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    利用石4185為骨干親本培育高產(chǎn)小麥新品種

    2018-01-17 10:55:50傅曉藝郭進(jìn)考劉艷濱史占良單子龍何明琦
    種子 2017年12期
    關(guān)鍵詞:親本骨干節(jié)水

    傅曉藝, 郭進(jìn)考, 劉艷濱, 史占良, 單子龍, 韓 然, 何明琦

    (1.石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院, 河北 石家莊050041; 2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 河北 保定071001;3.石家莊新華區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村工作辦公室, 河北 石家莊050000)

    小麥?zhǔn)俏覈?guó)主要糧食作物,在糧食生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。優(yōu)良品種的選育和推廣利用為我國(guó)糧食增產(chǎn)增收發(fā)揮了重要作用。骨干親本是指直接用來(lái)培育出一批大面積推廣的品種,或由其衍生出許多具有廣泛應(yīng)用價(jià)值的親本育種材料,通常骨干親本除本身具備綜合的優(yōu)良性狀外,還具有高配合力,即易與其他材料雜交育成優(yōu)良品種[1]。國(guó)內(nèi)外育種實(shí)踐充分說(shuō)明,骨干親本的發(fā)掘、創(chuàng)造和評(píng)價(jià)利用,是實(shí)現(xiàn)育種工作突破的關(guān)鍵[2]。小麥骨干親本合理利用是小麥育成品種的前提和根本關(guān)鍵。詹克慧等[3]利用親緣系數(shù)法對(duì)河南省育成小麥品種的骨干親本進(jìn)行了分析;劉愛(ài)峰等[4]對(duì)今年來(lái)山東省小麥育種骨干進(jìn)行了品質(zhì)評(píng)價(jià);李邦發(fā)[5]對(duì)四川省30年來(lái)審(認(rèn))定的170個(gè)小麥品種的骨干親本進(jìn)行了分析。石4185是石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院1983年利用多年研制的小麥太谷核不育基礎(chǔ)群體材料,分3年時(shí)間將具有不同突出優(yōu)點(diǎn)的冀植8094、豫麥2號(hào)和冀麥26等[6]多個(gè)優(yōu)異親本進(jìn)行聚合雜交和輪回選擇,并采用“擴(kuò)源保庫(kù)”即在高水肥條件下前期肥水滿足、后期干旱脅迫以及在不同土質(zhì)和生產(chǎn)條件下異地交替定向選擇的方法培育而成的集節(jié)水、高產(chǎn)、抗倒、抗病、耐鹽、耐穗發(fā)芽等諸多優(yōu)良性狀于一體的冬小麥新品種(圖1),1997—2001年先后通過(guò)河北、河南、新疆和田地區(qū)和國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定。2000年被列為河北省海河流域農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)科技新項(xiàng)目,并獲國(guó)家主要農(nóng)作物新品種補(bǔ)助,2002年被列為國(guó)家科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃,2003年獲河北省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng),2004年榮獲河北省省長(zhǎng)特別獎(jiǎng)和國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)(證書(shū)編號(hào):2004-J-201-2-03-D01)。前人以石4185為試驗(yàn)材料從光合特性、抗氧化水平、水分脅迫和耐鹽性等方面做了相關(guān)研究[7-14]。本研究以石4185及育成品種為例探討小麥品種選育中親本的選擇。

    1 石4185背景介紹

    1.1 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

    1.1.1 抗旱指標(biāo)

    經(jīng)河北省農(nóng)科院旱作所、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)和中科院石家莊農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化所多年研究,石4185屬一級(jí)節(jié)水抗旱品種,在0水、2水和4水不同處理中較對(duì)照增產(chǎn)10%左右,抗旱和節(jié)水指數(shù)為1.12和1.15,高產(chǎn)條件下水分利用率達(dá)17.1kg/hm2,較生產(chǎn)應(yīng)用的高產(chǎn)品種高了10%以上;葉片滲透調(diào)節(jié)能力強(qiáng),在需水高峰期較抗旱品種和高產(chǎn)品種分別高70.6%和123.1%。

    1.1.2 產(chǎn)量指標(biāo)

    河北、河南和國(guó)家區(qū)試連續(xù)多年占第1位,較對(duì)照冀麥36、魯麥14和豫麥21分別增產(chǎn)3.0%、6.21%和8.54%,增產(chǎn)顯著。6 670hm2石4185生產(chǎn)應(yīng)用創(chuàng)全國(guó)北方麥區(qū)大面積高產(chǎn)紀(jì)錄(8 289.0kg/hm2)。

    1.1.3 抗逆指標(biāo)

    株高75cm左右,根系和莖稈厚壁組織發(fā)達(dá),具有極強(qiáng)的抗倒能力,對(duì)條中25、28、29、30和31號(hào)生理小種均表現(xiàn)免疫,抗赤霉病和根腐病,屬一級(jí)耐鹽品種。

    1.2 推廣應(yīng)用情況

    據(jù)統(tǒng)計(jì),石4185在河北省累計(jì)應(yīng)用面積為283.5萬(wàn)hm2,增產(chǎn)小麥106 305萬(wàn)kg,新增經(jīng)濟(jì)效益13.26億元。2003—2005年3年河北省應(yīng)用面積149.7萬(wàn)hm2,年種植面積49.9萬(wàn)hm2,3年累計(jì)增產(chǎn)小麥56 180萬(wàn)kg,新增產(chǎn)值75 379.2萬(wàn)元,新增經(jīng)濟(jì)效益74 745.4萬(wàn)元。節(jié)省地下水資源17.01億 m3。

    1.3 推動(dòng)行業(yè)科技進(jìn)步作用

    石4185推廣到全國(guó)5?。▍^(qū)),實(shí)現(xiàn)了小麥大面積節(jié)水高產(chǎn),節(jié)本增收,推動(dòng)了小麥生產(chǎn)的發(fā)展;“擴(kuò)源、保庫(kù)”節(jié)水高產(chǎn)的選種方法,為培育節(jié)水高產(chǎn)小麥品種提供了借鑒;石4185連續(xù)15年作為國(guó)家區(qū)試和河北省抗旱鑒定對(duì)照品種,為篩選節(jié)水高產(chǎn)型品種起到了促進(jìn)作用,作為優(yōu)異材料被廣泛研究和利用,培育出了一批苗頭品系(表1)。

    表1 以石4185為骨干親本育成品種(系)

    圖1 石4185系譜圖

    2 育成的小麥新品種產(chǎn)量表現(xiàn)

    2.1 石麥14

    2003年河北省冀中南水地組冬小麥區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果,平均產(chǎn)量7 098.6kg/hm2;2004年同組區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果,平均產(chǎn)量7 755.2kg/hm2;2003年同組生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果,平均產(chǎn)量7 886.1kg/hm2。

    2.2 石麥18

    2006—2007、2007—2008年度冀中南水地組2年區(qū)域試驗(yàn)平均產(chǎn)量8 092.4kg/hm2,比對(duì)照石4185品種增產(chǎn)5.45%。2007—2008年度同組生產(chǎn)試驗(yàn),平均產(chǎn)量7 838.6kg/hm2,比對(duì)照石4185增產(chǎn)7.40%。

    2.3 石麥19

    2007—2008年度參加黃淮北片B組區(qū)試,13點(diǎn)匯總,12點(diǎn)增產(chǎn),1減產(chǎn),增產(chǎn)點(diǎn)率92.3%,平均產(chǎn)量8 220.0kg/hm2,比對(duì)照石4185增產(chǎn)6.10%,增產(chǎn)極顯著,居11個(gè)參試品種第3位;2008—2009年度續(xù)試,13點(diǎn)匯總,13點(diǎn)增產(chǎn),0點(diǎn)減產(chǎn),平均產(chǎn)量8 158.5 kg/hm2,增產(chǎn)點(diǎn)率100%,比對(duì)照品種石4185增產(chǎn)6.80%,增產(chǎn)極顯著,居13個(gè)參試品種第3位。2年平均產(chǎn)量 8 193.0kg/hm2,比對(duì)照石 4185 平均增產(chǎn)6.45%,平均增產(chǎn)點(diǎn)率96.2%。

    2.在變革教學(xué)方法上,積極探索以活動(dòng)教學(xué)為主的教學(xué)模式。教師要注意結(jié)合教材挖掘?qū)W生的興趣,通過(guò)聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)情感體驗(yàn),改進(jìn)教學(xué)活動(dòng),使教學(xué)過(guò)程充滿情趣和活力,從而提高教學(xué)活動(dòng)的吸引力。同時(shí)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題使學(xué)生會(huì)激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)愿望,從而使學(xué)生注意力高度集中,積極主動(dòng)地投入學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生勇于探索、創(chuàng)造和追求真理的科學(xué)精神。

    2.4 石麥22

    2009—2010年度參加黃淮冬麥區(qū)北片水地組品種區(qū)域試驗(yàn),平均產(chǎn)量7 839.0kg/hm2,比對(duì)照石4185增產(chǎn)7.60%;2010—2011年度續(xù)試,平均產(chǎn)量8 803.5 kg/hm2,比對(duì)照良星99增產(chǎn)4.80%。2010—2011年度生產(chǎn)試驗(yàn),平均產(chǎn)量8 730.0kg/hm2,比對(duì)照石4185增產(chǎn)5.80%。

    2.5 科農(nóng)199

    科農(nóng)199是中科院農(nóng)業(yè)資源中心利用染色體工程技術(shù)培育的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)小麥新品種,抗寒、耐旱、抗干熱風(fēng),根系發(fā)達(dá),生育中后期能夠高效吸收深層土壤的水分養(yǎng)分??妻r(nóng)199小麥無(wú)論低氮或高氮供給條件下都比其他品種積累更多的干物質(zhì)并向籽粒中分配,從而形成較高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量,大田節(jié)肥試驗(yàn)中施純氮120kg/hm2時(shí)產(chǎn)量6 532.5kg/hm2,氮肥偏生產(chǎn)力達(dá)54.4 kg;施純氮180kg/hm2時(shí)產(chǎn)量7 312.5kg/hm2,氮肥偏生產(chǎn)力達(dá)40.6kg。在低磷定位試驗(yàn)中,科農(nóng)199表現(xiàn)出分蘗力強(qiáng)、成穗率高、收獲群體大的特點(diǎn)在冬前底墑水充足的條件下,春季灌水1~2次可滿足“畝產(chǎn)千斤”的水分需求[15]。

    2004—2005年度參加黃淮冬麥區(qū)北片水地組品種區(qū)域試驗(yàn),平均產(chǎn)量7 638.6kg/hm2,比對(duì)照石4185增產(chǎn)4.19%(顯著);2005—2006年度續(xù)試,平均產(chǎn)量8 163.0kg/hm2,比 對(duì) 照 石 4185 增 產(chǎn) 7.36% (極 顯著)。2005—2006年度生產(chǎn)試驗(yàn),平均產(chǎn)量7 758.0 kg/hm2,比對(duì)照石4185增產(chǎn)6.22%。

    2.6 金禾9123

    參加國(guó)家小麥品種區(qū)域試驗(yàn)2年。2006—2007年度參加黃淮北片A組區(qū)試,13點(diǎn)匯總,13點(diǎn)增產(chǎn),平均產(chǎn)量8 346.0kg/hm2,比對(duì)照石4185增產(chǎn)7.21%,達(dá)極顯著水平,居12個(gè)參試品種第2位。2007—2008年度參加黃淮北片A組區(qū)試,13點(diǎn)匯總,13點(diǎn)增產(chǎn),平均產(chǎn)量8 265.0kg/hm2,平均比對(duì)照石4185增產(chǎn)6.78%,增產(chǎn)極顯著,居11個(gè)參試品種第2位。

    2.7 保麥10號(hào)

    2007—2008年度參加北部冬麥區(qū)水地組品種區(qū)域試驗(yàn),平均產(chǎn)量7 522.5kg/hm2,比對(duì)照京冬8號(hào)增產(chǎn)5.90%;2008—2009年度續(xù)試,平均產(chǎn)量 6 760.5 kg/hm2,比對(duì)照京冬8號(hào)增產(chǎn)7.30%。2009—2010年度生產(chǎn)試驗(yàn),平均產(chǎn)量5 781.0kg/hm2,比對(duì)照京冬8號(hào)增產(chǎn)3.30%。

    3 育成品種高產(chǎn)紀(jì)錄

    2005年6月13日國(guó)家糧食豐產(chǎn)科技工程組織有關(guān)專(zhuān)家對(duì)石家莊地區(qū)藁城、辛集承擔(dān)的小麥節(jié)水高產(chǎn)攻關(guān)示范田進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)收測(cè)產(chǎn),在不計(jì)收割機(jī)機(jī)械收獲損失,扣除水分和雜質(zhì),折純折標(biāo)后計(jì)算,辛集市馬蘭農(nóng)場(chǎng)種植石麥14品種的0.33hm2小麥節(jié)水高產(chǎn)攻關(guān)示范田在全生育期只澆2水(冬前未澆凍水)的情況下,實(shí)收平均產(chǎn)量為9 539.0kg/hm2,打破河北省自1997年以來(lái)保持8年的歷史最高紀(jì)錄。

    2013年5月21日,農(nóng)業(yè)部專(zhuān)家赴石家莊趙縣、藁城、辛集等地,對(duì)石家莊市農(nóng)科院選育的小麥節(jié)水高產(chǎn)品種石麥18和石麥22小麥新品種進(jìn)行田間測(cè)產(chǎn)。國(guó)家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席專(zhuān)家肖世和在考察我市各地小麥長(zhǎng)勢(shì)并分析測(cè)產(chǎn)結(jié)果后認(rèn)為,石家莊市農(nóng)科院培育的小麥,節(jié)水抗旱,產(chǎn)量也很高,是值得北方地區(qū)推廣的品種。經(jīng)過(guò)測(cè)算,辛集市馬蘭試驗(yàn)站小麥新品種石麥22創(chuàng)下了平均產(chǎn)量10 710.5kg/hm2的高產(chǎn)新紀(jì)錄。藁城等行距微噴萬(wàn)畝示范方石麥18平均產(chǎn)量10 732.4kg/hm2。趙縣試驗(yàn)站微灌溉示范田石麥18平均產(chǎn)量 10 772.1kg/hm2;石麥 19 號(hào)平均產(chǎn)量9 942.6kg/hm2。

    4 討 論

    建國(guó)以來(lái),我國(guó)小麥育種工作者選育了眾多優(yōu)良新品種,在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了9次大的品種更換[16]。然而,每一次大面積推廣品種的育成都與一個(gè)或數(shù)個(gè)育種骨干親本的出現(xiàn)密不可分,突破性育種材料的出現(xiàn)是推動(dòng)品種更新?lián)Q代的內(nèi)在動(dòng)力。從1921年開(kāi)始推廣的南大2419,衍生了阿夫、阿勃、歐柔、鄭引4號(hào)等小麥骨干親本,阿勃又衍生了洛夫林10號(hào)、矮孟牛,鄭引4號(hào)衍生了小偃6號(hào)等20世紀(jì)的骨干親本[17]。石4185是在山前麥、螞蚱麥、碧玉麥等骨干親本的基礎(chǔ)上綜合改良創(chuàng)育而成,并成為20世紀(jì)末至今一直在使用的重要骨干親本。

    育成品種在試驗(yàn)中均比石4185增產(chǎn)顯著,在生產(chǎn)上發(fā)揮了巨大作用,石麥14、石麥18、石麥19和石麥22在不同澆水模式下都創(chuàng)造了高產(chǎn)紀(jì)錄,對(duì)當(dāng)?shù)氐男←溕a(chǎn)起到了示范作用。

    石4185在小麥生產(chǎn)上的作用得到了大家的認(rèn)可,本品種適應(yīng)性強(qiáng),抗倒伏、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),2014年國(guó)家公布石4185被退出歷史舞臺(tái),但其作為一個(gè)親本材料還是有相當(dāng)利用價(jià)值的,目前河北省小麥區(qū)域試驗(yàn)對(duì)照仍然是石4185,究其原因應(yīng)該是石4185不是簡(jiǎn)單的系統(tǒng)雜交及選育而成的,而是利用太谷核不育技術(shù)將多個(gè)不同地域來(lái)源、不同品種特性的親本聚合雜交而成,個(gè)人認(rèn)為這不同與普通的復(fù)合雜交,其遺傳背景復(fù)雜(圖1),其中包含本院育成的冀麥26小麥品種,冀麥26推廣面積超過(guò)66.7萬(wàn)hm2的小麥品種[18],外國(guó)血緣的中農(nóng)28、丹麥1號(hào)、洛夫林10號(hào),及螞蚱麥、碧玉麥、關(guān)中老麥、蚰包麥的地方品種。所以利用石4185做親本培育出一批不同類(lèi)型的小麥在生產(chǎn)上大面積應(yīng)用,比如在當(dāng)前水資源短缺的形勢(shì)下,石麥22是石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院育成的節(jié)水、高產(chǎn)性非常好的品種,已作為河北省小麥節(jié)水區(qū)域試驗(yàn)對(duì)照品種??妻r(nóng)199是中科院農(nóng)業(yè)資源中心育成的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)小麥新品種,其抗寒、耐旱、抗干熱風(fēng),根系發(fā)達(dá),生育中后期能夠高效吸收深層土壤的水分養(yǎng)分。金禾9123是河北省農(nóng)林科學(xué)院和石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院合作育成的高產(chǎn)小麥新品種,已經(jīng)通過(guò)國(guó)家審定,在黃淮南片大面積種植,其充分利用當(dāng)?shù)氐墓鉄豳Y源灌漿快、粒重高是獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵因素。石4185聚合了豫麥2號(hào)和冀麥26的有益基因,具有結(jié)實(shí)性好、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的特點(diǎn)??妻r(nóng)9204聚合了矮豐3號(hào)和冀麥38的豐產(chǎn)性,并具有八倍體小偃麥衍生品系抗病、落黃好等優(yōu)點(diǎn)。因此,科農(nóng)199(石4185×科農(nóng)9204)聚合了多個(gè)骨干親本和品種的有益基因,具有豐富的遺傳基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了性狀互補(bǔ),表現(xiàn)出高產(chǎn)、廣適、抗逆性好的特點(diǎn)[19]。通過(guò)以上分析可以得出,選育合適的骨干親本及骨干親本的遺傳豐度是小麥育種的關(guān)鍵,我們?cè)谶x擇親本時(shí)不應(yīng)該只看重某一特殊優(yōu)點(diǎn),應(yīng)考慮其綜合特性,這應(yīng)該是育種初學(xué)者值得注意的一個(gè)方面。

    利用石4185做親本育成的品種皆是節(jié)水、高產(chǎn)類(lèi)型的,其抗病性不突出,只有石麥14、金禾9123對(duì)白粉病免疫,它們是抗病親本92R137的后代[20],92R 137含有Pm 21抗白粉病基因,已被轉(zhuǎn)育到生產(chǎn)上農(nóng)藝性狀好的小麥品種(系)中[21-22]。若想培育優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋類(lèi)型的小麥就應(yīng)該選取優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)類(lèi)型的親本,同樣也應(yīng)該了解其遺傳組成,當(dāng)前河北省優(yōu)質(zhì)麥的骨干親本是藁8901血統(tǒng)和冀師02-1系列親本,所以了解品種特性是育種的關(guān)鍵之關(guān)鍵,優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)的前提下兼顧節(jié)水特性和抗病性是當(dāng)前小麥育種的主攻方向。

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