水旱兼用多抗高產小麥新品種‘煙農173’選育研究

丁曉義，辛慶國，李林志，殷 巖，嚴美玲，趙 倩，孫曉輝，姜鴻明

（山東省煙臺市農業科學研究院，山東煙臺265500）

0 引言

中國水資源總量為281 萬億m3，人均占有量不足世界人均的1/4，水資源供需緊張的矛盾已經嚴重制約著中國國民經濟的可持續發展[1-2]。作為用水大戶的農業面臨嚴重水危機，且受旱面積呈逐年擴大態勢，因干旱缺水導致糧食減產700億～800億kg以上[3-5]。小麥是中國主要糧食作物之一，常年種植面積在2400 萬hm2左右，其中旱地小麥占全國小麥總面積的30%以上[6-11]。山東省旱地小麥面積在86.7 萬hm2左右，約占全省小麥面積的24%。山東省旱地麥田平均單產約5070 kg/hm2左右，水澆麥田約6510 g/hm2左右，旱地小麥單產與水澆地相差約1500 kg/hm2，歸其原因是干旱少雨，而生產上又缺乏干旱年份能穩產，豐水年份又高產的雨養小麥新品種。長期以來，干旱缺水造成單產低而不穩，嚴重限制了小麥總產的提高，已成為影響山東省小麥高產穩產和可持續發展的主要制約因素。目前山東省旱地栽培的品種大多為高稈耐旱品種，這些品種抗旱性好，但豐產性差，不抗倒伏。將抗旱性與高產性結合、節水性與豐產性結合，培育水旱兼用雨養小麥新品種，提高小麥自身的水分利用效率和耐旱性，進而達到節水、豐產、增效的目的，是緩解乃至解決干旱缺水的主要途徑。推廣水旱兼用雨養小麥新品種，進一步提高小麥增產潛力對全省乃至全國糧食生產都有重要意義[12-15]。

針對山東省旱地麥區的生態特點，以解決高產、優質、抗逆、節水、高效的問題為目標，通過水旱一體種植、平行優勢選擇、抗逆生態選擇、水旱聯合鑒定的系統方法[16-22]，成功選育出了既在水地表現豐產，又在旱地表現抗旱的水旱兼用多抗高產小麥新品種‘煙農173’。

1 材料與方法

1.1 材料

‘煙農173’的母本是‘濟麥22’。‘濟麥22’是山東省農業科學院作物研究所育成的超高產、多抗、優質中筋小麥新品種，是黃淮北片冬麥區主推品種，累計推廣面積666.67 萬hm2以上，是中國第一大小麥品種。該品種具有三大突出特點：一是產量高；二是抗性強，抗白粉病、條銹病，抗倒伏，抗寒，節水，耐熱；三是適應性廣黃淮和北方冬麥區大面積推廣種植。

‘煙農173’的父本是‘煙2415’。‘煙2415’是煙臺市農業科學研究院于1996年以自創親本‘煙849’為母本，本單位選育的‘魯麥21號’為父本雜交選育而成的高產、穩產、廣適性小麥新品種。其中‘魯麥21 號’小麥品種具有極強的抗旱能力，經國家半干旱農業工程技術研究中心鑒定：抗旱系數為1.07，并稱該品種是高產、抗旱品種類型。‘魯麥21 號’至今作為山東省旱地試驗的對照品種已20余年，并在1997年、2008年非灌溉條件下分別創造了10404.6 kg/hm2、10555.05 kg/hm2的高產紀錄，是中國抗旱高產品種選育的重大突破。

1.2 方法

該品種采用水旱一體種植、平行優勢選擇、抗逆生態選擇、水旱聯合鑒定的方法系統選育而成的。水旱一體種植，是指從雜交種開始將每一個世代種子一分為二種植在水、旱兩圃，根據兩圃綜合表現，選擇既在水地表現豐產，又在旱地表現抗旱、抗逆、產量較高、穗層整齊、穗大粒多、抗病性好的材料。具體到雜交材料后代的選擇上采用平行優勢選擇與抗逆生態選擇，即在當地生態條件下，水旱兩圃內分別以當地水地和旱地推廣品種為對照，在水地選擇抗寒性、抗病性、豐產性最佳的材料；在旱地選擇抗寒性、抗旱性、抗干熱風性、后期葉片功能期長、熟相、子粒飽滿度好的材料。將高代中選的株系在水、旱兩個生態條件進行多環境多點聯合鑒定試驗，對其產量性狀進行全面正確評價，評選出抗旱性與豐產性結合好的品系。其選育過程及多環境多點鑒定試驗見表1。

2 結果與分析

2.1 生物學特性

半冬性，幼苗半直立。株型半緊湊，葉色淺綠，葉片上沖，抗寒、抗旱，熟相好。長芒、白殼、白粒，籽粒飽滿度中等、硬質。兩年區域試驗結果平均：生育期246天，與對照‘濟麥22’相當；株高82.7 cm，最大分蘗1545.0 萬/hm2，有 效 穗 658.5 萬/hm2，分 蘗 成 穗 率42.6%；穗型紡錘，穗粒數37.5 粒，千粒重40.6 g，容重815.3 g/L。‘煙農173’顯著特點是抽穗期較對照‘濟麥22’提前4～6 天，熟相好、熟期正常偏早，葉功能期長，灌漿期長，具有抗旱、抗倒春寒、抗干熱風的生物學特性[23-26]。

2.2 產量表現

2.2.1 山東省高肥組試驗 表2 為‘煙農173’在山東省高肥組區域試驗中的產量表現。2012—2013 年度12點匯總，11 點增產，增產點率91.67%，產量幅度為7855.1～9610.1 kg/hm2，平均產量 8733.3 kg/hm2，比對照‘濟麥22’增產5.98%，增產差異極顯著，居13 個參試品種的首位。2013—2014年度14點匯總，13點增產，增產點率92.86%，產量幅度為8100.0～10637.6 kg/hm2，平均產量9231.0 kg/hm2，比對照‘濟麥22’增產6.35%，增產差異極顯著，居12個參試品種的第2位。兩年區試平均產量8982.2 kg/hm2，比對照‘濟麥22’增產6.17%，達極顯著水平。

2014—2015 年度山東省高肥組生產試驗（表3），13 點匯總，12 點增產，增產點次率92.31%，平均產量8719.6 kg/hm2，比對照‘濟麥22’增產4.70%。

2.2.2 黃淮北片新品種示范試驗 2015—2016 年度國家小麥產業技術體系黃淮北片小麥新品種示范試驗，共15個示范點，展示18個品種，每個品種0.03～0.04 hm2，產量結果見表4。

通過15 個地點、18 個品種的產量結果統計，總平均產量為 8196.0 kg/hm2，其中‘邯 11-5276’、‘石 10-4393’、‘煙農173’、‘中麥4072’、‘濟麥23’、‘臨091’、‘堯麥16’、‘衡S29’等8 個品種的平均產量超總平均產量，增產幅度1.8%～5.0%。產量超總平均產量3.0%以上的品種分別是‘邯11-5276’、‘石10-4393’、‘煙農173’、‘中麥4072’、‘濟麥23’。

2.2.3 旱地鑒定試驗 2014—2015 年山東省小麥產業技術體系旱地小麥新品系多點鑒定試驗。參試品系20 份，對照‘魯麥21’。分別在臨沂、聊城、青島、淄博等4個試點進行旱地多點鑒定，產量結果見表5。綜合平均后，‘煙農173’、‘125592’較對照‘魯麥21’分別增產2.51%、0.81%，2 個品系具有較好的耐旱性、適應性和穩定性。

2.3 抗性表現

2.3.1 抗逆性‘煙農173’于2011—2016年度先后參加了山東省高肥組試驗、山東省小麥技術體系旱地鑒定試驗、國家小麥產業技術體系黃淮北片新品種示范試驗，歷時5年經歷了寒害、干旱、倒春寒、干熱風等單因素或多因素疊加的自然災害的影響，均表現出了抗好的抗逆性。抗寒性，各年份試驗記載莖穗均100%越冬，葉片凍害程度均為2 或2+，特別是2014 年冬季山東省極低溫度達到零下14℃，導致了部分小麥品種發生凍害而大面積減產，‘煙農173’無影響，說明抗寒性強。倒春寒，試驗先后經歷2013 年、2015 年兩次較嚴重的倒春寒危害，‘煙農173’均表現穗部完整，結實性好，說明‘煙農173’具有較強的抗性。如2013 年3 月中旬氣溫連續多日在20℃以上，4 月份上旬受冷空氣影響，出現大范圍降溫，8 日最低氣溫低于0℃，有霜凍，導致多數小麥品種小穗受凍，結實性差而不育，‘煙農173’穗部性狀完整，沒有出現頂部及低部小穗不育，表明抗倒春寒能力強。旱災，試驗期間共經歷了2012 年、2014 年、2015 年、2016 年的春季干旱，‘煙農173’均表現出了較強的抗旱能力。干熱風危害，2014年冬季低溫冰害、春季干旱后，2014年5月下旬山東省又發生了嚴重干熱風危害，‘煙農173’生育后期活株帶綠成熟，表現出較強的抗干熱風能力。

表2 ‘煙農173’在山東省區試中的產量表現 kg/hm2

表3 ‘煙農173’在山東省生產試驗中的產量表現 kg/hm2

2.3.2 抗病性 2015 年經中國農業科學院植物保護研究所接種抗病鑒定：‘煙農173’高抗葉銹病，中抗紋枯病，中感條銹病和白粉病，高感赤霉病。

2.3.3 抗旱性 2017—2018年度，小麥產業體系專家青島農業大學穆平教授對包括‘煙農173’在內的26 份材料進行了抗旱性鑒定。鑒定采用隸屬函數法，即以脅迫處理后的株高、根長、鮮重、干重、SOD 活性和MDA 含量為依據，用求隸屬函數值法獲得各項指標平均值并排序，平均值越大說明抗旱能力越強。根據隸屬函數平均值的大小分為四級：Ⅰ級，X≥0.7，高度抗旱；Ⅱ級，0.5≤X＜0.7，中度抗旱；Ⅲ級，0.4≤X＜0.5，抗旱；Ⅳ級，0＜X＜0.4，輕微抗旱。結果表明：對照‘魯麥21’的函數平均值為0.60，抗旱能力為Ⅱ級；‘煙農173’的函數平均值為0.73，抗旱能力為Ⅰ級，抗旱能力強。

3 討論與結論

3.1 選育目標要明確

在中國新農業科技革命發展任務不斷改變的情況

下，作物育種目標必須展現出一定的靈活性與先進性[27]。育種家必須根據當地生產實際需求、種植制度等因素制定育種目標，使育成品種易被市場接受，便于轉化應用，形成現實生產力。在當前的小麥生產條件下，水資源不足不可避免，農民投入空間有限，大肥大水品種已不對路，沒有市場。所以選育品種要改變增產方式，走資源節約，環境友好與可持續發展的路子，選育既高產穩產又抗旱節水的高效廣適性品種。這與國家確立農作物育種“高產、優質、高效、生態、安全”的總方針相一致。通過培育高產穩產、多抗廣適性小麥新品種，大幅度提高小麥單產，增強抵抗自然災害的風險，已成為解決小麥安全問題的最根本有效途徑，也是當前和今后一段時間小麥育種工作的核心任務。

表4 黃淮北片18個示范品種最高、最低產量及出現試點與平均產量 kg/hm2

表5 旱地參試品系不同試點產量匯總表 kg/hm2

3.2 親本選配是關鍵

根據育種目標，進行親本選配，其關鍵是要組配出符合育種目標需求的基因新組合，盡量減少不良的非目標性狀導入。‘煙農173’在親本選配中遵循了3個原則：（1）親本中要有一個本地區大面積推廣的品種。從理論上講，科技的進步總是在繼承中創新發展的，沒有繼承就沒有發展，小麥育種也不例外。從實踐上講，能夠成為大面積推廣的主栽品種，一般是綜合性狀好，適應性廣，效益好，得到農民認可的，這是新育成品種高產、穩產、適應性廣的基礎。‘煙農173’的母本為‘濟麥22’，是目前大面積推廣的主導品種，連續6 年為黃淮北片第一大品種。（2）雙親本盡量選用產量高，優點多，缺點少，且優缺點能互補的品種作親本，既“強強”聯合（著名小麥育種家莊巧生院士）。‘煙農173’雙親都具有高產、穩產的特點，在抗倒性和肥水利用效率方面又具有很好的互補性。‘濟麥22’具有高產，穩產，抗倒等多個優良性狀，其缺點是肥水敏感度高，在高肥水地塊產量高且穩產，在中低肥水產量低且不穩定；‘煙2415’同樣具有高產，穩產，抗病等多個優良性狀，因其含有‘魯麥21 號’的血緣故具有較好的抗旱能力和較高的肥水利用效率，其缺點是株高偏高，熟期較晚。（3）品種與品種單交選育。這與林作揖等關于“選育品種主要用單交方式”的結論相一致。通過審定或在生產上應用的品種往往具有高產、穩產、適應性廣等特性，遺傳基因優良穩定。單交選育過程中目標性狀不易丟失，可避免三交或多復交過程中因遺傳基礎過于豐富，而造成目標性狀的遺失或因某一不良性狀的導入使品種存在致命缺陷。

‘煙農173’雙親的組配，賦予了該組合具有超強優勢的理論基礎，通過雜交聚合了雙親的優良基因，遺傳基礎豐富，使高產、穩產、抗病、抗旱、抗寒、抗干熱風等優良基因在較高層次上得到重組，使‘煙農173’具有了更多的優良性狀，從而提高了新品種的豐產性和多抗性。

3.3 選育方法是保證

選好親本組合，為品種的育成提供了最大的遺傳可能性的前提下，在后代的培育中將目標性狀從大量的后代群體中選擇出來，是育種成功的保證。在小麥新品種選育的過程中，基因型與環境互作的結果使性狀指標表現各異，創造有利的生態環境和栽培條件使目標性狀在一定的環境壓力下得到充分發揮，選擇就顯得較為容易了。小麥抗旱性和豐產性受多基因控制，二者往往不能同時表達，筆者在培育新品種時使用了水旱一體種植、平行交替選拔、水旱平行鑒定的方法為抗旱豐產型基因創造了充分表達的有利環境和條件，使其抗旱節水、豐產性能夠充分表現。實現了抗旱、節水、豐產目標的定向培育，提高了育種選擇效率。