新麥系列強(qiáng)筋小麥品種育種實(shí)踐研究

河南省是優(yōu)質(zhì)中強(qiáng)筋小麥適宜生態(tài)區(qū)，小麥作為全省第一大優(yōu)勢農(nóng)作物，種植面積、總產(chǎn)和商品糧貿(mào)易均居全國之首，其生產(chǎn)狀況直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整、農(nóng)民收入增加和市場競爭力的強(qiáng)弱。2000～2011年河南省共育成和引進(jìn)小麥新品種210個(gè)，為實(shí)現(xiàn)小麥產(chǎn)量“八連增”提供了技術(shù)支撐。隨著社會的發(fā)展，生產(chǎn)和市場對優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥的需求逐年增加，對品質(zhì)指標(biāo)的要求越來越高。但強(qiáng)筋小麥育種發(fā)展進(jìn)步緩慢，我國在2011年間育成（引進(jìn)）的210個(gè)品種中，強(qiáng)筋品種只有十幾個(gè)，河南省僅育成6個(gè)，占所有品種的2.9%，與該區(qū)域強(qiáng)筋小麥種植面積和市場的發(fā)展前景不相適應(yīng)。強(qiáng)筋品種數(shù)量和類型少，已經(jīng)成為河南省強(qiáng)筋小麥生產(chǎn)的主要限制因素。黃淮南片、北片麥區(qū)近10年來通過國家審定的強(qiáng)筋品種分別為9個(gè)和2個(gè)，僅占該區(qū)國審品種的12. 8%和7 . 1% ，均低于同期全國的比率（“十五”以來全國審定的強(qiáng)筋小麥品種占國審品種的比率為14. 5% ）。因此，小麥育種需要在保證產(chǎn)量潛力不斷提高的前提下，重點(diǎn)加強(qiáng)對優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種的選育。

從1996年起，新鄉(xiāng)市政府先后引進(jìn)推廣了豫麥34號、陜優(yōu)225、高優(yōu)503、藁城8901、鄭麥9023、西農(nóng)979、鄭麥366、新麥19等強(qiáng)筋小麥品種，種植面積達(dá)常年小麥種植面積的70%，成為全國具有重要影響的優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)和良種繁育基地。經(jīng)過十多年的努力，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗病小麥新品種育種取得了一定成績，先后育成國審高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗病小麥新品種8個(gè)，省審2個(gè)，其中新麥9號、新麥18中強(qiáng)筋品種和新麥19、新麥26、新麥28強(qiáng)筋品種，作為國家、省小麥種植的主導(dǎo)品種，得到了大面積的推廣應(yīng)用。回顧總結(jié)新麥系列強(qiáng)筋品種育種工作，可以得出以下強(qiáng)筋小麥育種經(jīng)驗(yàn)。

一、強(qiáng)筋小麥育種目標(biāo)的制定

隨著我國人口不斷增加和耕地逐年減少，小麥生產(chǎn)能力與市場需求潛力的差距逐漸加大，穩(wěn)定地提高單產(chǎn)，增強(qiáng)穩(wěn)產(chǎn)性、抗病性，改善品質(zhì)，降低成本，提高生產(chǎn)效益將是高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥育種長期的目標(biāo)。黃淮麥區(qū)小麥品種籽粒的蛋白質(zhì)和濕面筋含量均較高，但穩(wěn)定時(shí)間偏短，面筋強(qiáng)度低，加工品質(zhì)欠佳。提升蛋白質(zhì)質(zhì)量，增強(qiáng)面筋強(qiáng)度，是當(dāng)前黃淮麥區(qū)小麥品質(zhì)改良的重心所在。研究顯示，小麥產(chǎn)量與蛋白質(zhì)或濕面筋含量呈一定的負(fù)相關(guān)，與穩(wěn)定時(shí)間等面團(tuán)流變學(xué)特性相關(guān)不顯著，然而加強(qiáng)蛋白質(zhì)質(zhì)量的改良在某種程度上與產(chǎn)量并不沖突，同時(shí)提高產(chǎn)量和蛋白質(zhì)質(zhì)量是完全可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。因此，在現(xiàn)階段，強(qiáng)筋小麥育種應(yīng)以優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗為主要目標(biāo)，在突出品質(zhì)這個(gè)目標(biāo)性狀的前提下，兼顧高產(chǎn)、抗病、抗倒和農(nóng)藝性狀的選擇，從親本取材、組合配置、雜種后代的選擇等一系列工作環(huán)節(jié)，始終牢牢抓住品質(zhì)性狀，采取一切可能的直接或間接手段提升蛋白質(zhì)質(zhì)量，增強(qiáng)面筋強(qiáng)度。

1.品質(zhì)指標(biāo)

以師欒02～1為對照種，所選株系的沉降值、面筋指數(shù)、濕面筋含量年度間不低于對照，品系品質(zhì)指標(biāo)年度間要大于或等于國家一級強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。注意選留籽粒硬度、吸水率、蛋白質(zhì)含量、面筋含量等部分指標(biāo)特高的材料。

2.產(chǎn) 量

以周麥18、偃展4110為冬、春材料產(chǎn)量對照品種，產(chǎn)量水平與對照品種相當(dāng)或產(chǎn)量潛力較大。選擇多穗、高籽粒質(zhì)量的增產(chǎn)途徑，單位面積穗數(shù)675萬/公頃，穗粒數(shù)33粒左右，千粒重45克左右。

3.抗病性

中抗條銹病、中抗—中感葉銹病、紋枯病、白粉病、中感赤霉病。注意耐病材料的利用。

4.農(nóng)藝性狀

半冬性或弱春性，中晚熟，株高不超過80厘米；株型緊湊，分蘗力中等，大分蘗多，苗腳利索，抗寒性≤3級；起身拔節(jié)慢，抗倒春寒，拔節(jié)孕穗期葉片直立，灌漿期莖稈基部堅(jiān)韌；結(jié)實(shí)性好，籽粒角質(zhì)。

二、強(qiáng)筋小麥育種配選比若干問題探討

1.親本選配

1.1按照親本選配的原則，選擇強(qiáng)筋小麥品種（材料）和適合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件的中強(qiáng)筋豐產(chǎn)小麥品種作雜交親本，建立較高的品質(zhì)改良基礎(chǔ)。強(qiáng)筋品種品質(zhì)指標(biāo)要高而穩(wěn)定，改進(jìn)的目標(biāo)性狀明確，數(shù)量要少。中強(qiáng)筋品種要高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病，農(nóng)藝性狀優(yōu)良全面，缺點(diǎn)不突出，遺傳背景中無品質(zhì)差的親本材料，有矮稈、抗病、株葉形好、根系活力強(qiáng)、葉片功能持續(xù)期長、落黃好的親本材料。親本之間的目標(biāo)性狀缺點(diǎn)一定要互補(bǔ)。

三交和復(fù)合雜交組合雜種當(dāng)代，強(qiáng)筋品種品質(zhì)性狀的遺傳組分要超過50%。雙親麥谷蛋白亞基在F1表現(xiàn)共顯性，并呈傾母性遺傳，強(qiáng)筋品種最好用作母本。

1.2小麥近緣屬種含有高蛋白基因，對于強(qiáng)筋小麥選育具有很大的利用價(jià)值。選用含有硬粒小麥、長穗燕麥草、山羊草等衍生系的雜交后代品種作親本，易在品質(zhì)和抗病性方面取得成功。有個(gè)別突出缺點(diǎn)的材料最好經(jīng)過誘變、雜交改進(jìn)后再使用。

1.3親本組配時(shí)要注意雙親優(yōu)良麥谷蛋白亞基的互補(bǔ)。麥谷蛋白是小麥胚乳中重要的貯藏蛋白，是由高分子量谷蛋白亞基（HMW-GS）和低分子量谷蛋白亞基（LMW-GS）形成的蛋白聚合體。研究表明，高分子量谷蛋白亞基只占小麥貯藏蛋白的10%左右，卻對面粉的加工品質(zhì)優(yōu)劣起至關(guān)重要的作用。因此，麥谷蛋白亞基組成已成為當(dāng)今小麥品質(zhì)育種考慮的首要問題。不同高分子量谷蛋白亞基對小麥加工品質(zhì)有不同貢獻(xiàn)，按位點(diǎn)貢獻(xiàn)大小排序，Glu-D1>Glu-B1>Glu-A1。就單個(gè)亞基而言，對加工品質(zhì)貢獻(xiàn)最大的為Glu-D1位點(diǎn)的5+10亞基，其次為Glu-B1位點(diǎn)的17+18、14+15和7+8等亞基，Glu-A1位點(diǎn)1和2亞基對小麥品質(zhì)也有較大貢獻(xiàn)。麥谷蛋白對面筋強(qiáng)度的作用是累加性的，通過具有不同亞基組成的品種間雜交重組可改善小麥的品質(zhì)，同時(shí)還要協(xié)調(diào)好高分子量谷蛋白亞基和低分子量谷蛋白亞基的比例。

1.4盡量不使用1B/1R材料。小麥1B染色體短臂被黑麥1R染色體短臂取代形成小麥-黑麥1BL1RS易位系。20世紀(jì)70年代初從歐洲引入我國的洛夫林10、洛夫林13、高加索、阿芙樂爾、牛朱特和山前麥等1BL1RS易位系品種具有較好的豐產(chǎn)性、抗病性和適應(yīng)性，得到廣泛的利用，上世紀(jì)80年代初至90年代育成了大批高產(chǎn)、抗病品種。目前，我國近50%的冬小麥品種攜帶1BL1RS易位染色體，1RS染色體上帶有的黑麥抗條銹、葉銹、稈銹和白粉病的基因Yr9、Lr26、Sr31和Pm8，已經(jīng)喪失對新的流行小種的抗性。由于1RS上帶有黑麥堿基因，其編碼的黑麥堿蛋白（富含谷氨酰胺），使面粉吸水量增加，導(dǎo)致面團(tuán)黏性增大，最大抗延阻力降低，烘烤品質(zhì)變劣，面包體積減少。因此，在小麥品質(zhì)育種中要盡量避免使用1BL1RS材料作親本，或者至少有一個(gè)親本具有較好的高、低分子量谷蛋白亞基遺傳背景。

2.品質(zhì)性狀的遺傳與選擇

2.1籽粒硬度（角質(zhì)率）。籽粒硬度高的小麥面粉吸水率較高，蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量也高。吸水率高的小麥出粉率高，面粉制成的食品產(chǎn)出率也高，從而降低產(chǎn)品成本。面粉和食品加工企業(yè)都很重視吸水率指標(biāo)的高低，因此，國內(nèi)外都把它作為小麥?zhǔn)袌龇诸惡投▋r(jià)的指標(biāo)之一，需要育種工作者高度重視。GB1351-2008《小麥》國家標(biāo)準(zhǔn)中硬度指數(shù)（HI）規(guī)定硬麥的硬度指數(shù)不低于60%。籽粒硬度的遺傳力較高，屬簡單遺傳，受1個(gè)或2個(gè)主效基因（定位于5D染色體的短臂上）和一些修飾基因控制。育種家在性狀選擇過程中一般用角質(zhì)率高低來判斷籽粒硬度，角質(zhì)與粉質(zhì)的顯隱性關(guān)系隨組合的不同而異，要在早代進(jìn)行選擇，在高代株系中選擇很難見效。

2.2籽粒特征。籽粒特征在選擇過程中往往不被育種家重視，強(qiáng)筋小麥作為專用品種，籽粒要有明顯的特征，讓一般人能在眾多的小麥品種中容易識別出來，是糧食收儲企業(yè)和專用面粉加工企業(yè)的迫切要求，是解決糧食收儲企業(yè)混收混儲造成品質(zhì)降低問題的途徑之一。

2.3雜種后代品質(zhì)性狀的選擇。沉降值是蛋白質(zhì)數(shù)量與質(zhì)量的綜合反映，與高分子麥谷蛋白亞基組成變異密切相關(guān)。馬傳喜等認(rèn)為，采用測定沉降值（SDS微量）大小進(jìn)行品質(zhì)選擇，有利于選留高分子麥谷蛋白亞基組合好、蛋白質(zhì)含量高的單株。沉降值受兩個(gè)部分顯性基因控制，遺傳力在80%左右，可以在雜種早代進(jìn)行選擇。

形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間與面筋含量和質(zhì)量有關(guān)，是衡量小麥面粉筋力強(qiáng)度的重要指標(biāo)，采用測定濕面筋含量和面筋指數(shù)高低，不但能選擇出濕面筋含量高的材料，也能間接選擇出形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間長的材料。面筋含量的遺傳力中等，面筋質(zhì)量的遺傳力較高。

使用角質(zhì)率、沉降值、濕面筋含量、面筋指數(shù)4個(gè)指標(biāo)能選擇、評價(jià)株系的品質(zhì)性狀，以品質(zhì)對照品種的指標(biāo)為參考來進(jìn)行，高世代材料還需要多年的檢測結(jié)果來綜合評判。

F1代一般不淘汰組合，評價(jià)出一、二、三類組合。F2代田間選擇農(nóng)藝性狀、抗病性狀、抗逆性狀優(yōu)良的單株，條件從寬，重點(diǎn)組合中選率要高。室內(nèi)選擇角質(zhì)率高、籽粒質(zhì)量大、飽滿度好的單株。從F3代、F4代開始增加株系沉降值（SDS微量）的測定，結(jié)合株系的表現(xiàn)，確定中選單株種植群體的大小。F5代適當(dāng)增加優(yōu)良株系種植數(shù)量，提高中選率，采用沉降值、濕面筋含量、面筋指數(shù)的測定指標(biāo)來評價(jià)株系的品質(zhì)狀況F6代以后，繼續(xù)增大株系種植規(guī)模，對組合內(nèi)不同株系間進(jìn)行麥谷蛋白亞基標(biāo)記選擇外，進(jìn)行粉質(zhì)參數(shù)測定，作為提升品系鑒定和進(jìn)一步作為親本材料選擇利用的參考依據(jù)。

三、強(qiáng)筋小麥育種實(shí)踐

1.階梯雜交，HMW-GS標(biāo)記輔助選擇，穩(wěn)定提高品質(zhì)和產(chǎn)量

利用自育品種進(jìn)行階梯雜交，由于對品種產(chǎn)量、抗病和農(nóng)藝性狀的優(yōu)缺點(diǎn)有全面的了解，目的性強(qiáng)。能較好地協(xié)調(diào)產(chǎn)量與品質(zhì)、抗病性之間的矛盾，穩(wěn)定提高產(chǎn)量和抗病性、穩(wěn)產(chǎn)性。百泉3047-3是新鄉(xiāng)市農(nóng)科院在“七五”期間育成的大穗型高產(chǎn)品種，為了提高育成品種的抗病性，選擇抗病材料內(nèi)鄉(xiāng)82C6雜交，1998年育成半冬性大穗型高產(chǎn)品種新麥9號，莖稈粗壯，株緊葉直，抗寒，成穗率高，綜合性狀全面。在新麥9號基礎(chǔ)上，選擇（C5/新鄉(xiāng)3577）F3d1s抗病、矮稈、優(yōu)質(zhì)親本材料（法國VPM偏凸山羊草衍生系后代）雜交，2000年育成新麥18，半冬性、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病和其他農(nóng)藝性狀的綜合表現(xiàn)突出，曾被用作國家黃淮南片區(qū)域試驗(yàn)的對照種，年種植面積超過66.7萬公頃。在此基礎(chǔ)上，利用HMW-GS標(biāo)記輔助選擇技術(shù)，對原新麥18的高代株系做了大量的選擇工作，2004年育成新麥19，品質(zhì)、抗病性和產(chǎn)量比新麥18有了進(jìn)一步的提高。為了進(jìn)一步提高品質(zhì)指標(biāo)，選擇新麥9408E1（新麥18）與濟(jì)南17雜交，期望通過高、低麥谷蛋白亞基的互補(bǔ)、雜交重組和對面筋強(qiáng)度的累加作用提高品質(zhì)。2008年育成新麥26，在高產(chǎn)的基礎(chǔ)上品質(zhì)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)了新的突破。

新麥0208選育過程。2002年，用新麥18作母本，陜優(yōu)225作父本雜交。2003～2009年選擇紡錘形穗、穗大而勻、株型偏緊湊、中熟株系。2008-2009年品系鑒定試驗(yàn)，進(jìn)行品質(zhì)化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果為：表現(xiàn)幼苗半直立，抗寒，株高75厘米，性狀表現(xiàn)整齊一致。每667平方米產(chǎn)512.6千克，比對照周麥18增產(chǎn)1.2%。2010年新麥0208.0.28-6-8擴(kuò)繁，性狀表現(xiàn)整齊一致。定名新麥0208參加河南省旱地試驗(yàn)。2011年度河南省旱地區(qū)試，平均每667平方米產(chǎn)280.8千克，比對照洛旱7號減產(chǎn)1.97%，不顯著。平均每667平方米穗數(shù)42.8萬，穗粒數(shù)33.9粒，千粒重42.5克。2012年度河南省旱地區(qū)試，表現(xiàn)較好。2010年度河南省區(qū)試混合樣化驗(yàn)，平均品質(zhì)指標(biāo)：硬度指數(shù)68，容重818克/升，蛋白質(zhì)16.43%，濕面筋31.9%，沉淀值61毫升，吸水率57.8%，形成時(shí)間22.0分鐘，穩(wěn)定時(shí)間21.8分鐘。

2.找準(zhǔn)主要改進(jìn)的目標(biāo)性狀

針對新麥18、新麥19的籽粒硬度不高、影響吸水率的缺陷，對新麥18、新麥19的株系做了大量的角質(zhì)率選擇工作，基本上沒有效果。在新麥26雜交組合后代的選擇中，首先把角質(zhì)率選擇作為主要目標(biāo)性狀；其次是堅(jiān)持測定沉降值、濕面筋含量、面筋指數(shù)3個(gè)指標(biāo)，用來評價(jià)株系的品質(zhì)狀況；第三是注意選擇高籽粒質(zhì)量的單株和株系。借鑒周麥系列品種高產(chǎn)的成功經(jīng)驗(yàn)，改變原來“三個(gè)四十”的產(chǎn)量目標(biāo)性狀，降低對穗粒數(shù)的要求，提高千粒重和成穗數(shù)；第四是放寬對條銹病、葉銹病和白粉病的選擇標(biāo)準(zhǔn)。小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培技術(shù)與殺菌劑的普及使葉部病蟲害防治已成常規(guī)，方法簡單，效果明顯。根部、莖部、穗部病害具有感染時(shí)間長、隱蔽和突發(fā)性的特點(diǎn)，防治難度較大，預(yù)防的首選方法是使用抗病品種。因此，對根腐病、紋枯病、赤霉病要提高選擇標(biāo)準(zhǔn)。

3.其他關(guān)鍵性工作

強(qiáng)筋小麥選育要在高產(chǎn)多抗育種工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合強(qiáng)筋小麥選育的特點(diǎn)開展工作。第一，要重視培肥地力，提高試驗(yàn)地肥力水平和均勻度，將水肥對育種材料品質(zhì)的影響降低到最小；第二，工作重點(diǎn)要放在親本的選配和品質(zhì)檢測上，每年選配組合不易太多，后代群體適當(dāng)增加。第三，要仔細(xì)記載組合、株系的表現(xiàn)和品質(zhì)檢測結(jié)果，為品系的綜合評價(jià)利用提供較為全面的資料。第四，經(jīng)常與專用面粉加工企業(yè)溝通，了解市場需求，讓品質(zhì)性狀有突出優(yōu)點(diǎn)的品種在配麥生產(chǎn)中發(fā)揮作用。■