黃淮南片小麥新品種表型特點及育種現(xiàn)狀淺析

李愛國，宋曉霞，吳春西，趙月強，張文斐，王改革

(漯河市農(nóng)業(yè)科學院，河南漯河 462300)

小麥是世界性的重要糧食作物，其種植面積、總產(chǎn)量和總貿(mào)易額均居各類作物之首。小麥生產(chǎn)在我國國民經(jīng)濟和人民生活中占有十分重要的地位。不斷培育并推廣應(yīng)用高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適的小麥新品種，對國民經(jīng)濟的發(fā)展、人民生活的改善、糧食安全的保障有著十分重要的意義[1，2]。黃淮南片麥區(qū)是我國第一大麥區(qū)，橫跨河南全省(除信陽、南陽部分地區(qū))、安徽北部、江蘇淮北地區(qū)和陜西關(guān)中地區(qū)，常年麥播面積866.7萬公頃左右，約占全國麥播面積的30%。多年研究認為，小麥遺傳改良、進行品種更換，可提高小麥產(chǎn)量20%～50%[3～5]。冬小麥試驗包含品種比較試驗(預(yù)試)、區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗三個階段，連接著育種和生產(chǎn)，既是對育種家最新育種成果的鑒定，又是種子管理部門對新品種特性、應(yīng)用價值、適應(yīng)地區(qū)及其進入實際生產(chǎn)前高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性的最后檢驗，其結(jié)果直接作為品種審定的基礎(chǔ)依據(jù)，與企業(yè)經(jīng)營、良種推廣、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和種業(yè)發(fā)展密切相關(guān)[6～8]。本文根據(jù)2017-2018年度(下稱“本年度”)國家冬小麥黃淮南片比較試驗結(jié)果，對參試品種的產(chǎn)量、品質(zhì)性狀進行系統(tǒng)分析，總結(jié)當前小麥新品種的特點，以期為今后一段時間的小麥育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

參試品種為河南、陜西、山東、江蘇、安徽、北京等6個省份98家育種單位(或個人)提供的188個小麥新品種。23個試驗點分別設(shè)在河南省(11個)、安徽省(6個)、江蘇省(4個)、陜西省(2個)。播期為10月5～15日，基本苗為240萬～270萬株/hm2。參試品種設(shè)置為16組，除第16組為8個品種外，其余每組12個品種，間比法排列，每間隔3個參試品種設(shè)一對照(例如：A組12個品種，排列方式為A1-A3，CK，A4-A9，CK，A10-A12)。小區(qū)面積13.34 m2，對照品種為周麥18。生育后期不防治病害，其它田間管理措施同當?shù)卮筇锷a(chǎn)。

1.2 性狀調(diào)查

農(nóng)藝性狀調(diào)查按照“農(nóng)作物品種區(qū)域試驗技術(shù)規(guī)程(小麥)”附錄記載標準進行記載，抗病性鑒定按照《小麥抗病蟲性評價技術(shù)規(guī)范》系列標準進行，由中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所完成。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)來源于2017-2018年度國家冬小麥黃淮南片品種比較試驗總結(jié)，采用Microsoft Excel 2007進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試品種的產(chǎn)量性狀分析

與周麥18(CK)相比，本年度參試品種表現(xiàn)出“三增兩減”的特點。即：生育期延長、株高增高、有效穗增加，千粒重、穗粒數(shù)減少。從整體表現(xiàn)看(表1)，參試品種的平均產(chǎn)量為7080.0kg/hm2，比CK高46.5 kg/hm2；全生育期219.0 d，比CK(218.7 d)延長0.3 d；株高77.6 cm，比CK(77.2 cm)高0.4 cm；有效穗580.5萬/hm2，比CK(555.0萬/hm2)多25.5萬/hm2；千粒重42.6 g，比CK(43.4 g)低0.8 g；穗粒數(shù)31.6粒，比CK(32.4粒)少0.8粒。從具體品種分布看，59.0%(111個)的品種產(chǎn)量高于CK，65.4%(123個)的品種全生育期比CK延長，56.9%(107個)的品種株高高于CK，86.7%(163個)的品種有效穗數(shù)多于CK，59.0%(111個)的品種千粒重低于CK，75%(141個)的品種穗粒數(shù)低于CK。

表1 參試品種的產(chǎn)量性狀分析

2.2 參試品種品質(zhì)性狀分析

參試品種的平均蛋白質(zhì)含量14.3%，濕面筋含量28.6%，吸水率60.0%，穩(wěn)定時間6.1 min，容重804.7 g/L，形成時間4.6 min，延伸性148.4 mm，弱化度96.6 FU.，出粉率69.8%(表2)。單項指標符合強筋、中強筋的品種數(shù)較多，但綜合指標達標品種較少，僅谷神麥19、新農(nóng)9799等5個品種達到強筋小麥標準，泛麥26、新麥58等12個品種(6.38%)達到中強筋小麥標準。從單項指標看，88.3%的參試品種蛋白質(zhì)含量≥13.0%，達到中強筋小麥標準，53.2%的品種濕面筋含量≥28.5%，達到中強筋小麥標準；72.9%的吸水率≥58.0%，達到中強筋小麥標準。對穩(wěn)定時間≥7.0 min、達到中強筋標準的54個品種的拉伸特性測定，28個品種拉伸面積≥80 cm2，達到中強筋小麥標準；36個的品種最大拉伸阻力≥350 E.U.，達到中強筋小麥標準。

表2 參試品種的品質(zhì)性狀分析

2.3 參試品種抗病性狀分析

抗病性統(tǒng)計分析結(jié)果(表3)表明：無品種對4種病害抗性同時達到中抗及以上級別(MR+表示，下同)水平，僅郾豐169、泰禾麥6號、鄭大171等3個品種對3種病害抗性達到MR+；豐大1665等90個品種對2種病害抗性達到MR+；豐大1664等72個品種僅對1種病害抗性達到MR+；夢麥3號等23個品種對所有病害的抗性均未達到MR+。

表3 參試品種抗病性鑒定結(jié)果(一)

從單一病害來看，參試品種條銹病、葉銹病抗性表現(xiàn)較好，分別有147、107個品種對其抗性達到MR+；赤霉病、紋枯病抗性較差，僅有鄭麥172、郾豐169、光泰88、西農(nóng)172等4個品種中抗赤霉病，泰禾麥6號、鄭大171、博麥2號等3個中抗紋枯病(表4)。

表4 參試品種抗病性鑒定結(jié)果(二)

2.4 參試品種的育種特點分析

2.4.1 育種方法、單位類型及地域分布特點

由表5可知，當前的小麥育種仍以傳統(tǒng)雜交為主，單交、復(fù)交共計選育品種178個，占比高達94.7%；其它方法選育品種較少。

對育種單位(10個由兩個育種單位共同推薦參試的品種按照第一推薦單位統(tǒng)計)，進行地域分析(表5)，河南育成品種最多，北京最少。河南、安徽、陜西、江蘇、山東和北京育成品種占比分別為59.0%、17.6%、8.0%、7.5%、4.8%、3.2%。育種單位類型分析結(jié)果表明：種子公司已經(jīng)成為小麥育種的主力軍，育成品種最多，達99個，占比為52.7%，其次為科研院所及高校等公益性科研單位，兩者占比為41.2%。前20名的育種單位選育了91個新品種，占比高達48.7%，育種優(yōu)勢單位較為集中。其中，西北農(nóng)林科技大學居首位(15個)；其次為河南黃泛區(qū)地神種業(yè)(8個)、河南省農(nóng)科院(7個)；河南省漯河市農(nóng)科院、安徽省農(nóng)科院、中國農(nóng)科院作物所均為5個；鄭州大學、河南郾豐種業(yè)、江蘇淮陰農(nóng)科所、山東農(nóng)業(yè)大學各為4個。

表5 參試品種的選育方法及育種單位分析

2.4.2 育種手段及親本資源利用特點

表6 排名靠前(育成品種數(shù)≥4個)的親本資源利用情況分類

3 討論與結(jié)論

3.1 新品種農(nóng)藝性狀表現(xiàn)出生育期延長、株高增加、有效穗增加，千粒重、穗粒數(shù)減少的特點

與周麥18(CK)相比，參試品種的全生育期比CK延長0.3 d；株高比CK高0.4 cm；有效穗數(shù)比CK增加25.5萬/hm2。這些變化雖有利于形成高產(chǎn)基礎(chǔ)，但生育期的延長不利于后茬作物的播種，株高和群體的增加，提高了品種倒伏和遭遇病蟲害的風險，應(yīng)注意協(xié)調(diào)這些要素以達最高效益。

本年度參試品種均產(chǎn)為7080.0 kg/hm2，是近年來產(chǎn)量較低的年份。對比發(fā)現(xiàn)，2001～2015年[4，9]的國家審定品種均產(chǎn)為7524.0kg/hm2，2009～2017年參加黃淮南片小麥區(qū)試[10]的283個品種均產(chǎn)為7771.5 kg/hm2。這可能與本年度氣候條件有關(guān)。受降雨量影響，本年度小麥播種延后15 d左右，灌漿中后期遇陰雨寡照，發(fā)生雨后早衰，葉片干枯現(xiàn)象，不利于灌漿，造成粒重嚴重降低，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低。

3.2 品質(zhì)整體有所提升，弱筋、強筋品種比例依然較低

近年來，隨著綠色通道、聯(lián)合體等參試渠道的不斷拓展，參試品種數(shù)量井噴，但依然以中筋品種為主，弱筋、中強筋品種占比依然較低。研究表明[4，5，9]，2001～2015年黃淮南片國家審定的弱筋、中筋、強筋小麥品種數(shù)量分別為2、102和22個，年均0.13、6.8和1.46個。2006～2015年[11]我國小麥生產(chǎn)區(qū)742個小麥品種中，弱筋、中筋和強筋(中強筋)品種比例分別為2.0%、68.7%和29.3%，年度間保持穩(wěn)定。本年度188個參試品種中沒有弱筋品種、中筋品種171個，中強筋(含強筋)品種17個，其分布比例與歷年來小麥生產(chǎn)和小麥審定情況基本一致。

無論是參試品種的整體品質(zhì)，還是中強筋的品質(zhì)，本年度大部分的品質(zhì)指標均有不同程度的增加。這可能與近年來供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革及審定標準對中強筋品種的產(chǎn)量門檻明顯降低，從而提高了中強筋小麥品種的選育積極性有關(guān)。2001～2015年[4，9]，126個國審品種的容重為795 g/L，蛋白質(zhì)含量為14.2%，濕面筋含量為30.8%，穩(wěn)定時間為5.1 min，吸水率為57.9%，最大抗延阻力為269 E.U.，拉伸面積為60 cm2。與之相比，本年度參試品種的容重提高10 g/L，蛋白質(zhì)含量增加0.1%，穩(wěn)定時間提高1 min，吸水率增加2.1%。18個國審強筋品種品質(zhì)表現(xiàn)[5]為：容重798 g/L，蛋白質(zhì)含量14.8%，濕面筋含量31.0%，穩(wěn)定時間10.3 min，吸水率57.8%，最大抗延阻力443.4 E.U.，拉伸面積106.9 cm2。與之相比，本年度17個中強筋品種的容重增加了21.6 g/L，蛋白質(zhì)含量增加了0.5%，濕面筋含量增加0.2%，穩(wěn)定時間增加了4.4 min，吸水率增加4.7%，最大拉伸阻力增加118.8 E.U.，拉伸面積增加10.8 cm2。

3.3 抗病育種取得一定成績，但抗赤霉病、紋枯病育種依然任重道遠

銹病一直是黃淮麥區(qū)的主要病害，其抗性育種經(jīng)驗豐富，可以利用的抗性資源相對較多，加上近年來河南等省份小麥新品種審定時實施條銹病高感一票否決制，因此該地區(qū)的銹病抗性育種卓有成效。

近年來，赤霉病在黃淮麥區(qū)特別是河南省流行頻率提高、為害損失增大，已成為小麥生產(chǎn)的常發(fā)性病害[12]。選育并大面積推廣抗病品種成為目前小麥生產(chǎn)上較為迫切的任務(wù)。許峰等[13]發(fā)現(xiàn)導(dǎo)入來自望水白的4個抗赤霉病主效QTL的株系抗病性顯著提高(病小穗率由59.1%降至12.2%，病粒率由44.2%降至6.3%)。張曉軍等[14]研究發(fā)現(xiàn)了赤霉病高抗材料13份，中抗材料61份。這些抗病材料為小麥抗赤霉病育種提供了新的種質(zhì)資源。崔德周等[15]基于90 K芯片SNP標記，檢測到6個抗紋枯病的加性QTL位點，單個QTL的貢獻率為3.24%～10.37%。這些實驗室的最新研究成果如何與傳統(tǒng)育種結(jié)合起來，進而使赤霉病、紋枯病抗性育種工作取得突破，成為今后一段時間亟待解決的問題。

3.4 商業(yè)化育種成績斐然，但育種方法單一、親本資源遺傳基礎(chǔ)狹窄

從品種育成單位的地域分布來看，在黃淮南片麥區(qū)，河南省小麥育種實力強大。2001～2012年[4]育成的82個國家審定品種中，河南省占比61.0%；本年度參試品種中，河南占比基本不變(59.0%)。

從育種單位類型來看，企業(yè)育種實力大增，已初步形成以市場為導(dǎo)向、企業(yè)為主體、產(chǎn)學研相結(jié)合的小麥商業(yè)化育種格局?？蒲性核善贩N曾分別是企業(yè)的3.94倍[4]和1.35倍[11]，而2018年河南省審定的小麥、玉米、水稻品種中企業(yè)占比達到73.7%[16]。本年度企業(yè)參試品種數(shù)較科研院所多22個，占比52.7%，依然是第一大類育種機構(gòu)。這與近年來一系列供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革政策的出臺，特別是《國務(wù)院關(guān)于加快推進現(xiàn)代農(nóng)作物種業(yè)發(fā)展的意見》的頒布實施，進一步明確了科研院所立足公益性基礎(chǔ)研究，企業(yè)從事商業(yè)化育種，鼓勵科研院所和企業(yè)加強人才交流合作，進而極大地增強了種子企業(yè)的商業(yè)化育種能力。

從育種方法及親本利用的特點來看，傳統(tǒng)雜交育種仍是主要育種方式，親本資源遺傳基礎(chǔ)狹窄的問題更加嚴峻。2009～2017年，黃淮南片參試及審定品種親本均以周麥系列(含其改良系，如矮抗58等)為主要種質(zhì)[11]。本年度參試品種的親本依然集中于周麥、百農(nóng)、鄭麥、淮麥等幾個類型。周麥、百農(nóng)系列合計占比34.1%，雖然該種質(zhì)的應(yīng)用對提高本區(qū)小麥的籽粒產(chǎn)量有重要貢獻，但其加工品質(zhì)不高，抗病基因單一，使本區(qū)小麥生產(chǎn)積聚的潛在風險不斷加大。為此，黃群策等[17]在詳盡探討普通小麥遺傳改良的潛在價值后，認為普通小麥遺傳改良的研究方向應(yīng)該是通過物種間遠緣雜交和染色體組多倍化創(chuàng)造新物種，促進麥類植物的物種升級，由此挖掘其更大的產(chǎn)量潛力。

總之，當前的小麥育種呈現(xiàn)生育期延長、株高增加、群體增大、粒重升高、品質(zhì)改善等特點，產(chǎn)量依然處于平臺期。今后的育種方向應(yīng)包括：打破平臺期的高產(chǎn)育種，應(yīng)對氣候變化的抗逆育種(特別是黃淮麥區(qū)的抗赤霉病、抗旱、節(jié)水、節(jié)肥育種)，品質(zhì)穩(wěn)定的訂單專用品種選育，豐富餐桌、改善營養(yǎng)的特色育種等。而探索將現(xiàn)代分子生物學最新研究成果與現(xiàn)有的育種手段相結(jié)合是當前小麥育種在上述方向上取得突破的關(guān)鍵。