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    抗旱節(jié)水小麥新品種‘濟麥262’選育及體會

    2021-09-06 02:11:43李豪圣程敦公劉成韓冉宋健民劉愛峰曹新有郭軍王燦國劉建軍趙振東翟勝男訾妍李法計
    農(nóng)學(xué)學(xué)報 2021年12期
    關(guān)鍵詞:品種選育特征特性

    李豪圣 程敦公 劉成 韓冉 宋健民 劉愛峰 曹新有 郭軍 王燦國 劉建軍 趙振東 翟勝男 訾妍 李法計

    摘要:為了培育高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、抗旱節(jié)水、多抗廣適的突破性小麥品種,以高產(chǎn)品種‘臨麥2號為母本,以高產(chǎn)抗旱品種‘煙農(nóng)19為父本,采用系譜法聚合二者優(yōu)異農(nóng)藝性狀,通過多點多生態(tài)鑒定與評價,育成小麥新品種‘濟麥262。該品種產(chǎn)量高,品質(zhì)優(yōu)良,抗病抗逆性好,農(nóng)藝性狀優(yōu)異,水旱兼用。在2010—2011年度濟南和蒙陰水澆地品比試驗中,平均產(chǎn)量較對照‘濟麥22增產(chǎn)2.87%和9.41%,均居第一位;在2012—2013年度山東省旱地區(qū)域試驗中,平均產(chǎn)量較對照‘魯麥21增產(chǎn)9.74%,是近10年來增產(chǎn)幅度最大的旱地小麥。該品種籽大飽滿,籽粒蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和面粉白度等品質(zhì)指標(biāo)優(yōu)于對照品種‘魯麥21;抗干熱風(fēng),中抗條銹病;株高67.2 cm,后期葉片功能期長,落黃佳,長方形穗,穗粒數(shù)37.5 粒,千粒重44.7 g,白粒,粉質(zhì)。‘濟麥262于2016年2通過山東省審定,適宜在無澆灌條件的旱肥地及水資源匱乏地區(qū)種植應(yīng)用。

    關(guān)鍵詞:‘濟麥262;水旱兼用;特征特性;品種選育

    中圖分類號:S512.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A論文編號:cjas20191000242

    Drought-resistant and Water-saving Wheat Variety ‘Jimai 262:Breeding Experience

    LI Haosheng,CHENG Dungong,LIU Cheng,HAN Ran,SONG Jianmin,LIU Aifeng,CAO Xinyou,GUO Jun,WANG Canguo,LIU Jianjun,ZHAO Zhendong,ZHAI Shengnan,ZI Yan,LI Faji

    (Crop Research Institute,Shandong Academy of Agricultural Sciences/

    Key Laboratory of Wheat Biology and Genetic Improvement in the North Yellow &Huai River Valley,Ministry of Agriculture/

    National Engineering Laboratory for Wheat & Maize,Jinan 250100,Shandong,China)

    Abstract:To cultivate a breakthrough wheat variety with high and stable yield,drought tolerance,water saving and multi-resistance,taking high-yield variety ‘Linmai 2as female parent and high-yield,drought-tolerance ‘Yannong 19as male parent,we used pedigree method to polymerize both parents' excellent agronomic characters,and bred a new wheat variety ‘Jimai 262by multi- site and multi-ecological field experiments. This variety was characterized as high yield,good quality,good resistance to disease and tolerance to stress,excellent agronomic characters and could be cultivated in both irrigated land and dry land. In irrigated field variety comparison trial 2010-2011 in Jinan and Mengyin,the average yield of ‘Jimai262was 2.87% and 9.41% higher than that of control variety ‘Jimai 22,and ranked first in both sites. In the dry land regional trail 2012-2013 of Shandong Province,the average yield of ‘Jimai262was 9.74% higher than that of control variety ‘Lumai21,achieved the highest yield increase of dry land variety in the past decade. The grain of‘Jimai 262was big and full,the quality traits such as grain protein content,wet gluten content and flour whiteness were better than that of control variety ‘Lumai21. ‘Jmai262was resistant to hot dry wind,moderate resistant to stripe rust,and the plant height was 67.2 cm. At the later stage,the leaf photosynthetic function period was long,the population was yellowing well,the spike was oblong,the grain number per spike was 37.5,the thousand-grain weight was 44.7 g,and the grain was white and silt. ‘Jimai 262was released by Shandong Province in February 2016,it is suitable for planting in arid fertile land and water deficient area without irrigation condition.

    Keywords:‘Jimai262;Water and Dry Land Adaptation;Characteristics;Variety Breeding

    0引言

    水分是制約旱地小麥產(chǎn)量提高的首要因子[1]。由于干旱缺水,小麥長期或階段性處于水分脅迫狀態(tài),影響了植株生長發(fā)育和籽粒產(chǎn)量的形成。黃淮冬麥區(qū)是中國最大的小麥主產(chǎn)區(qū),種植面積和產(chǎn)量分別占全國小麥的58.5%和67.6%,其中,黃淮旱地小麥面積近667×104hm2,約占全國種植面積的1/4,該區(qū)小麥的豐歉對于國家糧食安全至關(guān)重要[2]。然而,黃淮旱區(qū)十年九旱,嚴(yán)重制約著該區(qū)小麥的生產(chǎn)[3]。抵御干旱災(zāi)害,除調(diào)整耕作制度、采用節(jié)水栽培等措施之外,利用作物自身抗旱能力抵御災(zāi)害成為一種重要的途徑,培育抗旱、節(jié)水、高產(chǎn)小麥品種已成為小麥育種的重要目標(biāo)[4]。研究表明,小麥品種對作物增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率為30.9%[5],小麥品種改良對產(chǎn)量的年貢獻(xiàn)率在1%左右[6]。

    近年來,中國小麥育種工作者廣泛開展抗旱、節(jié)水、高產(chǎn)小麥新品種培育工作,取得了顯著的成績,為緩解華北地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源極度匱乏與糧食生產(chǎn)安全矛盾做出了一定的貢獻(xiàn)[7-9]。例如山西省小麥育種家育成的節(jié)水高產(chǎn)小麥品種‘堯麥16[10]、抗旱高產(chǎn)小麥品種‘長麥6197[11]、抗旱小麥品種‘晉麥91[12]和‘晉麥98[13]、抗旱優(yōu)質(zhì)小麥品種‘晉麥97[14]等,河北省小麥育種家育成的節(jié)水廣適小麥品種‘衡S29[15]、多抗節(jié)水小麥品種‘倉麥12[16]、抗旱節(jié)水小麥品種‘衡0816[17]、高產(chǎn)節(jié)水小麥品種‘石家莊8號[18]等。相比山西省和河北省,山東省抗旱節(jié)水小麥育種研究比較滯后,目前生產(chǎn)上主要推廣應(yīng)用的‘煙農(nóng)21號[19]、‘青麥6號[20]等是10年以前審定的抗旱小麥品種,由于氣候條件和耕作模式已經(jīng)有了很大的變化,在實際生產(chǎn)中迫切需要能夠適應(yīng)當(dāng)前多變氣候條件和耕作模式的旱地小麥新品種。

    針對當(dāng)前山東省旱地麥區(qū)的生態(tài)特點,以實現(xiàn)干旱年份穩(wěn)產(chǎn)、豐水年份高產(chǎn)為目標(biāo),通過系譜法選育和異地多點鑒定相結(jié)合,成功育成了抗旱節(jié)水、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的小麥新品種‘濟麥262(審定編號魯農(nóng)審2016010 號,品種權(quán)號CNA20141597.7),較好地解決了高產(chǎn)、抗旱節(jié)水和抗倒伏三者之間的矛盾,實現(xiàn)了上述性狀的協(xié)同提高,為水旱兩用型小麥新品種。

    1選育過程

    1.1育種目標(biāo)

    針對山東省及黃淮麥區(qū)水資源匱乏現(xiàn)狀,確立目標(biāo)選育適宜在雨養(yǎng)旱地及節(jié)水灌溉地區(qū)種植的抗旱節(jié)水、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)小麥品種。

    1.2育種思路

    以提高穗粒重為高產(chǎn)基礎(chǔ),以增加生物量為抗旱節(jié)水基礎(chǔ);分離世代個體選擇以提高生物量和抗病性為重點;定型材料以提高收獲指數(shù)和抗旱節(jié)水性為重點;通過多點多生態(tài)鑒定與評價,最終實現(xiàn)抗旱節(jié)水與高產(chǎn)有機結(jié)合。

    1.3選育過程

    2004年,以高產(chǎn)抗倒小麥品種‘臨麥2號為母本、高產(chǎn)抗旱小麥品種‘煙農(nóng)19為父本,配置雜交組合。2005—2008年,在水澆地按照常規(guī)系譜法進行選擇。F1田間表現(xiàn)繁茂性好、植株整齊、穗育性好、籽粒飽滿;F2種植3280棵單株,重點選擇繁茂性好、矮桿、抗病單株,室內(nèi)考種對籽粒大小和飽滿度嚴(yán)格篩選,共選留21個單株;F3種植1680棵單株,重點選擇抗寒性好、熟相佳的單株,通過室內(nèi)考種選留10個單株;F4種植800 棵單株,重點選擇生長勢強、繁茂性好、株型優(yōu)良的單株,通過室內(nèi)考種選留4個單株;F5種植320棵單株,選擇整齊度高、抗寒性好、熟相佳、籽粒大而飽滿的株行‘0850262進行統(tǒng)產(chǎn),進入下一年度鑒定試驗。2009年,在水澆地鑒定試驗中,表現(xiàn)綜合抗逆性強、繁茂性好、成熟期偏晚;2010年,同時參加濟南和蒙陰水澆地品比試驗及濟南旱地鑒定試驗;2011年,參加濟南和寧陽旱地品比試驗;2012—2015年,參加山東省旱地區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗,2016年通過山東省審定,定名為‘濟麥262,具體選育過程如圖1所示。

    2主要特點

    2.1生物學(xué)特性

    冬性,幼苗半直立。株型半緊湊,旗葉寬大、下批,抗倒伏,熟相中等。2年平均區(qū)域試驗結(jié)果表明,‘濟麥262生育期比‘魯麥21號晚1天;株高67.2 cm,有效穗490.5萬/hm2,分蘗成穗率43.8%;穗型長方,穗粒數(shù)37.5粒,千粒重44.7 g,容重750.9 g/L;長芒、白殼、白粒,籽粒飽滿、粉質(zhì)。

    2.2抗旱性

    2015—2016年度,洛陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院抗旱性鑒定結(jié)果顯示,‘濟麥262抗旱系數(shù)0.811,有效穗數(shù)抗旱系數(shù)0.883,穗粒數(shù)抗旱系數(shù)0.697,抗旱指數(shù)為0.755。

    2.3抗病性

    2015年,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所對‘濟麥262進行抗病性接種抗病鑒定,結(jié)果顯示,該品種抗條銹病,中感至中抗白粉病和紋枯病。2018年,煙臺大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院馬朋濤教授分白粉菌生理小種對該品種進行接種鑒定,結(jié)果發(fā)現(xiàn),該品種對Y01、Y03和Y10等小種表現(xiàn)為高抗;在電子科技大學(xué)新都農(nóng)場對該品種接種條銹菌混合生理小種CY32、CY33和Su-4,結(jié)果發(fā)現(xiàn),其抗性達(dá)到1級。

    2.4品質(zhì)狀況

    區(qū)域試驗統(tǒng)一取樣經(jīng)農(nóng)業(yè)部谷物品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心(泰安)測試,結(jié)果顯示,‘濟麥262籽粒蛋白質(zhì)含量15.0%,濕面筋35.2%,沉淀值28.9 mL,吸水率54.9 mL/100 g,穩(wěn)定時間2.3 min,面粉白度80.2。

    2.5產(chǎn)量表現(xiàn)

    2009—2010年度,在濟南水澆地鑒定試驗中,平均產(chǎn)量8316.75 kg/hm2,較相鄰對照‘濟麥22增產(chǎn)0.61%。2010—2011年度,在濟南和蒙陰水澆地品比試驗中,平均產(chǎn)量分別為8277.75和8300.55 kg/hm2,較對照‘濟麥22增產(chǎn)2.87%和9.41%,均居第一位。

    2010—2011年度,在旱地鑒定試驗中,平均產(chǎn)量6516.75 kg/hm2,較相鄰對照‘魯麥21增產(chǎn)28.20%,居第一位。2011—2012年度,在濟南和寧陽旱地品比試驗中,平均產(chǎn)量分別為7294.50和7444.50 kg/hm2,較對照‘魯麥21增產(chǎn)8.42%和21.82% (居第一位)。2012—2013年度,在山東省旱地區(qū)域試驗中,平均產(chǎn)量6939.30 kg/hm2,較對照‘魯麥21增產(chǎn)9.74%,是近10年來增產(chǎn)幅度最大的旱地小麥;2年區(qū)試平均產(chǎn)量4807.45 kg/hm2,較對照‘魯麥21增產(chǎn)6.29%;2014—2015年山東旱地組生產(chǎn)試驗,平均產(chǎn)量7394.55 kg/hm2,較對照品種'魯麥21號增產(chǎn)4.92%。在2015—2016年度黃淮冬麥區(qū)旱肥地區(qū)試中,平均產(chǎn)量6577.50 kg/hm2,較對照‘洛麥7號增產(chǎn)4.6%。

    2017年和2018年,在土壤含鹽量2‰~4‰地塊,經(jīng)專家測產(chǎn)驗收,‘濟麥262平均產(chǎn)量分別為7128.60和7284.90 kg/hm2,產(chǎn)量水平與同期鹽堿地種植的‘濟麥22和‘青麥6號相當(dāng)。

    2.6栽培要點及適宜區(qū)域

    適宜播種期10月1—10日,每公頃適宜基本苗270萬~300萬株。一次性施足底肥,有機肥和無機肥相結(jié)合。建議播種前每公頃施有機肥30000 kg、純氮(N)105 kg、磷(P2O5)90 kg、鉀(K2O)60 kg,春季及時中耕除草。防治蚜蟲、葉銹病和赤霉病,蠟熟期及時收獲。適宜在山東省旱肥地及鹽堿地種植應(yīng)用。

    3選育體會

    3.1以生產(chǎn)需求為導(dǎo)向確立育種目標(biāo)

    山東省常年種植小麥3 66×104hm2左右,其中無水澆條件的旱地小麥占麥田總面積的1/3左右,因此進一步穩(wěn)定提高雨養(yǎng)小麥增產(chǎn)潛力對全省乃至全國糧食生產(chǎn)都具有重要意義[21]。培育并采用高效節(jié)水高產(chǎn)新品種是提高旱地小麥本身的抗旱性和水分利用效率的根本,也是旱地小麥高產(chǎn)的重要措施[22]。山東省一直重視旱地小麥品種選育與應(yīng)用,2001—2018年共審定并應(yīng)用24個抗旱小麥品種,使旱作區(qū)小麥產(chǎn)量水平得到逐步提高,為全省小麥總產(chǎn)量的提高發(fā)揮了重要的作用。但這些品種遠(yuǎn)不能滿足省內(nèi)近87×104hm2旱地的生產(chǎn)需求,加之部分品種豐產(chǎn)性差、不抗倒伏,產(chǎn)量波動大。針對旱作區(qū)小麥生產(chǎn)需求存在的問題,確立抗旱節(jié)水、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和抗倒伏為育種目標(biāo),突出抗旱性、豐產(chǎn)性和抗倒性的有機結(jié)合,實現(xiàn)豐年高產(chǎn)、常年增產(chǎn)、旱年不減產(chǎn)的目的。

    3.2選配適宜組合是實現(xiàn)育種目標(biāo)的關(guān)鍵

    合理組配親本,使雙親均具有一定水平的抗旱性和多個性狀的互補共增性,有利于實現(xiàn)抗逆穩(wěn)產(chǎn)性的強化和優(yōu)良多基因累加互補的高產(chǎn)潛力的突破[23]。抗逆性優(yōu)質(zhì)基因結(jié)合體義豐產(chǎn)性優(yōu)質(zhì)基因結(jié)合體的組配和雜交模式是培育綜合性狀優(yōu)異旱地小麥品種重要途徑之一[14]。選用黃淮麥區(qū)優(yōu)良品種或品系之間進行雜交,雙親優(yōu)點多缺點少,綜合性狀突出的材料出現(xiàn)概率大[24]?!疂?62的組合為‘臨麥2號ב煙農(nóng)19,兩親本互補性強,有利于育種目標(biāo)的實現(xiàn)。母本‘臨麥2號,產(chǎn)量高、抗倒伏、大穗大粒(含大?;騎aGS5-A1b),2004年通過山東省審定委員會審定,在山東省小麥高肥區(qū)試中,平均單產(chǎn)8248.95 kg/hm2,比對照‘魯麥14號增產(chǎn)12.38%,穗粒數(shù)44.10粒,千粒重47.90 g,單穗粒重2.11g以上[25],缺點是對肥水敏感,適應(yīng)性一般;父本‘煙農(nóng)19,穩(wěn)產(chǎn)、抗旱、適應(yīng)性廣,先后通過6?。ㄊ校彾?,抗旱指數(shù)為1.1130[26],缺點是抗倒性較差。

    3.3通過多點多生態(tài)鑒定充分挖掘品種潛力

    節(jié)水高產(chǎn)小麥育種不僅僅要適應(yīng)相對缺水干旱的生長環(huán)境,同時還要具有很好的增產(chǎn)潛力,這才能滿足生產(chǎn)需求。因此在育種過程中,不僅僅要在當(dāng)?shù)卣归_選育工作,更要有效拓展品種種植范圍,在更加廣闊的范圍展開全面種植[27]。郭進考等[18]提出“垂直節(jié)水高產(chǎn)選種”方法,即早代在高肥條件下,同一世代前期滿足水分供應(yīng),構(gòu)建高產(chǎn)需要的“源”,滿足對豐產(chǎn)性的選擇,后期干旱脅迫,利用非生物逆境壓力篩選具有節(jié)水高產(chǎn)性狀的“庫”,滿足對抗旱性進行選擇;高代結(jié)合不同土質(zhì)和生產(chǎn)條件下異地交替定向選擇方法,使高產(chǎn)與節(jié)水達(dá)到高度結(jié)合。張俊靈等[28]提出,后代選育采用水旱交叉選育法,即水地條件下側(cè)重對其豐產(chǎn)性狀的選擇,如穗大、粒大、粒重、抗倒、抗病等;旱地條件下側(cè)重考察其抗旱穩(wěn)產(chǎn)性狀的選擇,如分蘗成穗率、灌漿落黃、籽粒飽滿度、抗旱、抗凍、抗青干等。在后代選育過程中,綜合上述2種方法,根據(jù)選育條件和育種目標(biāo),擇優(yōu)汰劣,水地條件下側(cè)重對其豐產(chǎn)性狀的選擇,如穗育性、繁茂性、抗倒性、抗病性等性狀的選擇;旱地條件下側(cè)重其抗逆性狀的選擇,如抗旱、抗凍、耐熱、籽粒飽滿度等性狀的選擇,成功育成抗旱節(jié)水、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、水旱兩用型小麥新品種‘濟麥262,為小麥生產(chǎn)節(jié)本增效提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

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