同源四倍體甜蕎新品種（系）選育

趙建棟 李秀蓮 陳穩良 史興海 秦秀珍

（1.山西農業大學農業基因資源研究中心 太原 030031；2.山西農業大學農學院 太原 030031）

蕎麥有很重要的食用價值和藥用價值,蛋白質不僅豐富,而且人體必需的氨基酸種類齊全、數量多、比例合適。蕎麥與其他主糧比較,其蛋白質、脂肪含量都高于小麥和大米，維生素B2高于大米、玉米粉的2～10倍，無機鹽、微量元素等也不同程度地高于其他糧食。蕎麥含有的蘆丁和葉綠素是禾谷類糧食籽粒中所沒有的。蘆丁具有擴張血管、抗栓塞降低血脂、降低血糖和膽固醇、防治心腦血管疾病的作用。人體中的葉綠素有解毒、防止感染、維持體液弱堿性防止痛風等作用，被譽為“人體的健康衛士”[1-3]。

甜蕎是山西特色雜糧作物，約占全省蕎麥（苦蕎和甜蕎）面積的66%，其具有生育期短的特性，山西“十年九旱、年年春旱”的氣候特點，主產區人們的種植和生活習慣及外貿出口，使其在抗災救災、作為主產區人民的主糧及出口創匯方面的作用無可替代。從20世紀80年代開始，在政府的大力支持下，山西甜蕎新品種選育工作取得了一定成效，育成了5個新品種——晉蕎麥1號、晉蕎麥3號、品甜蕎1號、晉蕎麥7號和晉蕎麥8號。但近年來，蕎麥加工實踐表明，甜蕎原料出米率和出粉率低直接影響加工企業效益；蕎麥生產實踐證明，生產中多種植中粒甜蕎品種，并不受企業歡迎，價格低，影響蕎農收入。中國甜蕎資源十分豐富，但入編《中國蕎麥品種資源目錄》（第一輯）的964份和入編《中國蕎麥遺傳資源目錄》（第二輯）的850份共計1 814份甜蕎資源中，未見1份四倍體甜蕎資源[4-5]。

據西北農林科技大學鄭君君研究證明，蕎麥籽粒大小、直徑大小、千粒重與其出米率、出粉率呈顯著正相關[6]；四倍體甜蕎根系發達、抗旱；莖稈粗壯、抗倒伏、適于機收，花期長、花大、鮮艷，觀賞價值不可小覷[7]。

前蘇聯在20世紀40年代，相繼育成了甜蕎四倍體品種Bolshevik4、Iskra和Minchanka。日本在20世紀80年代，育成四倍體甜蕎品種信州大蕎[8]。中國陜西榆林在20世紀80年代末育成四倍體甜蕎榆蕎1號[9]，但種性退化，已退出市場。山西省農業科學院作物研究所李秀蓮等2015年育成四倍體白花甜蕎品種晉蕎麥7號[10-11]，是現在全國唯一一個在生產上應用的四倍體甜蕎品種。四倍體甜蕎品種（系）的短缺，不能滿足各類消費者（加工企業、蕎農、育種研究人員、觀光農業等）的需求。因此開展四倍體甜蕎新品種（系）選育研究尤為重要。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 甜蕎品種品甜蕎1號和西農9976。

1.1.2 試劑秋水仙素粉劑（上海試劑化工廠）、蒸餾水。

1.1.3 試驗器材顯微鏡、燒杯、量筒、滴管、棕色瓶、小燒杯、吸管、脫脂棉、鑷子等。

1.2 試驗方法

1.2.1 親本選擇對150份國內外甜蕎種質資源,通過多年田間種植和室內考種鑒定、評價、篩選，從中選出40份具有不同優異性狀的優良資源,每年種植20份,根據生育期短、適應性強、白花、結實率高的優異性狀，選擇由本單位育成的2014年通過山西省農作物品種審定委員會認定的品甜蕎1號和由西北農林科技大學農學院育成的紅花甜蕎西農9976為誘變親本。

1.2.2 秋水仙素誘變在80個長有甜蕎幼苗的大號花盆內，每盆均勻地留下6株健壯幼苗作為處理對象，拔除其余幼苗。當幼苗子葉展開時，將浸透0.2%秋水仙素水溶液的脫脂小棉球夾在兩葉柄中間的生長點頂端。早晚把藥液滴在小棉球上，濕透小棉球為止。如小棉球掉落，需重新將浸透藥液的小棉球夾在兩葉柄中間的生長點頂端。連續處理2～3 d。處理時氣溫在18～22℃。

1.2.3 后代選擇C1：選擇變異單株或嵌合體（既有二倍體籽粒又有四倍體籽粒的植株）上的變異大粒、混收；C2：點播，選擇大子葉、大真葉、大花、大粒（四倍體）單株，淘汰假多倍體單株；C3～C4：進一步選擇整齊一致不再分離的株行。C5：隔離繁殖多倍體株行，獲得多倍體新品系。

1.2.4 鑒定多倍體通過新品系與二倍體親本在田間比較生育期、葉片大小、葉色深淺、薄厚、花瓣大小，在室內考種比較株高、莖粗（植株底部第一節間中部周長）、主莖分枝、千粒重等性狀鑒定多倍體；通過與二倍體親本在實驗室用顯微鏡測定花粉粒、保衛細胞、氣孔密度的大小進行比較，最后用常規根尖壓片觀察染色體數目，鑒定多倍體。

2 結果與分析

2.1 育成的7個四倍體甜蕎新品系

以品甜蕎1號為誘變親本創制了QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6和QP1-8-9這6個四倍體甜蕎新品系；以西農9976為誘變親本創制了QXN-3-2四倍體甜蕎新品系,田間鑒定結果見表1。

由表1可知，新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2植株生長勢增強，株高分別比親本增高9.8 cm、12.7 cm、16.5 cm、19.9 cm、30.1 cm、29.8 cm和7.4 cm，莖稈分別增粗0.12 cm、0.14 cm、0.10 cm、0.15 cm、0.12 cm、0.10 cm和0.12 cm，葉面積分別增加（葉片變大）133.0 cm2、135.0 cm2、140.0 cm2、142.0 cm2、145.0 cm2、104.0 cm2和103.0 cm2，葉片變厚，葉色變深，葉片數分別減少14.9片、13.7片、10.1片、9.6片、8.9片、16.1片和16.0片，主莖分枝分別增加1.6個、1.7個、2.3個、1.3個、0.6個、1.7個和1.7個，生育期分別延長5 d、8 d、10 d、12 d、15 d、14 d和14 d，花朵、籽粒顯著變大，千粒重分別增加25.5 g、15.5 g、15.3 g、15.1 g、18.9 g、14.5 g和23.1 g，結實率分別下降了2.2%、2.5%、3.2%、2.4%、4.1%、5.2%和4.0%。田間鑒定顯示了多倍體特性。

表1 甜蕎四倍體品系和二倍體品種性狀比較（20株平均值）

由表2可知，新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2的花粉粒、保衛細胞比親本增大，氣孔密度比親本下降幅度大，室內鑒定顯示了多倍體特性。

表2 甜蕎四倍體品系和二倍體品種花粉粒、保衛細胞和氣孔密度

運用F-BSG法染色體Gimsa分帶技術，進行染色體數目觀察，新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2籽粒染色體數為2n=4X=32，而親本品甜蕎1號和西農9976則為2n=2X=16，可以認為新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2為四倍體甜蕎類型。

以四倍體甜蕎新品系QP1-1-1、QXN-3-2為例，與各自親本比較，花器明顯變大、籽粒顯著增大，染色體增加了1倍（圖1、圖2）。

圖1 QP1-1-1（4X）與品甜蕎1號（2X）比較

圖2 QXN-3-2（4X）與西農9976（2X）比較

2.2 產量

2019-2020年QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2四倍體新品系在東陽基地參加中心甜蕎品種比較試驗，以品甜蕎1號為對照，平均折合畝產分別為120.0 kg、108.0 kg、109.3 kg、113.3 kg、100.7 kg、101.8 kg和83.3 kg，分別比對照增產8.4%、-2.4%、-1.4%、2.4%、-9.0%、8.0%和-24.8%，其中新品系QP1-1-1（暫命名品甜蕎3號）表現突出，2021年參加山西省甜蕎品種自主聯合區域試驗。

2.3 入庫

將隔離繁殖的7個四倍體甜蕎新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2各0.5 kg入國家農作物品種資源種質庫（太原）中，豐富了蕎麥資源新類型。

3 結論與討論

秋水仙素處理二倍體甜蕎幼苗生長點是創制同源四倍體甜蕎新種質和選育同源四倍體甜蕎新品種的有效方法；由于四倍體比原來二倍體甜蕎生育期延長、株高增高、結實率下降，誘變處理時應選擇早熟、矮稈、結實率較高的親本。