黑龍江省審定普通大豆品種品質(zhì)育種分析

徐杰飛 郭 泰 王志新 鄭 偉 李燦東 趙海紅 趙星棋 郭美玲 王世通

（1 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院/國家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系佳木斯綜合試驗站/三江平原主要作物育種栽培重點試驗室，佳木斯 154007；2 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，哈爾濱 150000；3 北大荒集團黑龍江佳南實驗農(nóng)場有限公司，佳木斯 154007）

大豆是主要的糧食作物和油料作物之一，是人民生活中植物蛋白的主要來源，同時也是牲畜飼料的重要來源之一[1]。大豆起源于我國，已經(jīng)有5000年的種植歷史[2]，但我國大豆產(chǎn)量較國外還有一定的差距。國外大豆單產(chǎn)高、機械化程度高，使得大豆的生產(chǎn)成本降低，再加上相關(guān)貿(mào)易政策放寬等因素影響，進口大豆的成本較低[3]；而我國大豆單產(chǎn)低、機械化程度不高，生產(chǎn)成本高，再加上國外大豆價格低、種植玉米等作物效益高等因素影響，最后導(dǎo)致農(nóng)民種植大豆的積極性不高，使得大豆生產(chǎn)面積不斷在減少[4]。

我國從1995 年開始成為大豆凈進口國[5]，從此進口量逐漸增多，到2016 年時大豆對外依存度達到87%[6]。為了扭轉(zhuǎn)這種局面，2016 年農(nóng)業(yè)部對我國大豆生產(chǎn)提出指導(dǎo)意見，要從擴大面積、提高單產(chǎn)、提高品質(zhì)、提高效益4 方面入手，其中提高單產(chǎn)與提高品質(zhì)是大豆育種工作的重點[7]。據(jù)不完全統(tǒng)計，黑龍江省目前大豆總產(chǎn)量和種植面積均占全國40%以上，是我國大豆的主產(chǎn)區(qū)，大豆生產(chǎn)水平處于我國領(lǐng)先水平[8]，因此對黑龍江省大豆品種的產(chǎn)量、品質(zhì)、育種方法、使用的親本和選育機構(gòu)進行分析，對提升我國大豆產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義。本研究通過對黑龍江省近17 年審定通過的普通大豆品種進行分析，旨在厘清黑龍江省大豆品種育種的脈絡(luò)及存在的問題，為未來選育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)高的大豆良種奠定基礎(chǔ)。

1 統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源及調(diào)查內(nèi)容

在中國知網(wǎng)上搜索2005-2021 年作者單位為黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院發(fā)表的通過黑龍江省審定推廣的大豆新品種信息。本研究主要是對2005-2021 年間每年審定的普通大豆品種數(shù)量、不同積溫帶審定的普通大豆品種數(shù)量進行分析，并對普通大豆品種的區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗的增產(chǎn)比、蛋白質(zhì)含量、脂肪含量、品種選育機構(gòu)以及親本進行描述分析。

2 審定大豆品種數(shù)量

2005-2021 年間共審定大豆品種610 個，其中普通大豆品種（包括普通型、高油型、高蛋白型、耐密植型、雜交大豆，不包括小粒豆、大粒豆、鮮食特用大豆、綠色大豆、黑色大豆等）505 個。從圖1 可以看出，2005-2016 年間品種審定數(shù)量變化較小，從2017 年開始增加，在2020 年品種審定數(shù)量最多，達到100 個，2021 年有所下降。

圖1 2005-2021 年不同年份黑龍江省審定品種數(shù)量

黑龍江省大豆種植區(qū)域分為6 個積溫帶。2005-2021 年黑龍江省審定普通大豆品種在第二積溫帶審定數(shù)量最多，其次是第三積溫帶，第六積溫帶審定數(shù)量達83 個，居第3 位（圖2），說明育種者加大了對第六積溫帶大豆品種的培育，第六積溫帶也逐漸成為重要的大豆種植區(qū)。2017 年以后第三、四、五、六積溫帶審定的大豆品種開始增多（圖3），2017-2021 年中第三、四、五、六積溫帶共審定170個品種，占總共審定品種的33.66%，可見黑龍江省開始加大對低積溫帶種植區(qū)域的品種選育工作。

圖2 不同積溫帶黑龍江省審定普通大豆品種數(shù)量

圖3 黑龍江省不同年份各個積溫帶審定普通大豆品種數(shù)量

3 審定大豆品種品質(zhì)育種變化

大豆的蛋白質(zhì)和脂肪含量較高，是人類食用植物蛋白和植物油的重要來源之一，蛋白質(zhì)和脂肪含量是大豆育種品質(zhì)評價的重要指標(biāo)。根據(jù)高油型、高產(chǎn)型、高蛋白型大豆的評價標(biāo)準(zhǔn)，將脂肪含量在21%以上，同時蛋白質(zhì)含量不低于38%的品種評定為高油型大豆品種；將在產(chǎn)量對照試驗、區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗中較對照品種產(chǎn)量高8%的品種評定為高產(chǎn)型大豆品種；將蛋白質(zhì)含量高于43%的品種評定為高蛋白大豆品種。通過對2005-2021 年黑龍江省審定的普通大豆品種進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)在505 個省審普通大豆品種中，具有高產(chǎn)、高油、高蛋白特性的大豆品種高達75.45%。達到高產(chǎn)型大豆品種（包含高產(chǎn)高油型、高產(chǎn)高蛋白型）標(biāo)準(zhǔn)的占64.75%，達到高油型大豆品種（包含高產(chǎn)高油型）標(biāo)準(zhǔn)的占27.92%，達到高蛋白型大豆品種標(biāo)準(zhǔn)的占6.14%，其中“雙高”大豆品種（高產(chǎn)高油型、高產(chǎn)高蛋白型）達到23.36%，“三高”大豆品種為0（圖4）。

圖4 不同品質(zhì)類型大豆品種占比

審定通過的大豆品種高產(chǎn)型、高油型、高產(chǎn)高油型較多，高蛋白型、高產(chǎn)高蛋白型較少。不同年份品質(zhì)育種數(shù)量變化趨勢和普通型大豆品種育種數(shù)量趨勢基本一致。2006 年省審普通大豆品種蛋白質(zhì)含量的平均值最低，為39.09%，然后2017 年和2018 年省審普通大豆品種蛋白質(zhì)平均值為39.21%和39.30%，這3 年的蛋白質(zhì)含量平均值小于我國大豆平均蛋白質(zhì)含量（39.42%）[9]，其他年份均大于我國大豆平均蛋白質(zhì)含量。省審普通大豆品種脂肪含量都較高，2016 年省審普通大豆品種的脂肪含量平均值最低，為20.16%，但也比我國大豆平均脂肪含量（20.15%）[9]要高（圖5）。蛋白質(zhì)和脂肪含量與育種年限和不同積溫帶基本無關(guān)（圖6），并且這些年審定推廣的大豆品種蛋白質(zhì)和脂肪含量變化很小。

圖5 不同年份黑龍江省審定普通大豆品種蛋白質(zhì)和粗脂肪含量變化

圖6 不同積溫帶黑龍江省審定普通大豆品種蛋白質(zhì)和脂肪含量變化

4 審定品種來源分析

4.1 選育機構(gòu)黑龍江省審定大豆品種的選育機構(gòu)來源有8 個類型，分別是科研院所、企業(yè)、高校、科研院所和企業(yè)合作、企業(yè)之間合作、科研院所之間合作、高校和科研院所合作、高校和企業(yè)合作。但是主要來源有3 類，分別是科研院所、企業(yè)、科研院所和企業(yè)合作。2005-2021 年由科研院所獨立育成審定的大豆品種共有206 個，占40.79%，由企業(yè)審定的大豆品種共有138 個，占27.33%，科研院所和企業(yè)合作審定的大豆品種有71 個，占14.06%（圖7）。科研院所雖然一直是選育大豆品種的主要力量，但進一步分析發(fā)現(xiàn)近幾年科研院所選育的品種數(shù)量在當(dāng)年所占比重在下降（圖8）。2010 年以后企業(yè)審定的大豆品種數(shù)量呈波動狀態(tài)，至2020 年、2021年超過科研院所，逐漸成為選育大豆品種的中堅力量。

圖7 2005-2021 年黑龍江省審定普通大豆品種的選育機構(gòu)來源

圖8 2005-2021 年不同機構(gòu)在不同年份審定的普通大豆品種數(shù)量

4.2 具有突出貢獻的育種單位17 年間黑龍江省普通大豆品種審定數(shù)量選育單位排名在前的有：黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)院大豆研究所，主要選育品種為黑農(nóng)系列，獨立審定35 個，與其他單位合作審定10 個；黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院，主要選育品種為合豐、合農(nóng)、佳豆系列，獨立審定32 個，與其他機構(gòu)合作審定14 個；北大荒墾豐種業(yè)股份有限公司，主要選育品種為墾豆、墾科豆、龍墾系列，獨立審定20個，與其他機構(gòu)合作審定34 個；黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院，主要選育大豆品種為綏農(nóng)系列，獨立審定26 個，與其他機構(gòu)合作審定6 個；東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，主要選育大豆品種為東農(nóng)系列，獨立審定26 個，與其他機構(gòu)合作審定3 個；黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院黑河分院，主要選育品種為黑河系列，獨立審定27 個，與其他機構(gòu)合作審定1 個；黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)作物開發(fā)研究所，主要選育品種為墾豐、墾豆系列，獨立審定7 個，與北大荒墾豐種業(yè)股份有限公司合作審定19 個。7 家育種機構(gòu)共審定241 個，占全省普通大豆審定數(shù)量的47.72 %。

5 省審普通大豆育種方法及親本分析

2005-2021 年505 個省審普通大豆品種主要采用傳統(tǒng)雜交、回交選育、誘變育種和三系法。其中傳統(tǒng)雜交和回交是主要的選育方法，占95.25%，少數(shù)采用誘變育種，占3.56%。吉育645 和吉育633 采用三系法育成，是黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院和吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院共同育成的；綏農(nóng)14-3、牡豐7 號、龍選1 號是通過株行系選選育的；黑農(nóng)51 是通過分子標(biāo)記輔助選擇與常規(guī)育種相結(jié)合選育的。

對育成親本而言，17 年間育成的省審普通大豆品種共用親本595 個（只統(tǒng)計育成品種的直接親本），其中絕大多數(shù)親本只使用1次，占總數(shù)的78.49%（467個），使用2 次的親本數(shù)為63 個，占10.59%，使用3次以上的親本數(shù)為65 個，占10.92%，為骨干親本（圖9A）。只使用1～2 次的大豆親本包含育成品種、品系、地方品種、國外血緣親本。骨干親本和重點骨干親本中大多是主栽品種，重點骨干親本中值得注意的是黑農(nóng)48、墾豐16、綏農(nóng)14、合豐50、北豐11、黑河43、華疆2 號、黑農(nóng)44、綏農(nóng)10，使用頻率均超過10次以上（圖9B）。以上分析發(fā)現(xiàn)，近17 年間黑龍江省審定普通大豆品種育種親本除骨干親本外，還引入了地方品種（大白眉）、育成品種、品系和國外血緣品種（美國矮稈品種Hobbi、美國大豆品種SPRITE87、蘇聯(lián)扁豆、俄10 月革命70 等），遺傳多樣性較高。

圖9 黑龍江省審定普通大豆品種育種親本使用頻次

6 討論

黑龍江省審定的大豆品種數(shù)量在2005-2016年間變化較小，在2017 年審定數(shù)量快速增加，推測可能與2017 年大豆品種特用豆審定條件放寬、企業(yè)聯(lián)合體建立等因素有關(guān)。科研院所和高校合作審定普通大豆品種較少，科研院所和高校都是育種的核心力量，在今后應(yīng)加強合作，增加育種交流，可能會突破育種瓶頸。

王艷杰[10]研究發(fā)現(xiàn)2009 年以前黑龍江省大豆種植面積是逐漸增加的，在2009 年以后開始快速下降，2013 年黑龍江省大豆種植面積呈現(xiàn)出波動性，哈爾濱市的種植面積下降較快，而黑河市大豆種植面積一直在黑龍江省占據(jù)較大比例，在2016 年時達全省的28.23%，通過研究發(fā)現(xiàn)黑龍江省的大豆種植區(qū)域逐漸向北移動。本研究發(fā)現(xiàn)黑龍江省審定大豆品種的數(shù)量在2017 年后快速增加，第二積溫帶審定推廣最多，2016 年以前大豆品種審定主要集中在第一、二積溫帶，在2016 年以后第三、四、五、六積溫帶審定的品種開始增多，可能與大豆種植區(qū)域逐漸北移有關(guān)。

大豆品質(zhì)是育種中重點關(guān)注點之一[11]，但黑龍江省審定通過的大豆品種高產(chǎn)型、高油型、高產(chǎn)高油型較多，高蛋白型、高產(chǎn)高蛋白型較少。滕衛(wèi)麗等[12]對1986-2010 年大豆審定品種的蛋白質(zhì)和脂肪含量變化研究表明，這些年蛋白質(zhì)含量雖然與育成年份呈上升趨勢，但與年份沒有顯著相關(guān)性，說明蛋白質(zhì)含量沒有變化，脂肪含量隨著育成年份呈上升趨勢，最高值增加明顯，最高值平均每年增加0.19%。本研究表明2005-2021 年黑龍江省審定普通大豆品種在2006 年、2017 年、2018 年的大豆蛋白質(zhì)含量平均值低于我國大豆蛋白質(zhì)含量的平均值，脂肪含量的平均值均高于我國大豆脂肪含量的平均值，2005-2021 年間大豆的蛋白質(zhì)和脂肪含量變化較小。蛋白質(zhì)含量無變化與滕衛(wèi)麗等[12]研究一致，脂肪含量無變化與其研究結(jié)果有差異，可能是之前不同品種脂肪含量變化較大，只考慮了最大值，其實每年脂肪含量的平均值是沒有變化的，也有可能是因為現(xiàn)在大家對脂肪含量的育種能力加強了，不同品種間相差不大，就導(dǎo)致不同年份間脂肪含量變化不大。

科研院所一直是選育大豆品種的主要力量，在2010 年以后企業(yè)審定的大豆品種數(shù)量在逐年增加，逐漸成為選育大豆品種的中堅力量，說明企業(yè)的科研能力在提升，大豆育種水平在進步。2011 年以后科研院所和企業(yè)合作育成的大豆品種數(shù)量在增加，說明科研院所和企業(yè)之間的溝通合作在加強，也能進一步促成科研院所的科研成果進行成果轉(zhuǎn)化。

黑龍江省審定普通大豆品種的育種方式大多是傳統(tǒng)雜交、回交育種，占95.25%。雖然也有誘變育種、三系法育種等，但所占比重較少，應(yīng)拓寬育種途徑。黑龍江省骨干親本較多，直接利用3 次以上的占12.87%，骨干親本基本上都是主栽品種，雖有部分地方品種、國外血緣品種等，但所占比重較少。由此可見，黑龍江省的大豆品種得到了充分的利用，應(yīng)積極引入表現(xiàn)較好的外地品種、地方品種、國外品種等，拓寬多樣種質(zhì)資源的利用，盡快打破育種瓶頸。

總體來看，近年來黑龍江省育成大豆品種數(shù)量在增加，育種能力在加強，但大豆品種單產(chǎn)與國外還有較大差距；高蛋白型品種較少；今后需加強大豆產(chǎn)量和品質(zhì)育種進程，尤其是加強高蛋白型大豆品種的育種能力。黑龍江省骨干親本基本上都是主栽品種，雖有地方品種、國外血緣品種等，但所占比重較少，應(yīng)拓寬多樣種質(zhì)資源的利用。各個選育機構(gòu)之間應(yīng)加強合作，尤其科研院所和高校之間的合作，有利于突破大豆品種產(chǎn)量和品質(zhì)的瓶頸。