糯小麥新品種山農(nóng)糯麥1 號(hào)的培育

鄧志英 田紀(jì)春

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院小麥品質(zhì)育種研究室，泰安 271000）

眾所周知，自然界中存在天然全糯的水稻、玉米、高粱等谷類作物，但不存在天然全糯小麥[1]。目前，全糯小麥一般是通過人工培育的。淀粉是普通小麥籽粒的主要成分，包含直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種類型[2]。在普通小麥中，合成直鏈淀粉的關(guān)鍵酶是顆粒結(jié)合型淀粉酶Ⅰ（GBSS I，Granule-bound starch synthase I），又稱蠟質(zhì)蛋白或Waxy 蛋白，含有Wx-A1、Wx-B1 和 Wx-D1 3 種亞基[3-4]，由于Waxy蛋白控制著小麥籽粒中直鏈淀粉合成，Wx基因缺失、突變或遺傳表達(dá)受阻會(huì)使胚乳中直鏈淀粉的含量減少，支鏈淀粉含量上升，小麥胚乳表現(xiàn)為糯性。缺失1 種或2 種Waxy 蛋白亞基的小麥，稱為部分糯小麥，當(dāng)3 種Waxy 蛋白亞基都缺失時(shí)，小麥籽粒淀粉中不含直鏈淀粉或直鏈淀粉含量很低（<1%），稱為全糯小麥[5-6]。

糯小麥?zhǔn)且环N新的小麥類型，籽粒貯存淀粉中支鏈淀粉含量≥99%（糯性），加工特性和營養(yǎng)品質(zhì)獨(dú)特，營養(yǎng)品質(zhì)好，是一種新食品開發(fā)的優(yōu)質(zhì)原糧。糯小麥既在食品領(lǐng)域有較大的利用價(jià)值，可研發(fā)出多種新型食品，在非食品領(lǐng)域也有廣泛的用途，有重要的工業(yè)價(jià)值。但是，目前國內(nèi)外育成的糯小麥品種（系），農(nóng)藝性狀差、產(chǎn)量低，絕大多數(shù)產(chǎn)量?jī)H在4500kg/hm2左右，甚至更低，很難大面積生產(chǎn)推廣和供食品企業(yè)規(guī)模化開發(fā)應(yīng)用。因此，需要培育農(nóng)藝性狀好且產(chǎn)量高的特殊用途的小麥新品種。本研究室利用農(nóng)大糯麥1 號(hào)和高產(chǎn)品種濰麥8 號(hào)為雜交親本，通過回交，創(chuàng)制出農(nóng)藝性狀優(yōu)良且高產(chǎn)的全糯新品種。

1 親本來源及選育過程

1.1 親本材料母本農(nóng)大糯麥1 號(hào)是中國農(nóng)業(yè)大學(xué)培育的糯性小麥品種，2005 年通過北京市農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，產(chǎn)量水平5280kg/hm2左右。父本濰麥8 號(hào)是山東省審定的普通小麥高產(chǎn)品種，由山東省濰坊市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育，2003 年通過山東省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，區(qū)域試驗(yàn)平均產(chǎn)量8031.9kg/hm2。

1.2 選育過程山農(nóng)糯麥1 號(hào)的雜交組合為農(nóng)大糯麥1 號(hào)/濰麥8 號(hào)//濰麥8 號(hào)///濰麥8 號(hào)////濰麥8 號(hào)。2000 年以全糯小麥為母本，高產(chǎn)品種為父本配制組合，獲得雜交F1，自F2分離世代起，用分子標(biāo)記鑒定Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1，選取3 個(gè)基因位點(diǎn)全突變的穗子用高產(chǎn)親本回交，收獲籽粒后用淀粉KI-I2半粒染色法和Wx 蛋白電泳重復(fù)鑒定，確定3 個(gè)基因位點(diǎn)突變的全糯籽粒，播種出苗后重復(fù)上述進(jìn)程，直至回交至BC3F1。2004-2009 年在BC3F1～BC3F5的自交分離世代中連續(xù)通過標(biāo)記選擇和淀粉組分分析選擇優(yōu)異糯麥單株。2010-2013年在繼續(xù)生化標(biāo)記選擇的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)近1000個(gè)糯麥株系進(jìn)行株型等農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量水平選擇，2013 保留產(chǎn)量水平與父本濰麥8 號(hào)相當(dāng)?shù)? 個(gè)糯麥品系參加課題組的多點(diǎn)試驗(yàn)。2014-2015 年度選擇山農(nóng)0828 參加山東省預(yù)備試驗(yàn)；2015-2016 年度參加山東省高肥A 組區(qū)域試驗(yàn)；2016-2018 年度按國家和省區(qū)域試驗(yàn)辦法規(guī)定，作為特殊類型品種自設(shè)區(qū)域試驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)，于2018 年通過山東省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，審定編號(hào):魯審麥20186028，定名為山農(nóng)糯麥1 號(hào)。

1.3 輔助選擇技術(shù)除田間常規(guī)的選擇外，山農(nóng)糯麥1 號(hào)選育過程中借助了較多實(shí)驗(yàn)室選擇技術(shù)，如分子標(biāo)記基因型鑒定、淀粉KI-I2半粒染色和Waxy蛋白電泳技術(shù)等，輔助和加速田間雜交和選育工作效率。

分子標(biāo)記基因型鑒定 自F2分離世代起，用分子標(biāo)記（表1）鑒定Wx-A1、Wx-B1和Wx-D1的組合情況，選取3 個(gè)基因位點(diǎn)全突變的穗子用高產(chǎn)親本回交或保留進(jìn)代，淘汰基因型為野生型的植株。

淀粉KI-I2半粒染色法 收獲籽粒后，破損籽粒毛冠，采用淀粉KI-I2溶液染色，通過斷面顏色鑒定全糯籽粒（紫紅色）；破損籽粒用無菌土育苗，3 葉期定植，選優(yōu)良單株保留全部種子。

Waxy 蛋白電泳 收獲籽粒后，通過Waxy 蛋白電泳重復(fù)鑒定，確定亞基缺失的全糯籽粒，方法參考翟紅梅等[7]所用方法。

2 品種特征特性

2.1 農(nóng)藝性狀半冬性，幼苗半直立，株型半緊湊，葉色深綠，莖稈彈性好，穗層整齊，熟相較好（圖1），長芒、白殼。2015-2016 年區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果顯示，生育期236d，熟期與對(duì)照濟(jì)麥22 相當(dāng)；株高81.1cm，最大分蘗76.9 萬/667m2，有效穗29.6 萬/667m2，分蘗成穗率40.8%；穗長方形，穗粒數(shù)47.0 粒，千粒重44.7g，容重792.3g/L。

圖1 山農(nóng)糯麥1 號(hào)及親本濰麥8 號(hào)田間照片

2.2 品質(zhì)性狀山農(nóng)糯麥1 號(hào)籽粒為白粒、粉質(zhì)；淀粉KI-I2半粒染色法鑒定，胚乳斷面顯示紫紅色（圖2）；Wx基因分子標(biāo)記鑒定顯示3 個(gè)位點(diǎn)全缺失（圖3）；Waxy 蛋白電泳鑒定顯示W(wǎng)x-A1、Wx-B1、Wx-D1 蛋白全部缺失（圖4）。2018 年經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部谷物品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（泰安）測(cè)試，籽粒蛋白質(zhì)含量16.6%，濕面筋36.2%，沉淀值32.0mL，吸水率74.3mL/100g，穩(wěn)定時(shí)間2.1min，面粉白度82.2，支鏈淀粉含量99.1%，屬糯質(zhì)小麥品種。

圖2 淀粉KI-I2 半粒染色法鑒定Waxy 蛋白

圖3 Wx 基因分子標(biāo)記鑒定電泳圖

圖4 山農(nóng)糯麥1 號(hào)Waxy 蛋白電泳圖

2.3 抗性2017 年經(jīng)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所接種鑒定，中抗葉銹病，中感赤霉病，高感條銹病、白粉病和紋枯病。越冬抗寒性較好?？沟狗灾械?。

3 產(chǎn)量表現(xiàn)

3.1 區(qū)域試驗(yàn)2016-2017 年度自主進(jìn)行山東省特殊類型小麥區(qū)域試驗(yàn)，以山農(nóng)紫麥1 號(hào)和冀糯200為對(duì)照，設(shè)5 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，即濱州、汶口、新泰、桓臺(tái)和棗莊；山農(nóng)糯麥1 號(hào)每hm2產(chǎn)量7563.1kg，而對(duì)照山農(nóng)紫麥1 號(hào)為7033.7kg，山農(nóng)糯麥1 號(hào)比對(duì)照山農(nóng)紫麥1 號(hào)增產(chǎn)7.53%，5 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均增產(chǎn)，增產(chǎn)幅度最高為23.33%（桓臺(tái)）。對(duì)照冀糯200 每hm2平均產(chǎn)量為7062.8kg，山農(nóng)糯麥1 號(hào)比對(duì)照冀糯200 增產(chǎn)7.08%，除汶口試驗(yàn)點(diǎn)減產(chǎn)外，其余試驗(yàn)點(diǎn)都增產(chǎn)，增產(chǎn)幅度最高達(dá)24.98%（桓臺(tái)）。

3.2 生產(chǎn)試驗(yàn)2017-2018 年度自主開展山東省特殊類型小麥生產(chǎn)試驗(yàn)，設(shè)6 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，即齊河、臨沂、汶口、淄博、長清和濱州，山農(nóng)糯麥1 號(hào)每hm2產(chǎn)量為7750.1kg，對(duì)照山農(nóng)紫麥1 號(hào)的產(chǎn)量為7272.0kg，山農(nóng)糯麥1 號(hào)比對(duì)照山農(nóng)紫麥1 號(hào)增產(chǎn)6.58%，除臨沂試驗(yàn)點(diǎn)減產(chǎn)外，其余5 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均增產(chǎn)，增產(chǎn)幅度最高為20.47%；對(duì)照冀糯200 產(chǎn)量為7041.6kg，山農(nóng)糯麥1 號(hào)比對(duì)照冀糯200 增產(chǎn)10.06%，6 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)都增產(chǎn)，增產(chǎn)幅度最高可達(dá)16.36%。

3.3 實(shí)打測(cè)產(chǎn)報(bào)告2020 年6 月11 日全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心組織小麥專家對(duì)肥城市安駕莊鎮(zhèn)種子合作社種植的山農(nóng)糯麥1 號(hào)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)打驗(yàn)收，參照農(nóng)業(yè)農(nóng)村部小麥高產(chǎn)創(chuàng)建驗(yàn)收辦法，實(shí)收1581m2（2.37 畝），按照13.0%含水量折算，平均每667m2產(chǎn)量694.96kg，折合10424.40kg/hm2，創(chuàng)國內(nèi)外糯小麥高產(chǎn)記錄，適合大量定單種植及面粉和食品加工利用。

4 推廣前景

糯麥由于其特有的淀粉特性，在食品行業(yè)和非食品行業(yè)有重要的應(yīng)用價(jià)值；但是由于絕大多數(shù)糯小麥育成品種農(nóng)藝性狀差、產(chǎn)量低，很難在市場(chǎng)上推廣應(yīng)用。張風(fēng)琴等[8]培育的糯麥新品系臨糯7387 在不同試點(diǎn)每hm2產(chǎn)量在1927.5～4299.0kg 之間；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所培育的臨糯88 和晉麥99 號(hào)平均產(chǎn)量分別為4426.5kg 和5128.5kg；安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)培育的安農(nóng)1012 生產(chǎn)試驗(yàn)產(chǎn)量為5819.55kg；毛瑞喜等[9]培育的濟(jì)糯麥1 號(hào)平均產(chǎn)量為7712.4kg；Morris 等[10]培育的春性糯小麥品種USDA Lori 平均產(chǎn)量為3802kg；云南農(nóng)業(yè)大學(xué)培育的春性糯小麥品種滇麥15 號(hào)平均產(chǎn)量為6000kg；而山農(nóng)糯麥1 號(hào)生產(chǎn)平均產(chǎn)量為7741.5kg，實(shí)打驗(yàn)收產(chǎn)量高達(dá)10424.4kg，是國內(nèi)外糯性小麥產(chǎn)量最高的冬小麥品種。山農(nóng)糯麥1 號(hào)株型、穗型、莖稈強(qiáng)度、熟相等農(nóng)藝性狀較好，也是利于形成高產(chǎn)的重要因素。

山農(nóng)糯麥1 號(hào)栽培技術(shù)要點(diǎn)同普通優(yōu)質(zhì)小麥品種，山東適宜播種期10 月中旬，基本苗18 萬～20萬/667m2。播種前施足底肥，12 月初澆冬水。拔節(jié)前后結(jié)合澆水每667m2施尿素20kg。抽穗前后注意病蟲防治。其他管理措施同一般高產(chǎn)田。

由于山農(nóng)糯麥1 號(hào)易于管理且糯質(zhì)、高面筋、高產(chǎn)多抗，農(nóng)民喜歡種植，加工企業(yè)高價(jià)收購。近2年國內(nèi)廣東、河南等省10 多家企業(yè)已開展定單種植1.3 萬hm2（20 萬畝）以上，收購10 萬t，已開發(fā)生產(chǎn)出糯淀粉、糯小麥酒、糯質(zhì)麥仁等多種功能性食品和食品原料。