高油大豆種質(zhì)資源合豐50特點(diǎn)與育種利用

郭美玲, 郭 泰, 王志新, 鄭 偉, 李燦東, 趙海紅, 徐杰飛, 張振宇, 趙星棋

(1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 哈爾濱 150086；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院/國家大豆區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新中心/國家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系佳木斯綜合試驗(yàn)站， 黑龍江 佳木斯 154007)

大豆種質(zhì)資源既是育種工作的基礎(chǔ)，也是新品種選育的關(guān)鍵[1-4]。大豆育種親本主要來源于野生資源、農(nóng)家品種、育成品種及創(chuàng)新種質(zhì)。在育種初期，主要是利用野生資源和農(nóng)家品種進(jìn)行品種改良，育種中期與現(xiàn)階段，主要是利用育成品種與創(chuàng)新種質(zhì)進(jìn)行品種改良，特別是現(xiàn)在創(chuàng)新種質(zhì)對(duì)品種改良尤其重要[5]。為此，創(chuàng)新種質(zhì)資源是品種改良過程中的重要方法，也是育種工作的需要[6]。

高油種質(zhì)資源合豐50是以合豐35為母本，與合交95-1101(合豐34×合豐35)為父本，經(jīng)有性雜交，系譜法選擇育成。由于該種質(zhì)油分含量高(22.57%)、豐產(chǎn)好、抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)性好，既是優(yōu)良品種又是高油種質(zhì)資源[7]。

該種質(zhì)作為品種在生產(chǎn)已大面積推廣應(yīng)用。2003—2006年先后參加了省級(jí)及國家級(jí)品種試驗(yàn)，分別于2006年和2007年由黑龍江省和國家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定推廣(黑審豆2006003；國審豆2007011)，2010年獲植物新品種保護(hù)權(quán)(CNA 20060282.9)；2004—2010年先后列入黑龍江省高油大豆良種化工程、國家大豆振興計(jì)劃重點(diǎn)推廣品種、科技部成果轉(zhuǎn)化資金與農(nóng)業(yè)部科技跨越計(jì)劃等項(xiàng)目；2008年起至今(12年)始終是黑龍江省東部區(qū)(5區(qū))大豆品種試驗(yàn)對(duì)照品種；2009—2012年連續(xù)4年被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部推薦為全國大豆生產(chǎn)主導(dǎo)品種；2006—2019年累計(jì)推廣面積445.9萬hm2，增產(chǎn)大豆17.5億kg，創(chuàng)社會(huì)效益66.3億元，創(chuàng)造了顯著的社會(huì)效益與生態(tài)效益[8-9]。該種質(zhì)作為育種材料已在育種上廣泛利用。由于東北是高油大豆產(chǎn)區(qū)，所以高油種質(zhì)資源倍受重視，自2002年起至今，東北地區(qū)特別是黑龍江省各育種單位相繼引入，并作為高油育種的骨干或核心親本，在不同區(qū)域創(chuàng)建了不同類型與規(guī)模的高油育種選擇群體，選育了一批高油新品系，已育成高油大豆新品種17個(gè)，作為高油種質(zhì)資源在育種利用上獲得了很好的效果。本文報(bào)道該種質(zhì)資源性狀特點(diǎn)與育種利用情況。

1 高油種質(zhì)資源合豐50性狀特點(diǎn)

1.1 優(yōu)質(zhì)，油分含量突出

該種質(zhì)資源，籽粒圓形，種皮黃色，有光澤，種臍黃色，百粒重20～22 g；省級(jí)品種試驗(yàn)品質(zhì)結(jié)果，油分含量22.57%，蛋白質(zhì)含量37.41%；國家級(jí)品種試驗(yàn)品質(zhì)結(jié)果，油分含量22.26%，蛋白質(zhì)含量38.48%，兩級(jí)品種試驗(yàn)油分含量均超過了農(nóng)業(yè)部規(guī)定的高油品種標(biāo)準(zhǔn)(≥21.5%)，較普通品種含油量高1.57～3.31個(gè)百分點(diǎn)，較進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆含油量(21.0%～21.5%)高1.07～1.57個(gè)百分點(diǎn)，既是高油品種又是高油種質(zhì)資源[7]。

1.2 豐產(chǎn)性好

該種質(zhì)資源亞有限結(jié)莢習(xí)性，株高90.3 cm 左右，主莖節(jié)數(shù)16～18個(gè)；單株有效莢數(shù)40～50個(gè)，三、四粒莢比例高，每莢粒數(shù)2.6個(gè)左右，百粒重20～22 g，單株粒重18～20 g，綜合農(nóng)藝性狀好，豐產(chǎn)性突出，表現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[7]。

該種質(zhì)資源省級(jí)品種試驗(yàn)，區(qū)域試驗(yàn)平均產(chǎn)量2 506.1 kg·hm-2，較對(duì)照品種合豐35增產(chǎn)14.1%，生產(chǎn)試驗(yàn)平均產(chǎn)量2 560.8 kg·hm-2，較對(duì)照品種合豐35增產(chǎn)17.4%[7-8]。

該種質(zhì)資源國家級(jí)品種試驗(yàn)，區(qū)域試驗(yàn)平均產(chǎn)量3 355.5 kg·hm-2，較對(duì)照品種綏農(nóng)14增產(chǎn)10.3%，生產(chǎn)試驗(yàn)平均產(chǎn)量2 788.5 kg·hm-2，較對(duì)照品種綏農(nóng)14增產(chǎn)6.3%[7-8]。

1.3 抗逆性強(qiáng)

該種質(zhì)資源省和國家級(jí)品種試驗(yàn)，抗病性接種鑒定結(jié)果，中抗SCSH(MR)；抗P.sojae(R)；抗SMVⅠ號(hào)株系(R)，中感SMVⅢ號(hào)株系(MS)，抗大豆生產(chǎn)主要病害，綜合抗病性好[7]。該品種對(duì)溫光反應(yīng)不敏感，在不同生態(tài)條件下種植株高度變化不大，綜合農(nóng)藝性狀表現(xiàn)正常，產(chǎn)量相對(duì)穩(wěn)定；對(duì)旱澇災(zāi)害有一定的抵抗能力，特別是干旱，2007年在大豆生育期間，佳木斯地區(qū)遭遇了50年一遇特大干旱，該品種仍然能夠正常生長發(fā)育，并獲得了一定的產(chǎn)量，證明了該品種抗旱能力強(qiáng)。

1.4 適應(yīng)性好

該種質(zhì)資源春播種植，出苗至成熟生育日數(shù)115 d左右，需≥10 ℃活動(dòng)積溫2 300 ℃左右，適宜北方春大豆中早熟區(qū)種植，包括黑龍江省第二、三積溫帶、吉林省東部山區(qū)與半山區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟中部與南部及呼盟阿榮旗地區(qū)和新疆昌吉和伊犁地區(qū)。該品種對(duì)土壤肥力要求不嚴(yán)，種植區(qū)域與范圍廣，適應(yīng)性好[7-8]。

2 高油種質(zhì)資源合豐50育種利用

2.1 育成品種情況

合豐50為高油種質(zhì)資源，在東北地區(qū)特別是黑龍江省已廣泛用于育種親本材料，涉及大豆不同區(qū)域的育種單位，先后配制了大量的雜交組合，創(chuàng)建了不同類型與規(guī)模的選擇群體，創(chuàng)造了一批高油新品系，審定推廣了一批高油新品種，結(jié)果證明了該種質(zhì)為高油育種的骨干或核心親本，有效地提升了高油育種能力與水平，應(yīng)用價(jià)值大。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止到2019年，以該種質(zhì)為育種親本材料，先后審定推廣大豆新品種17個(gè)，其中國家級(jí)審定品種4個(gè)，省級(jí)審定品種13個(gè)，包括黑龍江省農(nóng)科院佳木斯分院育成品種9個(gè)[10-14]，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)大豆研究所育成品種2個(gè)[15]，黑龍江省農(nóng)科院大豆研究所育成品種1個(gè)[16]，黑龍江省農(nóng)科院耕作栽培研究所與南京農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合育成品種1個(gè)，黑龍江省農(nóng)墾總局紅興隆農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成品種1個(gè)，黑龍江省農(nóng)科院綏化分院育成品種1個(gè)[17]，黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)作物開發(fā)研究所育成品種2個(gè)[18]。這些高油品種為發(fā)展我國油用大豆生產(chǎn)提供了成果儲(chǔ)備與技術(shù)支撐(見表1)。

2.2 高油種質(zhì)合豐50后代主要農(nóng)藝性狀遺傳效果分析

2.2.1高油性狀

以該種質(zhì)資源育成的17個(gè)大豆新品種，油分含量≥21.24%，變幅為21.24%～24.13%，平均值為22.42%，與合豐50油分含量(22.57%)接近，這一結(jié)果充分說明該種質(zhì)作為高油育種親本，含油量性狀能穩(wěn)定的遺傳給后代，而且貢獻(xiàn)率大，還有超親現(xiàn)象，遺傳效果好，可作為高油育種的骨干或核心親本(見表2)。

為了驗(yàn)證高油種質(zhì)合豐50對(duì)后代含油量的遺傳貢獻(xiàn)率，篩選與大豆油分含量緊密相關(guān)的SSR分子標(biāo)記39個(gè)，采用毛細(xì)管電泳法檢測(cè)分子標(biāo)記的PCR產(chǎn)物量，以高油品種合農(nóng)75(合豐50×抗線蟲4號(hào))為例，對(duì)其親本高油性狀進(jìn)行分子標(biāo)記檢測(cè)，根據(jù)產(chǎn)物量確定親本遺傳情況，計(jì)算含油量遺傳貢獻(xiàn)率。檢測(cè)結(jié)果，合豐50 遺傳貢獻(xiàn)率為38.46%，抗線蟲4號(hào)遺傳貢獻(xiàn)率為10.26%，雙親遺傳貢獻(xiàn)率為46.15%，說明合豐50含油量遺傳貢獻(xiàn)率最大，雙親共同作用創(chuàng)造了高含油量的品種合農(nóng)75(23.40%)(見圖1)。

2.2.2高產(chǎn)性狀

以該種質(zhì)資源育成的17個(gè)大豆新品種，區(qū)域試驗(yàn)平均產(chǎn)量2 990.3 kg·hm-2，平均較對(duì)照品種增產(chǎn)8.7%，產(chǎn)量變幅為2 522.7～3 216.0 kg·hm-2，增產(chǎn)4.0%～14.0%；生產(chǎn)試驗(yàn)平均產(chǎn)量2 976.6 kg·hm-2，平均較對(duì)照品種增產(chǎn)10.5%，產(chǎn)量變幅為2 431.9～3 268.8 kg·hm-2，增產(chǎn)6.0%～13.0%，產(chǎn)量水平均比親本合豐50(省級(jí)區(qū)試與生產(chǎn)試驗(yàn)產(chǎn)量分別為2 506.1 kg·hm-2和2 560.8 kg·hm-2)高，說明該種質(zhì)不僅能夠提高品種油分含量，還能同步提升品種產(chǎn)量(見表2)。

2.2.3抗病性狀

東北地區(qū)特別是黑龍江省大豆生產(chǎn)主要病害有灰斑病(SCSH)、病毒病(SMVⅠ號(hào)株系)和疫霉病(P.sojae)，發(fā)生普遍，危害較大，是品種改良創(chuàng)新的重要目標(biāo)之一。以該種質(zhì)資源育成的17個(gè)大豆新品種，SCSH抗性鑒定結(jié)果，中抗品種16個(gè)，抗病品種1個(gè)；SMVⅠ號(hào)株系抗性鑒定結(jié)果，由于省級(jí)審定品種未要求接種鑒定，故而無結(jié)果，國家級(jí)審定品種共4個(gè)，其中抗病品種2個(gè)(合農(nóng)114和合農(nóng)75)，中抗品種2個(gè)(合農(nóng)70和墾豆65)；P.sojae抗性只對(duì)3個(gè)品種進(jìn)行了接種鑒定，中抗品種2個(gè)(合農(nóng)67和合農(nóng)68)，抗病品種1個(gè)(合農(nóng)75)，其它品種未接種鑒定，故而無結(jié)果。綜合分析，利用該種質(zhì)育成的品種均抗或中抗適宜種植區(qū)域主要生產(chǎn)病害，抗病性遺傳效果較好(見表2)。

表2 以高油種質(zhì)合豐50為親本育成品種主要農(nóng)藝性狀

表2(續(xù))

2.2.4適應(yīng)性

以該種質(zhì)資源育成的17個(gè)大豆新品種，適宜北方春大豆中早熟區(qū)或早熟區(qū)種植，包括黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古與新疆等省區(qū)；應(yīng)用重點(diǎn)區(qū)域是黑龍江省第一至三積溫帶，其中適宜第一積溫帶(≥10 ℃活動(dòng)積溫2 700 ℃以上)種植品種1個(gè)，適宜第二積溫帶(≥10 ℃活動(dòng)積溫2 500～2 700 ℃)種植品種12個(gè)，適宜第三積溫帶(≥10 ℃活動(dòng)積溫2 300～2 500 ℃)種植品種4個(gè)。由于育成品種熟期類型不同，拓寬了種植區(qū)域與范圍，證明了該種質(zhì)資源在改良品種適應(yīng)性方面的作用與效果(見表2)。

3 小結(jié)與討論

高油種質(zhì)合豐50既是優(yōu)良品種又是優(yōu)異種質(zhì)資源，作為品種生產(chǎn)直接利用，年推廣面積達(dá)64.9 hm2，2006—2019年累計(jì)推廣面積445.9萬hm2，增產(chǎn)大豆17.5億kg，創(chuàng)社會(huì)效益66.3億元[8-9]；作為種質(zhì)資源育種利用，已育成高油大豆新品種17個(gè)，油分含量平均值為22.42%，最高值為24.13%(合農(nóng)77)，其中高油大豆品種合農(nóng)75，2019年推廣面積達(dá)50.7萬hm2，2015—2019年5年累計(jì)推廣面積157.7萬hm2，增產(chǎn)大豆5.4億kg，創(chuàng)社會(huì)效益20.3億元[19-20]。該種質(zhì)無論是直接利用還是間接利用均獲得了成功，為優(yōu)異種質(zhì)資源開發(fā)與利用的典范，值得深入研究與挖掘利用。