抗旱耐鹽小麥新品種選育方法

鈕力亞 王偉偉 于 亮 王奉芝 陸 莉 王 偉

（滄州市農(nóng)林科學(xué)院 河北滄州061001）

目前土壤鹽漬化是制約糧食生產(chǎn)的主要因素之一，中國鹽堿土壤分布廣，土壤鹽漬化極大程度的制約著干旱半干旱及濱海地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展，更由于土地利用不當(dāng)，部分國家和地區(qū)還在不斷產(chǎn)生次生鹽漬化土壤。我國1億hm2可耕地，其中鹽漬化耕地面積為666萬hm2左右，另外約有3 333萬hm2鹽堿荒地[1]。水資源日益貧乏，鹽堿旱地面積有增無減。土壤鹽漬化與水資源短缺成為全人類日益面臨的嚴重生態(tài)問題，是制約農(nóng)作物產(chǎn)量提高農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要限制因素。

目前，改良鹽堿土壤是一個長期而艱巨的任務(wù)，選育抗旱耐鹽堿小麥品種是最有效快捷的方法，因此，耐鹽育種愈來愈受到人們的重視，在選育耐鹽作物品種時，利用現(xiàn)有的耐鹽性較強的種質(zhì)資源作為親本材料，通過雜交技術(shù)手段選育后代，使得耐鹽性狀得以表現(xiàn)，從而選育出具有耐鹽性的綜合性狀非常優(yōu)良的品種。傳統(tǒng)的育種方法在選育過程中盲目性較大，目標基因不易表達，筆者根據(jù)國內(nèi)外生態(tài)育種的經(jīng)驗[2-3]，結(jié)合多年抗旱耐鹽堿小麥育種實踐，總結(jié)創(chuàng)立了多生態(tài)條件兩圃交叉育種的耐鹽育種方法，應(yīng)用于冬小麥抗旱耐鹽堿豐產(chǎn)新品種選育，利用現(xiàn)有的育種技術(shù)先后育成了多個不同類型的抗旱耐鹽小麥品種，例如滄麥6002、滄麥6003、滄麥6005等十幾個品種，并用于生產(chǎn)，育種成效顯著。

1 小麥抗旱耐鹽育種的理論基礎(chǔ)

小麥耐鹽性狀是多基因控制的數(shù)量性狀，是由遺傳性和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果[4]，其表現(xiàn)型受作物多個性狀的綜合作用。迄今為止，國內(nèi)外學(xué)者從小麥形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化機制及分子水平等方面對其耐鹽性及其相關(guān)性狀都進行了大量研究，對小麥抗旱耐鹽育種有一定的指導(dǎo)意義[6-8]。

2 抗旱耐鹽育種技術(shù)路線

傳統(tǒng)的育種方法只是對單一性狀的改良，選擇范圍窄、品種適應(yīng)地區(qū)較少，局限性大，隨著經(jīng)濟水平、栽培技術(shù)、市場結(jié)構(gòu)及育種水平提高等條件的變化，新老品種接替需求越來越強烈，小麥育種是改變現(xiàn)狀的唯一途徑。目前隨著人們生活條件的改善，對小麥的性狀要求也在發(fā)生著變化，促使小麥育種方法不斷的更新，對抗旱耐鹽堿小麥育種的需求也進入了一個新的階段，同時抗旱、耐鹽、高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)小麥新品種的選育難度也增加了，只依靠傳統(tǒng)方法、單一育種環(huán)境很難實現(xiàn)育種目標，目標性狀在選育過程中不能充分表達，選育難度加大。基于以上原因，我們結(jié)合育種實踐創(chuàng)新的完成了多種生態(tài)條件下的交叉選擇，這種育種方法增強了小麥選擇的生態(tài)條件在自然選擇和人工選擇上的壓力，后代材料在多種生態(tài)條件下進行抗逆性的選擇鑒定，同時對主要病害（銹病、白粉病等）的抗性進行接種或田間自然鑒定。這種育種方法有利于抗旱、耐鹽、高產(chǎn)小麥基因型充分表達并促進耐鹽、抗旱性狀基因重組和選擇。解決了選擇的盲目性及效率低的問題，促進后代變異向有利的方向發(fā)展，從而選育出符合育種目標的抗旱耐鹽性與豐產(chǎn)性的小麥品種，提高小麥育種選擇效率和選擇的可靠性。促進多基因融合，優(yōu)良農(nóng)藝性狀充分表達，使多抗基因與豐產(chǎn)基因有效結(jié)合，協(xié)調(diào)品種抗逆性與高產(chǎn)的矛盾，這是傳統(tǒng)育種方法難以實現(xiàn)的，育成的抗旱耐鹽堿小麥新品種解決了該區(qū)抗旱耐鹽品種缺乏的問題，對保證河北省中低產(chǎn)麥區(qū)小麥豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)意義重大。

3 組合配置的規(guī)范性

選育抗旱耐鹽堿小麥新品種，首先應(yīng)選擇遺傳基礎(chǔ)豐富的親本，且父母本性狀既能互補又基本上無血緣關(guān)系，這就豐富了小麥基因，使多種基因結(jié)合的頻率提高，從而提高了組合配制的有效性和育種效率。

4 兩圃平行抗旱耐鹽小麥品種的選擇鑒定程序

每個品種都是在一定的生態(tài)條件下根據(jù)育種目標選育出來的，沒有哪一個品種能適應(yīng)所有地區(qū)和一切栽培方法，只是個別品種的適應(yīng)性廣、種植范圍寬。抗旱耐鹽品種首先要耐受鹽堿能力較強，且具有豐產(chǎn)性，為了提高抗旱耐鹽性品種選育效率，設(shè)定了育種場圃，在傳統(tǒng)育種的基礎(chǔ)上建立了逆境與非逆境場圃交叉育種方法，根據(jù)小麥育種目標要求，將小麥選種場圃分為逆境（旱堿地）、非逆境（水澆地）兩種選種場圃，逆境、非逆境兩圃處理后代材料，進行逆境、非逆境兩種選種圃平行種植交叉選擇，根據(jù)后代材料在兩圃的綜合表現(xiàn)，選出重點材料組合并確定選擇方向。后代材料處理采取兩圃平行種植交替脅迫選擇的方法，穩(wěn)定品系的同時進行多重鑒定，選出符合育種目標要求的優(yōu)良品系進入?yún)^(qū)域試驗。對于后代的選擇采用了多生態(tài)同步、水旱條件交替選擇的育種策略，并建立了具體選擇程序。

F1代按組合在逆境、非逆境兩種種植圃下平行種植，以當(dāng)?shù)厮实睾秃祲A地推廣品種為對照，明確抗逆性強的組合。

F2代按組合點播繼續(xù)采取逆境非逆境、兩圃平行種植，明確選擇目標，根據(jù)株系在田間的表現(xiàn)選出不同生態(tài)適應(yīng)性的品種，可以分為3種選擇類型：一是抗旱耐鹽堿型，即在逆境圃表現(xiàn)為抗旱耐鹽堿性突出、分蘗力強、長勢好的品系；二是喜肥水豐產(chǎn)型，即在水地表現(xiàn)抗倒矮稈、穗部性狀好、耐水喜肥；三是在水地、旱堿地表現(xiàn)抗逆性突出、豐產(chǎn)性好。

F3和F4代選單株，按株系在逆境、非逆境圃種植選擇，選育具有較高產(chǎn)量潛力，又具有多種抗逆性的優(yōu)良品種。同時進行抗病性的鑒定，選出生長勢強、分蘗力強、植株健壯、存活率高、落黃好、籽粒飽滿的株系進入下一年鑒定。

F5代選株系，根據(jù)育種目標選擇，多圃生態(tài)條件下交叉種植鑒定材料的抗逆性、豐產(chǎn)性、適應(yīng)性，篩選出適宜不同生態(tài)條件的小麥品系，進行多點鑒定，進入品種試驗。

5 疊氮化鈉化學(xué)誘變抗旱耐鹽育種方法

該育種方法以疊氮化鈉（NaN3）為誘變劑，改進選種場圃設(shè)置，突破了單一場圃選種的局限性，選用兩種場圃交替選種育種，具體方法步驟如下：①低溫適應(yīng)，取若干種子，用自來水穩(wěn)定在0～4℃浸泡16 h；②使用20℃自來水沖洗4遍，然后在20℃下用自來水浸泡4 h；③使用去離子水沖洗4遍后，加入去離子水，然后加入1 mol/L KH2PO4（pH 3.0），搖勻；④置于通風(fēng)櫥中加入1 mol/L NaN3溶液，該溶液以去離子水作為溶劑，混合充分；⑤每0.5 h晃動1次；⑥2 h后倒出溶液，用自來水沖洗0.5 h；⑦取出種子于通風(fēng)櫥中用紙巾晾干后播種，種子在紙袋中可保存2周。

設(shè)施鑒定小麥的耐鹽性：①將誘變材料種植在0.4%的鹽池，在鹽脅迫下采用自然選擇和人工選擇篩選出耐鹽突變體；②選出的耐鹽突變材料在旱鹽選種圃按株行種植，在鹽逆境脅迫下進行篩選并擴繁種子；③根據(jù)抗旱耐鹽小麥育種目標要求設(shè)置選種圃，選種圃設(shè)逆境和非逆境兩種種植圃，逆境圃利于后代材料耐鹽、抗旱、高產(chǎn)性狀的充分表達，非逆境利于和逆境圃形成對比來對小麥的豐產(chǎn)性進行選擇；④入選后代交替選擇培育，突變材料分別在旱鹽圃和非逆境圃進行鑒定篩選，穩(wěn)定優(yōu)良株系進入產(chǎn)比試驗；⑤設(shè)施鑒定、室內(nèi)鑒定及逆境、非逆境兩種選種圃交叉種植可對較穩(wěn)定的耐鹽品系進行多生態(tài)條件多層次的鑒定，可準確的評價品系的抗旱耐鹽性、豐產(chǎn)性以及適應(yīng)性，為新品系的合理利用提供可靠依據(jù)，鑒定篩選出耐鹽、抗旱、高產(chǎn)小麥品系進入品種審定程序。

6 開放式聚合輪回選擇抗旱耐鹽育種方法

①搜集優(yōu)異種質(zhì)資源，在眾多育種材料中搜集優(yōu)異材料；②以矮敗材料為核心種植，采用開放式半包圍種植方式進行種植；③在核心材料的前后左右種植優(yōu)異的不同類型的種質(zhì)資源，在自然條件下授粉及雜交；④將可育株標記并記錄，等成熟后將不育株混合收獲；⑤每一世代都加入不同類型的材料進行聚合輪回；⑥可育株后代交替選擇培育，分別在旱鹽圃和非逆境圃進行篩選，穩(wěn)定優(yōu)良株系進入產(chǎn)比試驗；⑦鑒定篩選出的耐鹽、抗旱、高產(chǎn)小麥品系進入品種審定程序。

7 小結(jié)

培育具有抗旱耐鹽堿、高產(chǎn)廣適性、穩(wěn)產(chǎn)性品種的有效方法就是要打破傳統(tǒng)方法，突破單一環(huán)境選擇，使得群體性狀變異范圍擴大，有利于選擇。受自然選擇和人工選擇共同作用，使后代材料變異范圍變寬，選擇壓力增強，在雙重選擇的壓力下有利于變異向有利的方向發(fā)展，促進后代材料能結(jié)合抗逆性和豐產(chǎn)性，提高品種的適應(yīng)性、選擇效率及選擇的可靠性。由于上述育種方法是在兩種不同的生態(tài)條件下選擇的交叉育種方法，可省去對小麥的抗旱耐鹽堿等性狀的初級鑒定，大大縮短了育種周期，提高了育種效率及費用。進行多點鑒定、兩圃平行鑒定多生態(tài)環(huán)境交替選擇，不僅增加了多抗性基因型選擇的概率，同時有利于品種有效基因的結(jié)合，實現(xiàn)了品種抗逆性、廣適性、豐產(chǎn)性的有機統(tǒng)一。

在小麥抗旱耐鹽育種過程中，將田間評判和綜合評價相結(jié)合，根據(jù)育種目標將品種的農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量性狀在不同生境條件下進行綜合評判，為快速有效地選育抗旱耐鹽堿小麥品種提供了理論基礎(chǔ)及科學(xué)依據(jù)。