浙江省優質油菜育種進展

張冬青

(浙江省農業科學院作物與核技術利用研究所,浙江杭州 310021)

浙江省優質油菜育種進展

張冬青

(浙江省農業科學院作物與核技術利用研究所,浙江杭州 310021)

本文主要綜述浙江省優質油菜的育種進展,“九五”期間育成了浙優油1號和浙優2號,實現了浙江省單雙低優質油菜零的突破;“十五”期間育成的雙低油蔬兩用型油菜新品種浙雙72,使浙江省油菜從雙高(高芥酸、高硫苷)走向雙低(低芥酸、低硫苷)。“十一五”期間育成的浙油18是浙江省首個適宜機械化生產的品種,該品種的育成和推廣應用,使浙江省油菜實現了從手工操作到機械化生產的轉變。“十二五”育成的油菜新品種浙油50和浙大619現已在生產上大面積推廣應用;與以往育成品種相比,浙油50產量、含油量和株型等主要性狀取得重大突破,使浙江省油菜生產從雙低走向雙低高油。在此基礎上正向雙低高油酸育種邁進,使食油更健康。

甘藍型油菜;雙低;高油分;高油酸;機械化生產

文獻著錄格式:張冬青.浙江省優質油菜育種進展[J].浙江農業科學,2015,56(5):650-654.

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20150526

油菜是我國重要的食用植物油源和高蛋白飼料源,也是生物柴油最理想的原料來源之一。油菜是集油用、菜用、飼用、能源用和休閑觀光用于一體的作物,在人類生產和生活中起著重要的作用。浙江省常年油菜種植面積20萬～27萬hm2,歷史上種植面積最高達30萬hm2,近年來由于比較效益下降,種植面積有所下滑,目前穩定在17萬～20萬hm2之間。浙江省農科院油菜課題組成立于1954年,歷經半個多世紀,在浙江省科技廳項目資助和各部門的重視和支持下,油菜育種目標始終伴隨著社會進步、生產發展和人民生活水平提高而不斷調整,使油菜科研更好地服務于生產發展和人民生活水平提高對農業科技成果和優質農產品的需求。

1 浙江省優質油菜育種發展歷程

國際上油菜的品質改良始于加拿大。1961年,加拿大Stefans-Soft從德國飼料油菜Liho中分離到首個低芥酸的甘藍型油菜Liho單株,于1964年育成了世界上首個甘藍型低芥酸春油菜品種Oro。利用低芥酸的Liho自交系做母本與人工合成的品種Nugget雜交,再通過與Nugget回交,從回交后代中選育而成。1968年,波蘭Krzymanski發現了低硫苷資源甘藍型油菜Bronowski,引入加拿大后,與低芥酸材料雜交、回交,于1974年育成世界上首個雙低甘藍型春性品種Tower后,成為世界各國油菜品質育種的優質資源。

浙江省優質油菜育種與國內其他省份一樣,始于20世紀70年代末80年代初。至今歷經3個階段:1980-1995年起始階段,1996-2000年跨越階段,2001-2015年油菜產量和品質提升階段。

優質油菜育種起始階段。“六五”、“七五”、“八五”期間,以王慶倫、陳曼玲為課題組長的油菜育種團隊非常重視油菜品質的遺傳改良,堅持以產量和品質二條腿走路的方針,田間育種與實驗室品質分析并重,并取得較好的科技成果。先后育成浙優油1號和浙優油2號2個優質油菜品種[1],前者為甘藍型低硫苷品種,后者為甘藍型雙低品種,分別于1989和1992年通過浙江省品種審定(表1)。“浙優油系列品種選育與應用的研究”于1994年獲浙江省科技進步三等獎,為以后優質油菜育種奠定了較好的基礎。

浙江省優質油菜育種的跨越階段。“九五”、“十五“期間,在單、雙低育種基礎上,針對浙優油1號、浙優油2號在生產上表現出生育期長、角果短、抗病性弱等不足之處,提出“雙高(高產、高油分下同)雙低(低芥酸、低硫苷下同)優質油菜新品種選育”,在對品種資源和育成品種深入研究的基礎上,選用國內高產主栽品種為母本,國外優質油菜為父本進行雜交,田間采用集團系譜選擇法,即低世代采用集團選擇,集聚各品系的優良基因,中高世代采用系譜選擇法,對優良單株或株系采取套袋或套帳保純,加速基因純合,提高選種效率。各世代采用近紅外光譜分析儀快速測定其含油量、芥酸、硫苷和油酸等品質性狀,高世代優良株系采用精測法,為高產、多抗、優質油菜新品種的選育提供技術保障。其間浙江省農科院育成的優質油菜品種有浙油758、浙雙758、浙雙72、浙雙3號、浙雙6號,浙江大學育成浙大605等品種[2-3],其中浙油758、浙雙758、浙大605通過浙江省品種審定,浙雙72、浙雙3號、浙雙6號分別于2001,2003年通過國家品種審定。上述品種中浙雙758和浙大605獲浙江省科學技術二等獎,浙雙72獲浙江省科學技術一等獎。其中最具代表性的優質品種為浙雙72,該品種以江蘇省油菜主栽品種寧油七號為母本,與澳大利亞引進的雙低品種馬努為父本雜交,后經多年多代田間農藝性狀和實驗室品質性狀同步定向選育。育成了雙高雙低油蔬兼用型油菜新品種浙雙72,該品種在2年浙江省區試中,667 m2平均產量分別為132.86 kg和141.7 kg,比對照1浙優油2號增產12.33%和16.73%,比對照2浙江省主栽品種九二58系增產12.27%和31.63%。品質經農業部油料及制品質量檢測中心檢測結果,芥酸含量0.67%,硫苷22.73 μmol·g-1,含油量43.5%。雙低品質達到國際標準,含油量比對照品種高2～4個百分點。該品種于2001年通過浙江省品種審定,同年8月被農業部列入長江流域雙低油菜主推品種之一。2002年獲農業部“九五”主要農作物新品種“一等”后補助,2003年通過國家品種審定,同年獲國家科技部成果轉化項目資助。浙雙72是浙江省育成的首個大面積推廣應用的雙低油菜新品種, 2003-2009年在浙江省年推廣面積持續超過6.67萬hm2,對浙江省油菜產業發展做出重大的貢獻。該品種的育成和推廣應用,使浙江省油菜品種實現雙低化,至2003年,浙江省雙低油菜的普及率達80%左右。1996-2005年浙江省審定品種在區試中的產量和品質表現詳見表2。

表2 1996-2005年浙江省審定品種在區試中的667 m2產量和品質表現

油菜產量和品質提升階段。2001年初,浙江省在全國首個實現糧食購銷市場化改革,在這項改革推動下,浙江各地適時加快土地流轉步伐。據2002年新華網報道,浙江省70%以上的縣(市)政府都已相繼出臺加快土地流轉、發展效益農業和與現代農業對接的政策措施。土地流轉從農民相互間的自發流向組織化、有序化流轉發展。農業生產已從產量型向效益型轉變,油菜育種也必須要向效益農業和現代農業轉變。因此在雙高雙低油菜新品種選育的基礎上,適時開展適合機械化生產的油菜新品種選育和高含油量油菜新品種選育,并把油菜育種目標鎖定在立足浙江,面向長江中下游油菜主產區[4]。2006年浙江省農科院首次育成抗倒、抗裂角性強,株型緊湊適合機械收獲的雙低油菜新品種浙油18,通過了浙江省品種審定,該品種在2004-2005年浙江省油菜區域試驗中,667 m2平均產量154.04 kg,較對照浙雙72增產5.36%[5]。在省內生產試驗結果中,667 m2平均產量130.2 kg,居首位,較對照浙雙72增產5.0%。抗倒性、抗裂角性強、株型緊湊、適宜機械化收獲的特點解決了大戶和合作社油菜收獲難的問題,在推廣中得到浙江省農業廳和浙江省農科院農科種業的大力支持。截至2011年夏收,省內累計推廣面積18.26萬hm2,其中浙江省14.79萬hm2,2011年省內已達6.53萬hm2以上。該項成果的推廣應用使浙江省油菜從手工操作向機械化生產方向轉變,于2012年獲浙江省科學技術二等獎。在浙油18的基礎上,2007年又育成通過長江中游區國家審定品種浙油21,2008年相繼育成的浙雙8號和浙油601分別通過長江中下游國家品種審定,其品種經營權分別轉讓給安徽國盛種業公司和湖北中農種業公司經營,使油菜品種走出省外遍布長江中下游地區推廣種植;2009年育成的高油分雙低適合機械收獲的油菜新品種浙油28,通過長江中游區國家品種審定,該品種經營權已轉讓給武漢錦繡華農總經銷,2013年該品種由于含油量高,抗倒、抗裂角性強已成為湖北省油菜主導品種。

我國是世界油菜籽生產大國,面積和總產量居世界首位。由于我國人口眾多,食用植物油一直產不足銷,2001年進口量已達450多萬t,2002年為550萬t,進口量每年遞增,2010年消費總量達2 300～2 400萬t,國產僅1 000萬t左右,60%以上需要進口來彌補不足,食油安全形勢十分嚴峻。隨著世界石化能源的逐漸枯竭,油菜又是生產生物柴油最理想的原料之一。面對市場需求,進入新世紀油菜育種組狠抓雙低高含油量油菜新品種的培育,從高產、高油分育種到株型改良,經歷了長達10余年的努力,于2009年育成高產、高油分、廣適應性、適宜于機械化生產的油菜新品種浙油50,在浙江省區試中,平均667 m2產量168 kg,比對照浙雙72增產15.4%,平均含油量49%,比對照高5.5個百分點;667 m2產油量82.2 kg,較對照增產29.8%,生產試驗中含油量高達50.79%。長江下游2009,2010的2年區試中,平均667 m2產量為175.09 kg,較對照雜交油菜秦優7號增產10.27%,長江下游2年平均含油量47.71%,最高年份49.32%,667 m2產油量83.5 kg,較對照增產18.2%。長江中游國家區試2年平均667 m2產量172.51 kg,較對照中油雜2號減產0.25%,平均667 m2產油量80.42 kg,較對照中油雜2號增產8.14%,中游區試中平均含油量46.53%,最高年份47.84%。2013年經浙江省農業廳組織測產驗收,海寧市25.3 hm2示范方平均667 m2產量286.4 kg,最高296.6 kg;長興縣攻關田667 m2產量303.8 kg,分別創浙江省油菜高產紀錄。該品種的育成極大地提高了油菜的產油量和種植效益,頗受生產者和國內同行的關注。該品種2009年通過浙江省品種審定,2010年通過長江下游區國家品種審定,2011年通過長江中游區國家品種審定,該品種的推廣得到浙江省農業廳主管部門和院、所兩級領導的高度重視,2011-2014年被列入浙江省油菜主導品種, 2014,2015年被農業部列入國家主導品種。2013年冬種被農業部農技推廣中心列入全國2個高含油量適宜機械化栽培的品種之一,2014年省內種植面積達6.6萬hm2,通過良種良法配套,促進了該品種在省內外大面積推廣應用。期間又相繼育成浙油21、浙大619、浙油51、浙油雜1號、浙油雜2號、浙雜903等系列高產高油品種。詳見表3—4。

油酸是油菜脂肪酸的重要組成成分,有較高的營養價值,熱穩定性好。高油酸菜籽油的油酸含量高,可降低人體心腦血管疾病和血漿中的低密度脂蛋白膽固醇含量,可有效地預防動脈硬化;在高溫下不易氧化變質,保質期長;在煎炸過程中具有高穩定性,不易產生反式脂肪酸,對人體健康有利;此外還有利于生物柴油的生產。因此,高油酸油菜的研究受到國內外的油菜育種家的高度關注,油菜育種專家提出了培育“雙低一高”(低芥酸、低硫甙、油酸含量高達80%以上)的油菜品種的目標[6]。世界上首個高油酸突變體是德國的R ǜcker和R?bbelen[7]選育出來,高油酸類型油菜育種材料的油酸含量高達86%,最高油酸品系接近90%[8]。歐洲首個獲得注冊的HOLL品種SPLE NDOR于2004年在法國注冊,油酸含量為76.48%。加拿大Cargill種子公司在2004年已有CNR604(油酸含量75%)、CNR603(油酸含量85%)等品系參加品比試驗。浙江省農科院油菜育種組緊跟世界油菜育種的發展前沿,從20世紀90年代末開始高油酸育種研究,目前已育成一批油酸含量在83%以上的品系。其中I10的產量和株型接近主栽品種浙雙72,2010年該成果已轉讓給浙江農科糧油股份有限公司進行產業化開發,該產品面市深受消費者歡迎。

表4 2006-2015年育成品種在浙江省和國家區試中的667 m2產量和品質表現

當前浙江省農業已從效益型向效益生態型的現代農業轉變。因此,油菜新品種選育中,高產、優質(高油分、高油酸)、多抗、適宜于油稻兩熟制栽培仍然是主要目標。此外,近十余年由于化肥的大量施用,造成農田酸化,有機質下降,土壤有益微生物減少,土壤理化性狀衰退,給農產品安全和農業可持續發展帶來了阻礙。據華中農業大學傅廷棟院士研究,油菜營養體的粗蛋白含量為20.44%,粗脂肪2.62%,粗纖維15.93%,無氮浸出物47.1%,粗灰分13.29%,鈣2.1%,磷0.3%;而箭舌豌豆的粗蛋白含量為21.97%,粗脂肪1.25%,粗纖維23.77%,無氮浸出物37.89%,粗灰分15.12%,鈣1.53%,磷0.32%與油菜相仿;可見油菜又是很好的鮮食飼料作物,可選育生物學產量高和營養體蛋白質含量高的油菜品種,以滿足目前草食動物對鮮食飼料的需求,同時還可以培肥土壤。另外,油菜又是一個很好的景觀作物,目前國內云南羅平、江西武源、浙江仙居等地均在利用油菜花節開發農業休閑觀光旅游。浙江省委、省政府把發展休閑觀光農業旅游業,作為新時期農業轉型、農民就業和農村持續增收的一項重要工作來抓。為了配合這一新興產業的發展,油菜育種組也正在培育油菜不同花色的品種,以滿足各地農業休閑觀光的需要。

2 優質油菜育種存在的主要問題

2.1 油菜育成品種的綜合抗性有待加強

在目前油菜生產已向大戶和合作社轉變的情況下,大面積油菜的高產穩產顯得尤其重要。油菜品種的產量、含油量和油酸含量達到一定程度下,要繼續提高有一定難度。但通過病圃抗病性鑒定和逆境篩選,提高油菜新品種的抗逆性和穩產性是油菜生產急待解決的問題。近年來由于環境惡化,油菜生產常遇苗期干旱,越冬期低溫冷害,花期雨水多,結角期遇高溫干旱等不利天氣,選擇高產、優質、多抗品種是今后油菜產業發展亟待解決的問題。

2.2 早中熟適宜機械化生產的品種選育有待加強

目前稻-油、稻-麥兩熟制生產已成為主要種植模式。隨著稻-油生產向全程機械化方向發展,機械收獲要比人工收獲延遲5～7 d,造成茬口矛盾突出,因此,必須加強早中熟適宜機械化生產的油菜品種選育,以滿足生產發展的需要。

3 優質油菜育種展望

油菜是集油用、菜用、飼用、能源用和休閑觀光用于一體的作物,在人類生產和生活中起著重要的作用。浙江省優質油菜育種仍然任重而道遠,有5個方面值得考慮:

3.1 關于特異性育種材料的發掘和創新

油菜育種上的突破是從特異性育種材料的發掘開始的。加拿大的Stefans-Soft從德國飼料油菜Liho中發現低芥酸資源,育成世界上首個甘藍型低芥酸品種Oro;波蘭的Krzymanski發現低硫甙資源甘藍型油菜Bronowski,1974年育成世界上首個雙低品種Tower。1972年華中農業大學傅廷棟院士在國際上首先發現波里馬細胞質雄性不育,育成穩定的胞質雄性不育系和優質高產雜交油菜品種華雜2號、華雜3號、華雜4號等;西南農大李加納教授通過遠源雜交和輻射誘變得到甘藍黃籽油菜材料,以其為親本選育出甘藍型黃籽雜交油菜組合-渝黃1號。但育種材料的發掘與創新隨著品種改良進程的提高而增加難度,21世紀特異性育種材料的發掘和創新對育種工作者提出了更高的要求和挑戰。

3.2 關于優異性狀和雜種優勢利用相結合

優異性狀和雜種優勢利用相結合的技術路線,途徑有利用白菜型油菜與甘藍型油菜雜交,解決早熟性和耐濕性問題;春性與半冬性雜交或地理遠緣雜交創造株型變異和強優勢,選育超高產新品種和早熟油菜新品種,尤其是雜交油菜新的不育系統的創制。如Ogura新恢復系創制和非轉基因抗除草劑材料的選育都將對油菜育種帶來革命性的影響。

3.3 關于跨地域、跨學科的強強聯合

隨著油菜雜種優勢利用研究的深入,油菜種間雜交的血緣滲透將導致品種的農藝性狀出現新的突破。21世紀何時出現這種新格局現將尚難預測,但育種家之間的交流和合作已為油菜育種提供了跨地域大合作的契機,如果各育種單位依據多年育種積累形成的材料和方法特色,加強真誠合作,相信會大有所獲的。

21世紀是科技飛速發展的時代,油菜是關系國計民生的重要作物,油菜育種的上、中、下游合作,將有利于有效解決生產上的重大問題,如油菜抗病基因的發掘利用、含油量、多不飽和脂肪酸等品質性狀的選育研究、油菜抗性基因的分子標記和克隆、雜種優勢機理等,將會帶來油菜育種上的革命。

3.4 關于常規技術與高新技術的結合

常規育種技術仍將在21世紀發揮重要作用,但高新技術將對一些重大技術問題起著有效的輔助作用。油菜品種的豐產性、品質性狀、抗逆性和綜合農藝性狀是由基因系統決定的,隨著油菜全基因序列的公開,將為油菜目標性狀改良和程序化育種創造條件,油菜育種軟件的開發和數字育種的開展將大大提高作物選種的效率和準確性,是將來油菜育種必不可少的技術。

3.5 關于企業成為科技創新主體

要重視油菜種子產業化和加工產業化對育種源頭的促進作用。近年來許多有實力有條件的種業公司都開始著手開展油菜育種研究。企業成為科技創新的主體及商業化育種等是21世紀我國育種工作者應有的意識。

21世紀的油菜品種改良不同于前50年。前50年主要是提高單產,改善品質,未來的品種遺傳改良則要求在原來高產的基礎上再高產,同時提高品質和用途多元化,并具有較全面的綜合抗逆性。這是一個系統工程,其實施需要有明確的策略和方案。制定有效激勵機制,鼓勵育種家與企業合作創造更大的社會效益和經濟價值。主要依靠政府層面的政策調控及多種方式促使企業成為科技創新的主體。

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(責任編輯：張瑞麟)

S 565

A

0528-9017(2015)05-0650-05

2015-03-20

浙江省重點科技項目(021102109);安徽省科技攻關項目(1301032147)

張冬青(1953-),女,浙江黃巖人,研究員,主要從事油菜育種工作。E-mail:dq_zhang@126.com。