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    黑龍江省高油大豆品種審定現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)

    2024-12-14 00:00:00趙星棋王志新鄭偉李燦東張振宇徐杰飛王象然魏凡凱
    黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué) 2024年12期
    關(guān)鍵詞:大豆

    摘要:為分析黑龍江省大豆品質(zhì)育種進(jìn)程,選取2001-2023年通過黑龍江省審定的大豆品種,并聚焦其中包含的高油大豆品種。從品種審定數(shù)量、品種相關(guān)育成單位和品種品質(zhì)性狀表現(xiàn)等方面,探究在近20余年大豆品種的變化趨勢(shì)。研究發(fā)現(xiàn),黑龍江省大豆品種類型以普通品種為主導(dǎo),高油品種數(shù)量增長(zhǎng)較為遲緩,科研院所和地方高校在高油育種領(lǐng)域貢獻(xiàn)值相對(duì)較高。品種脂肪含量方面,雖然近年來不斷育成審定脂肪含量極為突出的新品種,但從平均值來看,品種整體的脂肪含量并沒有明顯提高,其線性回歸方程結(jié)果甚至呈下降趨勢(shì)。由此來看,針對(duì)大豆品質(zhì)育種特別是高油大豆育種工作仍需從多方面積累投入、不斷改進(jìn)完善,從而提高大豆籽粒產(chǎn)量和油料產(chǎn)量。

    關(guān)鍵詞:黑龍江?。淮蠖?;品種審定;脂肪含量;育種趨勢(shì)

    收稿日期:2024-03-02

    基金項(xiàng)目:農(nóng)業(yè)生物育種國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2023ZD0403202-02);黑龍江省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新跨越工程-農(nóng)業(yè)科技基礎(chǔ)創(chuàng)新杰青項(xiàng)目(CX22JQ02);國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)(CARS-04-CES04)。

    第一作者:趙星棋(1996-),男,碩士,助理研究員,從事大豆遺傳育種研究。E-mail:1176522933@qq.com。

    通信作者:張振宇(1986-),男,碩士,副研究員,從事大豆遺傳育種研究。E-mail:13845412233@163.com。

    大豆起源于中國(guó),近代時(shí)期在美洲擴(kuò)展種植[1],目前已成為國(guó)際社會(huì)上極為重要的糧食作物之一。大豆在國(guó)內(nèi)用途廣泛,可加工成豆類食品、食用油和動(dòng)物飼料等,其作為高營(yíng)養(yǎng)作物在國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域占有舉足輕重的地位。但我國(guó)目前仍存在人口基數(shù)大,可用耕地面積不足,需保證口糧為先的農(nóng)作物種植布局策略,導(dǎo)致大豆種植面積偏小,僅能基本滿足國(guó)內(nèi)食品加工的需求,油用和飼用大豆需要通過大量進(jìn)口去彌補(bǔ)[2]。進(jìn)口大豆雖能有效彌補(bǔ)當(dāng)前國(guó)內(nèi)產(chǎn)能不足問題,但目前國(guó)際形勢(shì)的不確定性使得過度依賴大豆進(jìn)口導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步增加。為此國(guó)內(nèi)也提出了種業(yè)提升計(jì)劃和大豆振興計(jì)劃,多項(xiàng)圍繞大豆產(chǎn)業(yè)提升的核心措施便是提升大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)。近年中央一號(hào)文件中多次提及“擴(kuò)種大豆油料”,并針對(duì)高油大豆品質(zhì)育種也開展了大范圍的科技攻關(guān)研究項(xiàng)目,我國(guó)現(xiàn)有高油大豆種質(zhì)資源偏少[3],所以提升大豆產(chǎn)量,并兼顧油分品質(zhì)的提升是目前我國(guó)大豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)方向。

    大豆油分含量屬于數(shù)量性狀遺傳,由微效多基因控制[4-5]。研究發(fā)現(xiàn)大豆蛋白與產(chǎn)量和脂肪含量之間存在負(fù)相關(guān)性,即蛋白質(zhì)含量高的品種產(chǎn)量較低、脂肪含量高的品種產(chǎn)量呈較高的趨勢(shì)[6-7]。有研究發(fā)現(xiàn),大豆油酸、亞油酸含量與粗脂肪含量相關(guān)性最大,二者含量與粗脂肪含量的關(guān)系分別呈正相關(guān)和負(fù)相關(guān)[8]。我國(guó)大豆品種油分含量低于美洲地區(qū),其中巴西的大豆油分含量最高,可達(dá)23%以上,阿根廷與美國(guó)的大豆平均油分含量可達(dá)21.5%以上[9-11]。要想縮小國(guó)內(nèi)大豆產(chǎn)業(yè)與其他大豆主產(chǎn)國(guó)的差距,減輕大豆進(jìn)口依賴程度,除彌補(bǔ)產(chǎn)量差距外,還應(yīng)兼顧品質(zhì)性狀的提升。因此通過對(duì)國(guó)內(nèi)大豆的階段性育種歷程進(jìn)行分析并進(jìn)行前景預(yù)測(cè)十分必要。黑龍江省作為我國(guó)最重要的大豆主產(chǎn)區(qū),選取適宜該地區(qū)種植的大豆品種進(jìn)行品質(zhì)育種歷程的相關(guān)分析,對(duì)未來我國(guó)大豆品種改良和育種策略的制定具有參考價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。本文以通過黑龍江省審定的大豆品種為研究樣本,聚焦高油大豆品種,分析不同年份、不同育種單位的高油大豆的審定情況及品種特點(diǎn),以期為后續(xù)黑龍江省的高油大豆育種提供參考依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 樣本材料

    選取在2001-2023年間通過黑龍江省審定的大豆品種,以下簡(jiǎn)稱“大豆品種”,樣本數(shù)量共802份。2001-2022年品種統(tǒng)計(jì)信息來自《大豆科學(xué)》期刊于相應(yīng)年份發(fā)布的《黑龍江省審定推廣的大豆品種》,2023年數(shù)據(jù)來源于黑龍江省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳發(fā)布的《黑龍江省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳通告(2023第014號(hào))》。根據(jù)公開發(fā)布的最新《黑龍江省主要農(nóng)作物品種標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的高油品種標(biāo)準(zhǔn)(脂肪含量≥22%),對(duì)統(tǒng)計(jì)年份內(nèi)的大豆品種進(jìn)行高油類型的針對(duì)性篩選,以下簡(jiǎn)稱“高油大豆品種”。

    1.2 數(shù)據(jù)分析

    運(yùn)用Excel 2010和SPSS 22軟件對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 大豆品種審定數(shù)量及相關(guān)育種單位育種成果比較分析

    2.1.1 高油品種數(shù)量

    由表1可知,2001-2023年間,黑龍江省共審定通過大豆品種802個(gè),其中符合高油標(biāo)準(zhǔn)的大豆品種98個(gè),高油大豆品種總體占比為12.22%。21世紀(jì)以來,大豆品種審定數(shù)量隨年份而逐步增加,2016-2020年開始,品種審定數(shù)量較上個(gè)5年階段增加明顯,最近的2021-2023年審定的品種數(shù)量高達(dá)238個(gè),年平均審定品種數(shù)量高達(dá)79.3個(gè)。相比之下,審定品種總體數(shù)量不斷增加,反之高油大豆品種增長(zhǎng)速度較為遲緩,高油品種數(shù)量?jī)H在2016-2020年間達(dá)40個(gè),其他時(shí)間段審定數(shù)量?jī)H維持15個(gè)左右,高油品種數(shù)量占比逐步下降,2021年后已低于10%。可見大豆審定品種數(shù)量的增加并沒有明顯推動(dòng)高油品種數(shù)量的增長(zhǎng),目前黑龍江省近年審定的大豆品種類型以普通類型品種為主,高蛋白、高油、特用類大豆品種占比較少[12]

    2.1.2 育種單位

    相關(guān)大豆品種的育成單位主要包括以下4類:科研院所、地方高校、涉農(nóng)企業(yè)和其他單位。自2001年以來的黑龍江省大豆品種的育成單位148家,其中科研院所26家、地方高校6家、涉農(nóng)企業(yè)113家、其他單位3家。黑龍江省審定的802個(gè)品種中,由多家單位合作育成的品種數(shù)量為175個(gè),由育種單位自主選育的品種數(shù)量為627個(gè)。

    無論是總大豆品種還是高油大豆品種的育種單位均以科研院所占據(jù)首位,在2001-2010年,科研院所在育種數(shù)量上占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì),單位數(shù)量多,且在黑龍江省各大豆產(chǎn)區(qū)均有分布。2011年開始,涉農(nóng)企業(yè)品種審定數(shù)量開始顯著增加,主要與科研院所或地方高校合作育種,后期品種審定總量超過了地方高校,僅次于科研院所。近年來選育大豆品種的涉農(nóng)企業(yè)逐漸增多,但各家企業(yè)平均育種量?jī)H有3.52個(gè),多數(shù)企業(yè)的自身育種能力和科研成果與其他兩類單位差距較大,以普通大豆品種居多,缺乏高油大豆品種。

    將相關(guān)育種單位的審定大豆品種數(shù)量進(jìn)一步細(xì)化,如表2所示,審定數(shù)量排名前10位的單位,品種審定總數(shù)達(dá)499個(gè),占到全省審定品種數(shù)量的62.22%。科研院所單位居多,黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院及附屬單位就占有5家,其中佳木斯分院和大豆研究所審定品種數(shù)量最多,均為2個(gè),且佳木斯分院的高油大豆品種育成數(shù)最高,為26個(gè)。審定數(shù)量排名前10位的單位中,有8家單位的高油大豆品種數(shù)量同樣位居前列,說明高油大豆品種的育成需要育種單位具備豐富的育種經(jīng)驗(yàn)和科研成果作為基礎(chǔ),且科研院所和地方高校在高油大豆育種方面具備領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

    2.2 審定大豆品種品質(zhì)性狀比較分析

    由表3可知,2001-2023年黑龍江省育成大豆品種的蛋白質(zhì)平均含量為40.29%,脂肪平均含量為20.47%,蛋脂總和平均含量為60.70%。從不同時(shí)間段來看,2021-2023年間品種平均蛋白質(zhì)含量最高(40.78%),2011-2015年間最低(39.97%);2001-2005年間品種平均脂肪含量最高(20.77%),2021-2023年間最低(19.87%);2006-2010年間品種平均蛋脂總和含量最高(61.03%),2016-2020年間最低(60.42%)。從各階段平均值上看,品種的各項(xiàng)品質(zhì)性狀指標(biāo)均呈現(xiàn)波動(dòng)性變化。

    蛋白質(zhì)含量最高的大豆品種為科合綠大豆1號(hào)(49.24%),該品種由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院草業(yè)研究所于2021年選育而成,該品種也是蛋脂總和含量最高的品種(65.59%)。脂肪含量最高的大豆品種為東生79(24.16%),該品種由中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所和黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院于2018年合作選育而成。

    由表4可知,而針對(duì)高油大豆品種的相關(guān)品質(zhì)性狀,統(tǒng)計(jì)年間的品種蛋白質(zhì)含量平均為37.87%,脂肪含量平均為22.56%,蛋脂總和含量平均為60.43%。2011-2015年間品種平均蛋白質(zhì)含量最高(38.21%),2021-2023年間最低(37.30%);2001-2005年間品種平均脂肪含量最高(22.88%),2011-2015年間最低(22.44%);2006-2010年間品種平均蛋脂總和含量最高(60.70%),2021-2023年間最低(59.78%)。

    針對(duì)大豆品種的脂肪含量,選取樣本中脂肪含量在前10位的高油大豆品種,含量最高為中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所育成的東生79(24.16%),該品種與合農(nóng)77(24.13%)是黑龍江省自有審定記錄以來唯二的脂肪含量超過24%的大豆品種。表中其他品種的脂肪含量也均在23%以上,且脂肪含量排名前5位的品種均為2018-2021年審定品種。但表中各品種的蛋白質(zhì)含量大部分仍處于較低水平,且蛋脂總和含量同樣偏低(表5)。

    2.3 審定大豆品質(zhì)性狀與審定年份的線性回歸分析

    選取樣本中每年的大豆品種相關(guān)品質(zhì)含量平均值,分別建立線性回歸方程,結(jié)果如表6所示,除大豆品種的蛋白質(zhì)含量變化方程斜率為正向,其余方程斜率均為負(fù)向。說明在2001-2023年間,只有大豆品種的蛋白質(zhì)含量隨年份的推進(jìn)有所增加,而大豆品種的脂肪含量、蛋脂總和含量及高油大豆品種數(shù)量三項(xiàng)品質(zhì)含量指標(biāo)均呈降低態(tài)勢(shì)。顯著性檢驗(yàn)結(jié)果顯示,只有在脂肪含量變化方面,大豆品種和高油大豆品種的方程檢驗(yàn)結(jié)果呈顯著和極顯著,說明二者的脂肪含量隨年份的變化呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān),大豆脂肪含量在統(tǒng)計(jì)年份期間整體上看并未有所改善。

    3 總結(jié)與展望

    進(jìn)入21世紀(jì)以來,黑龍江省審定的大豆品種經(jīng)歷了前期以科研院所和地方高校為育種主體,后期由于涉農(nóng)企業(yè)數(shù)量的增加和育種能力的提升,逐步發(fā)展為如今多類育種單位并存、 多方向選育的品種發(fā)展新格局,自2016年以來選育大豆品種數(shù)量顯著增加。但涉農(nóng)企業(yè)的獨(dú)立育種能力仍顯欠缺,品種多數(shù)靠科企合作育成,且頭部企業(yè)品種數(shù)量占比過大,多數(shù)企業(yè)品種數(shù)量只有1~2個(gè)。近年來大豆品種數(shù)量的增加仍沒有帶動(dòng)品質(zhì)育種能力的提升,導(dǎo)致高油大豆品種數(shù)量占比不足,高油品種的脂肪含量最高值雖然在近年來有所提高,但整體上大豆的平均品質(zhì)含量均出現(xiàn)了下降。

    當(dāng)前環(huán)境下,企業(yè)已成為選育大豆品種的中堅(jiān)力量[12],但科研院所與高校仍是高油大豆品種的主要育成單位,其普遍具有攻關(guān)能力強(qiáng)、育種團(tuán)隊(duì)配置合理、前期科研成果積累豐富等優(yōu)勢(shì)。大豆脂肪含量與蛋白質(zhì)含量同屬數(shù)量性狀,此前已有多項(xiàng)研究表明二者的負(fù)相關(guān)效應(yīng)[6,13-14],此類表現(xiàn)在高蛋白和高油大豆品種中更加明顯。研究顯示:當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)含量超過43%,或脂肪含量超過21%時(shí),負(fù)相關(guān)效應(yīng)尤為顯著[15],前文中關(guān)于高油大豆品種的蛋白質(zhì)含量明顯偏低的敘述也印證了此類觀點(diǎn)。使得雙高大豆品種(即高蛋白兼顧高油類型品種)的選育受理論和實(shí)際情況制約,導(dǎo)致該類品種育成難度相對(duì)更高,且現(xiàn)有雙高大豆品種審定地區(qū)多集中在黃淮海等省外地區(qū)[16-19]。所以未來一段時(shí)間的高油大豆育種大多數(shù)還會(huì)以單一品質(zhì)性狀提升為主要目標(biāo),適當(dāng)放寬蛋白含量需求。目前黑龍江省審定大豆品種脂肪含量仍低于進(jìn)口大豆平均水平,限制了榨油企業(yè)的生產(chǎn)效益[20-21]。針對(duì)此類大豆生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)問題,應(yīng)加大高油大豆種質(zhì)創(chuàng)新和新品種選育的科研力度,聚合領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)育種單位,建立并完善育種測(cè)試體系。通過優(yōu)選親本,將傳統(tǒng)育種方法與分子育種技術(shù)相結(jié)合,采取遠(yuǎn)緣雜交、階梯雜交、回交、分子輔助選擇等方法,定向創(chuàng)制高油大豆新種質(zhì)[22-24]

    育成大豆品種在逐年增量的同時(shí),增質(zhì)效果卻有所欠缺,如今針對(duì)高油高產(chǎn)大豆的支持力度顯著加大,不失為改善大豆品質(zhì)育種現(xiàn)狀的一個(gè)契機(jī)。培育發(fā)展高油大豆,未來可從以下三方面進(jìn)行改進(jìn):第一,親本組配過程中注重高油種質(zhì)資源的利用。以優(yōu)質(zhì)高油品種為重點(diǎn)親本選擇群體,利用雙親本身的高油特性,或以親本一方為高油品種,與其他高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗逆品種進(jìn)行雜交組合,充分利用基因遺傳的重組、累加與互補(bǔ)效應(yīng)。在雜交后代群體中通過多年的定向選擇與培育,針對(duì)性地聚合高油遺傳基因,從而實(shí)現(xiàn)高油性狀的穩(wěn)定遺傳甚至超親遺傳特性[25]。

    第二,品質(zhì)分析檢測(cè)是及時(shí)篩選高油種質(zhì)的重要手段。對(duì)具備高油潛力的早期世代材料進(jìn)行品質(zhì)含量初步檢測(cè)有助于篩選出具有高油特征的苗頭品系。品種試驗(yàn)階段委托正規(guī)谷物品質(zhì)檢測(cè)中心對(duì)相關(guān)品系進(jìn)行專業(yè)分析檢測(cè),根據(jù)專業(yè)機(jī)構(gòu)出具的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)一步確定品種的相關(guān)品質(zhì)含量,并結(jié)合產(chǎn)量數(shù)據(jù)及抗病鑒定結(jié)果和檢測(cè)結(jié)果來最終敲定報(bào)審的高油大豆品種[26-27]

    第三,加大高油品種的推廣力度。高油大豆品種在審定后,能否在適宜地區(qū)大面積普及種植,加大品種推廣力度,創(chuàng)造高產(chǎn)典型是關(guān)鍵。通過與種業(yè)簽訂品種成果轉(zhuǎn)化協(xié)議,加快品種轉(zhuǎn)化和成果產(chǎn)業(yè)開發(fā),發(fā)揮優(yōu)質(zhì)高油大豆品種的經(jīng)濟(jì)效益和潛力。通過在適宜種植區(qū)建立品種高產(chǎn)示范田,選用優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的高油大豆品種,并因地制宜配套先進(jìn)的栽培技術(shù)[28-29],充分挖掘品種的高產(chǎn)潛力和品質(zhì)優(yōu)勢(shì),從而提高品種知名度,進(jìn)而促進(jìn)大豆籽粒產(chǎn)量和大豆油料產(chǎn)量的提升。

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    Current Status and Future Trends of High-Oil Soybean Variety Approval in Heilongjiang Province

    ZHAO Xingqi1, WANG Zhixin1, ZHENG Wei1, LI Candong1,ZHANG Zhenyu1, XU Jiefei1, WANG Xiangran1, WEI Fankai2

    (1.Jiamusi Branch, Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Breeding and Cultivation of Main Crops in Sanjiang Plain/Jiamusi Comprehensive Test Station of National Soybean Industry Technology System, Jiamusi 154007, China; 2.Heilongjiang University, Harbin 150081, China)

    Abstract:In order to analyze the process of soybean quality breeding in Heilongjiang Province, the soybean varieties approved by Heilongjiang Provincial authorities between 2001 and 2023 were selected for this study, with a focus on the high-oil soybean varieties among them. The analysis was conducted from the perspectives of the number of varieties approved, the breeding units involved, and the performance of quality traits. The results revealed that the soybean varieties in Heilongjiang Province were primarily dominated by common varieties, with a relatively slow growth in the number of high-oil varieties. However, scientific research institutions and local universities had made relatively high contributions in the field of high-oil soybean breeding.In terms of the fat content of varieties, although new varieties with prominent fat content had been continuously bred and approved in recent years, the overall fat content of varieties had not significantly improved when viewed from the average. The results of the linear regression equation even suggest a decreasing trend. Therefore, there is still a need to accumulate inputs and improve the breeding of soybean varieties, especially in the area of high-oil soybean breeding, so as to improve the seed yield and oilseeds yield of soybean.

    Keywords:Heilongjiang Province; soybean; variety approval; fat content; breeding trends

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