同源四倍體甜蕎新品種（系）選育

趙建棟 李秀蓮 陳穩(wěn)良 史興海 秦秀珍

（1.山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)基因資源研究中心 太原 030031；2.山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院 太原 030031）

蕎麥有很重要的食用價值和藥用價值,蛋白質(zhì)不僅豐富,而且人體必需的氨基酸種類齊全、數(shù)量多、比例合適。蕎麥與其他主糧比較,其蛋白質(zhì)、脂肪含量都高于小麥和大米，維生素B2高于大米、玉米粉的2～10倍，無機鹽、微量元素等也不同程度地高于其他糧食。蕎麥含有的蘆丁和葉綠素是禾谷類糧食籽粒中所沒有的。蘆丁具有擴張血管、抗栓塞降低血脂、降低血糖和膽固醇、防治心腦血管疾病的作用。人體中的葉綠素有解毒、防止感染、維持體液弱堿性防止痛風等作用，被譽為“人體的健康衛(wèi)士”[1-3]。

甜蕎是山西特色雜糧作物，約占全省蕎麥（苦蕎和甜蕎）面積的66%，其具有生育期短的特性，山西“十年九旱、年年春旱”的氣候特點，主產(chǎn)區(qū)人們的種植和生活習慣及外貿(mào)出口，使其在抗災救災、作為主產(chǎn)區(qū)人民的主糧及出口創(chuàng)匯方面的作用無可替代。從20世紀80年代開始，在政府的大力支持下，山西甜蕎新品種選育工作取得了一定成效，育成了5個新品種——晉蕎麥1號、晉蕎麥3號、品甜蕎1號、晉蕎麥7號和晉蕎麥8號。但近年來，蕎麥加工實踐表明，甜蕎原料出米率和出粉率低直接影響加工企業(yè)效益；蕎麥生產(chǎn)實踐證明，生產(chǎn)中多種植中粒甜蕎品種，并不受企業(yè)歡迎，價格低，影響蕎農(nóng)收入。中國甜蕎資源十分豐富，但入編《中國蕎麥品種資源目錄》（第一輯）的964份和入編《中國蕎麥遺傳資源目錄》（第二輯）的850份共計1 814份甜蕎資源中，未見1份四倍體甜蕎資源[4-5]。

據(jù)西北農(nóng)林科技大學鄭君君研究證明，蕎麥籽粒大小、直徑大小、千粒重與其出米率、出粉率呈顯著正相關(guān)[6]；四倍體甜蕎根系發(fā)達、抗旱；莖稈粗壯、抗倒伏、適于機收，花期長、花大、鮮艷，觀賞價值不可小覷[7]。

前蘇聯(lián)在20世紀40年代，相繼育成了甜蕎四倍體品種Bolshevik4、Iskra和Minchanka。日本在20世紀80年代，育成四倍體甜蕎品種信州大蕎[8]。中國陜西榆林在20世紀80年代末育成四倍體甜蕎榆蕎1號[9]，但種性退化，已退出市場。山西省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所李秀蓮等2015年育成四倍體白花甜蕎品種晉蕎麥7號[10-11]，是現(xiàn)在全國唯一一個在生產(chǎn)上應用的四倍體甜蕎品種。四倍體甜蕎品種（系）的短缺，不能滿足各類消費者（加工企業(yè)、蕎農(nóng)、育種研究人員、觀光農(nóng)業(yè)等）的需求。因此開展四倍體甜蕎新品種（系）選育研究尤為重要。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 甜蕎品種品甜蕎1號和西農(nóng)9976。

1.1.2 試劑秋水仙素粉劑（上海試劑化工廠）、蒸餾水。

1.1.3 試驗器材顯微鏡、燒杯、量筒、滴管、棕色瓶、小燒杯、吸管、脫脂棉、鑷子等。

1.2 試驗方法

1.2.1 親本選擇對150份國內(nèi)外甜蕎種質(zhì)資源,通過多年田間種植和室內(nèi)考種鑒定、評價、篩選，從中選出40份具有不同優(yōu)異性狀的優(yōu)良資源,每年種植20份,根據(jù)生育期短、適應性強、白花、結(jié)實率高的優(yōu)異性狀，選擇由本單位育成的2014年通過山西省農(nóng)作物品種審定委員會認定的品甜蕎1號和由西北農(nóng)林科技大學農(nóng)學院育成的紅花甜蕎西農(nóng)9976為誘變親本。

1.2.2 秋水仙素誘變在80個長有甜蕎幼苗的大號花盆內(nèi)，每盆均勻地留下6株健壯幼苗作為處理對象，拔除其余幼苗。當幼苗子葉展開時，將浸透0.2%秋水仙素水溶液的脫脂小棉球夾在兩葉柄中間的生長點頂端。早晚把藥液滴在小棉球上，濕透小棉球為止。如小棉球掉落，需重新將浸透藥液的小棉球夾在兩葉柄中間的生長點頂端。連續(xù)處理2～3 d。處理時氣溫在18～22℃。

1.2.3 后代選擇C1：選擇變異單株或嵌合體（既有二倍體籽粒又有四倍體籽粒的植株）上的變異大粒、混收；C2：點播，選擇大子葉、大真葉、大花、大粒（四倍體）單株，淘汰假多倍體單株；C3～C4：進一步選擇整齊一致不再分離的株行。C5：隔離繁殖多倍體株行，獲得多倍體新品系。

1.2.4 鑒定多倍體通過新品系與二倍體親本在田間比較生育期、葉片大小、葉色深淺、薄厚、花瓣大小，在室內(nèi)考種比較株高、莖粗（植株底部第一節(jié)間中部周長）、主莖分枝、千粒重等性狀鑒定多倍體；通過與二倍體親本在實驗室用顯微鏡測定花粉粒、保衛(wèi)細胞、氣孔密度的大小進行比較，最后用常規(guī)根尖壓片觀察染色體數(shù)目，鑒定多倍體。

2 結(jié)果與分析

2.1 育成的7個四倍體甜蕎新品系

以品甜蕎1號為誘變親本創(chuàng)制了QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6和QP1-8-9這6個四倍體甜蕎新品系；以西農(nóng)9976為誘變親本創(chuàng)制了QXN-3-2四倍體甜蕎新品系,田間鑒定結(jié)果見表1。

由表1可知，新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2植株生長勢增強，株高分別比親本增高9.8 cm、12.7 cm、16.5 cm、19.9 cm、30.1 cm、29.8 cm和7.4 cm，莖稈分別增粗0.12 cm、0.14 cm、0.10 cm、0.15 cm、0.12 cm、0.10 cm和0.12 cm，葉面積分別增加（葉片變大）133.0 cm2、135.0 cm2、140.0 cm2、142.0 cm2、145.0 cm2、104.0 cm2和103.0 cm2，葉片變厚，葉色變深，葉片數(shù)分別減少14.9片、13.7片、10.1片、9.6片、8.9片、16.1片和16.0片，主莖分枝分別增加1.6個、1.7個、2.3個、1.3個、0.6個、1.7個和1.7個，生育期分別延長5 d、8 d、10 d、12 d、15 d、14 d和14 d，花朵、籽粒顯著變大，千粒重分別增加25.5 g、15.5 g、15.3 g、15.1 g、18.9 g、14.5 g和23.1 g，結(jié)實率分別下降了2.2%、2.5%、3.2%、2.4%、4.1%、5.2%和4.0%。田間鑒定顯示了多倍體特性。

表1 甜蕎四倍體品系和二倍體品種性狀比較（20株平均值）

由表2可知，新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2的花粉粒、保衛(wèi)細胞比親本增大，氣孔密度比親本下降幅度大，室內(nèi)鑒定顯示了多倍體特性。

表2 甜蕎四倍體品系和二倍體品種花粉粒、保衛(wèi)細胞和氣孔密度

運用F-BSG法染色體Gimsa分帶技術(shù)，進行染色體數(shù)目觀察，新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2籽粒染色體數(shù)為2n=4X=32，而親本品甜蕎1號和西農(nóng)9976則為2n=2X=16，可以認為新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2為四倍體甜蕎類型。

以四倍體甜蕎新品系QP1-1-1、QXN-3-2為例，與各自親本比較，花器明顯變大、籽粒顯著增大，染色體增加了1倍（圖1、圖2）。

圖1 QP1-1-1（4X）與品甜蕎1號（2X）比較

圖2 QXN-3-2（4X）與西農(nóng)9976（2X）比較

2.2 產(chǎn)量

2019-2020年QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2四倍體新品系在東陽基地參加中心甜蕎品種比較試驗，以品甜蕎1號為對照，平均折合畝產(chǎn)分別為120.0 kg、108.0 kg、109.3 kg、113.3 kg、100.7 kg、101.8 kg和83.3 kg，分別比對照增產(chǎn)8.4%、-2.4%、-1.4%、2.4%、-9.0%、8.0%和-24.8%，其中新品系QP1-1-1（暫命名品甜蕎3號）表現(xiàn)突出，2021年參加山西省甜蕎品種自主聯(lián)合區(qū)域試驗。

2.3 入庫

將隔離繁殖的7個四倍體甜蕎新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2各0.5 kg入國家農(nóng)作物品種資源種質(zhì)庫（太原）中，豐富了蕎麥資源新類型。

3 結(jié)論與討論

秋水仙素處理二倍體甜蕎幼苗生長點是創(chuàng)制同源四倍體甜蕎新種質(zhì)和選育同源四倍體甜蕎新品種的有效方法；由于四倍體比原來二倍體甜蕎生育期延長、株高增高、結(jié)實率下降，誘變處理時應選擇早熟、矮稈、結(jié)實率較高的親本。