種植，生產(chǎn)條件多樣化，很難做到統(tǒng)一供種、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)麥品質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定性差。商品質(zhì)量不穩(wěn)定，不能形成品牌化、商品化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)小麥?zhǔn)袌龈偁幜Σ粡?qiáng)。

5.2 促進(jìn)優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥標(biāo)化生產(chǎn)的建議

河北省是我國重要的小麥生產(chǎn)區(qū)，尤其適合優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋麥生產(chǎn)，生產(chǎn)的小麥品質(zhì)和商品性均較好，因此，發(fā)展優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋專用小麥生產(chǎn)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化種植，打造優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋麥品牌切實可行。通過土壤化驗、試種、測試和多點鑒定等，挑選適合優(yōu)質(zhì)麥種植的地塊，研究不同地塊的優(yōu)質(zhì)麥配套栽培技術(shù)等。實行良種良法，實現(xiàn)規(guī)?；N植和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，實行訂單生產(chǎn)，充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)合作社、種植大戶的優(yōu)勢，確定優(yōu)質(zhì)商品麥生產(chǎn)基地。確保統(tǒng)一供種、統(tǒng)一栽培管理技術(shù)、統(tǒng)一收購與銷售，達(dá)到品質(zhì)穩(wěn)定、產(chǎn)量穩(wěn)定，逐步形成自已的品牌，擴(kuò)大河北省優(yōu)質(zhì)麥的市場競爭力和占有率。