高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)小麥新品種寧麥9號的選育研究

物種資源是繁殖的基礎(chǔ)。國內(nèi)外育種實踐表明,一個突破性優(yōu)良品種的育成有賴于關(guān)鍵性優(yōu)異基因(種質(zhì))的發(fā)現(xiàn)和利用,而一個優(yōu)異基因(種質(zhì))資源的合理利用常常會導(dǎo)致一系列優(yōu)良品種的誕生。例如,江蘇里下河地區(qū)農(nóng)科所利用St1472/506的優(yōu)良農(nóng)藝性狀改良揚麥4號的豐產(chǎn)性和抗倒性,育成了著名的小麥品種揚麥5號和揚麥158。據(jù)朱有朋等報道,河南省審定的183個小麥品種中有75個小麥品種含有豫麥2號的血緣,豫麥2號已成為河南省小麥育種利用率最高的骨干親本。由此可見,小麥優(yōu)良種質(zhì)在育種中發(fā)揮了十分重要的作用。寧麥9號是江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所育成的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病弱筋小麥品種,1997年通過江蘇省農(nóng)作物品種審定委員會審定。由于該品種豐產(chǎn)性好、弱筋品質(zhì)穩(wěn)定,很快成為江蘇省主推的弱筋小麥品種,并于2000年列入國家科技跨越計劃項目,1999-2010年累計推廣面積90.3×104hm2。同時,寧麥9號被多家育種單位作為親本廣泛利用,先后育成了10個小麥新品種及多個苗頭性新品系,這表明寧麥9號既是優(yōu)良品種又是優(yōu)良種質(zhì)。為此,本文分析了寧麥9號產(chǎn)量水平和特征特性、高產(chǎn)生理基礎(chǔ)、遺傳特點,追溯具有寧麥9號親緣,并且通過國家或江蘇省審定的10個小麥優(yōu)良品種的系譜,剖析了寧麥9號遺傳基礎(chǔ)及其衍生品種重要性狀的遺傳來源,旨在為今后寧麥9號的利用及小麥遺傳改良提供依據(jù)和參考。1選擇適用的品種寧麥9號在1995-1997年江蘇省淮南片小麥良種區(qū)域試驗中,兩年平均產(chǎn)量6644.7kg/hm2,比對照揚麥158增產(chǎn)10.7%;在1997年生產(chǎn)試驗中,平均產(chǎn)量6828.8kg/hm2,比對照揚麥158增產(chǎn)5.4%。該品種春性,中熟。幼苗半直立,葉色深綠,葉片較窄。幼穗分化較早,抗寒性較強。株型緊湊,株高85cm,莖稈較細,抗倒性偏弱。穗長方形,長芒,穗長8~9cm,小穗排列較密,每穗小穗數(shù)18~20個,其中不孕小穗1個,中部小穗結(jié)實3~4粒,全穗結(jié)實40~45粒。籽粒色澤淡紅偏黃,橢圓飽滿,粉質(zhì),千粒重32~34g。容重785g/L,籽粒粗蛋白含量10.6%,濕面筋含量19.3%,面團吸水率53.3%、穩(wěn)定時間1.5min。高抗梭條花葉病,中抗赤霉病,中感白粉病和紋枯病,感葉銹病,耐濕性好。2寧麥9號的高產(chǎn)優(yōu)勢張恒敢等認為,寧麥9號具有3個突出特點:一是株型好,葉片狹長,與主莖夾角較小,群體光層的立體分布合理,單株綠葉數(shù)多,綠葉面積大,綠色葉面積持續(xù)期長,有利于灌漿期的光合作用和物質(zhì)積累;二是成穗率高,穗發(fā)育進程快,越冬后很快進入拔節(jié)期,大分蘗迅速生長,小分蘗迅速消亡,容易獲得較高的穗數(shù),成穗數(shù)比揚麥158高55.5×104/hm2;三是每穗粒數(shù)多,穗發(fā)育時間較長,有利于形成大穗,每穗粒數(shù)平均比揚麥158高6粒。姚國才等證實了寧麥9號的高產(chǎn)優(yōu)勢主要表現(xiàn)為分蘗成穗數(shù)多、小穗小花結(jié)實率高、每穗實粒數(shù)多。施大偉等研究表明,在旗葉自然衰老過程中,特別是中后期,寧麥9號過氧化物酶(POD)活性上升速度較慢,O2-累積緩慢,葉片不易早衰。孫磊等研究認為,寧麥9號類囊體膜在光脅迫下的葉綠素含量和膜脂不飽和指數(shù)(IUFA)較高,PSⅡ電子傳遞活性較高,表明寧麥9號光合優(yōu)勢強,光合速率高,對光脅迫具有更高的抗性。此外,寧麥9號還具有較高的水分利用率和較強的抗旱性。3寧麥9號的主要遺傳特征3.1寧麥9號的遺傳穩(wěn)定性姚金保等[8~10]利用8個小麥品種(寧麥8號、寧麥9號、揚麥158、揚麥9號、高優(yōu)503、濟南17、鄭9023和豫麥18)雙列雜交F1及其親本資料,研究了小麥產(chǎn)量性狀的遺傳,結(jié)果表明,寧麥9號的不孕小穗數(shù)(負向效應(yīng))、主穗粒數(shù)、小穗粒數(shù)、每穗粒數(shù)、單穗粒重和收獲指數(shù)6個性狀的一般配合力均居8個親本之首,且具有較多控制穗粒數(shù)和收獲指數(shù)遺傳的顯性基因,說明寧麥9號對產(chǎn)量有利的基因位點多,加性效應(yīng)大。筆者利用寧麥9號等7個小麥品種的雙列雜交資料研究了千粒重和每穗粒數(shù)的遺傳,結(jié)果表明,寧麥9號在新的遺傳背景下,表現(xiàn)穗粒數(shù)的一般配合力最好,且具有控制穗粒數(shù)遺傳較多的顯性基因。3.2寧麥9號的遺傳穩(wěn)定性研究姚金保等和張平平等分別以江蘇省育成的7個弱筋小麥品種(寧麥9號、揚麥9號、揚麥13、揚麥15、揚9817、揚輻麥2號、寧麥13),和硬度、蛋白質(zhì)含量、面筋強度和堿水保持力不同的6個常用優(yōu)質(zhì)親本(皖麥48、寧麥9號、寧麥14、豫麥18、揚麥158、鄭9023)雜交F1及其親本資料,研究了蛋白質(zhì)含量和堿水保持力的遺傳規(guī)律。結(jié)果表明,寧麥9號蛋白質(zhì)含量和堿水保持力的一般配合力最好,能夠顯著降低雜種后代的蛋白質(zhì)含量和吸水率,且具有控制蛋白質(zhì)含量和堿水保持力遺傳最多的顯性基因。因此,就軟質(zhì)小麥的選育而言,寧麥9號具有重要的利用價值。在軟質(zhì)小麥育種實踐中,筆者利用寧麥9號或其衍生系作親本,已篩選出9份餅干直徑超過寧麥9號的小麥新品系。3.3小麥品種對小麥抗寒性的影響姚金保等以抗梭條花葉病的寧麥9號及高感梭條花葉病的揚麥5號、揚麥158、寧麥10號為親本,配制正反交組合,在田間病圃鑒定了親本、F1、F2、回交后代對小麥梭條花葉病的抗性表現(xiàn)。結(jié)果表明,梭條花葉病的抗性為細胞核遺傳,受1~2對基因控制,而寧麥9號含有2對抗病基因,抗病性為顯性,感病性為隱性。劉偉華等研究認為寧麥9號對小麥黃花葉病表現(xiàn)穩(wěn)定持久的高抗性,其對黃花葉病的抗性由一對作用力較強的顯性主效基因控制。姚金保等利用不同抗赤霉病小麥品種雙列雜交的F1及其親本,分別以赤霉病病粒率和病小穗率為抗性指標,研究了小麥赤霉病抗性的遺傳。結(jié)果表明,寧麥9號在2種遺傳背景下,均具有較多控制赤霉病抗性遺傳的顯性基因,對于提高其雜交后代的赤霉病抗性有較高的一般配合力。4小麥新品種選育寧麥9號作為優(yōu)異種質(zhì)資源在江蘇省小麥育種中收到了良好的成效,多家育種單位以寧麥9號為親本,采用不同育種方法,先后育成了10個小麥新品種(表1),為小麥品種更新?lián)Q代提供了成果儲備。寧麥9號衍生品種的主要特點有如下3個方面。4.1參試品系產(chǎn)量表現(xiàn)含寧麥9號血緣的10個衍生品種在國家和江蘇省區(qū)域試驗中的平均產(chǎn)量變幅為5060.3~7192.5kg/hm2,平均為6576.6kg/hm2,比對照增產(chǎn)2.4%~13.7%,平均增產(chǎn)5.85%(表1)。每次國家或省區(qū)域試驗平均參試品系11.8個,這10個品種的產(chǎn)量平均位次為2.3,增產(chǎn)點數(shù)占總試點的81.8%,表現(xiàn)出較好的穩(wěn)產(chǎn)性和適應(yīng)性。在生產(chǎn)示范和大面積推廣中,有些品種達到了很高的產(chǎn)量水平。例如,在2008年江蘇省優(yōu)質(zhì)小麥高產(chǎn)競賽活動中,寧麥13小面積實收產(chǎn)量達到8431.4kg/hm2,名列9個參試品種的第1位,獲得江蘇淮南地區(qū)麥王稱號,寧麥14獲得江蘇蘇南地區(qū)麥王稱號,揚輻麥4號的產(chǎn)量也超過8250kg/hm2。自2006年起,寧麥13已成為江蘇省主推的弱筋小麥品種,2007年得到國家科技跨越計劃項目資助,截止2010秋播,寧麥13累計推廣面積達113.9×104hm2,其他品種也正在大面積生產(chǎn)上進行示范和推廣。4.2抗赤霉病基因以寧麥9號作父本與感梭條花葉病的寧麥8號、揚麥158等親本雜交所選育的7個品種,除生選4號外,其余7個品種對梭條花葉病均表現(xiàn)抗至高抗(表1),其抗病基因來自寧麥9號。10個衍生品種對赤霉病的抗性也達到中抗水平,其中生選6號和寧麥16在兩年國家區(qū)域試驗中,經(jīng)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所鑒定,2007和2008年生選6號的赤霉病反應(yīng)級分別為1.94和1.00;寧麥16為2.07和1.15;對照揚麥158為3.17和1.40;抗赤霉病品種蘇麥3號為1.72和1.07,根據(jù)鑒定結(jié)果可知,生選6號的抗赤霉病性已接近蘇麥3號。4.3寧麥16、鎮(zhèn)麥5號、揚麥18號和南農(nóng)1612.8粒尾粒明金16e由表1可見,10個衍生品種在國家和省區(qū)域試驗中的穗粒數(shù)為35.8~44.4粒,平均39.8粒,其中寧麥16、鎮(zhèn)麥5號、揚麥18、揚輻麥4號和南農(nóng)0686的穗粒數(shù)均超過40粒。這些品種的另一個親本寧麥8號、揚麥158等在區(qū)域試驗中的穗粒數(shù)為35粒左右,而寧麥9號為40~45粒。由此可見,除鎮(zhèn)麥8號外,其余9個品種的多粒特性主要來自寧麥9號。5寧麥9號的遺傳基礎(chǔ)寧麥9號是以當(dāng)?shù)剡m應(yīng)性品種揚麥6號為母本,日本品種西風(fēng)為父本,采用改良集團法選育而成。寧麥9號育成后,我們對它進行了配合力、抗病性、耐濕性、品質(zhì)等多方面的研究,在此基礎(chǔ)上確立了其優(yōu)良親本的地位。在寧麥9號的血緣中,有適應(yīng)性強的地方品種如江東門、早熟5號等,又有國外種質(zhì)資源如南大2419、歐柔、西風(fēng)等,集合了農(nóng)藝性狀優(yōu)良、品質(zhì)好、適應(yīng)性廣、配合力高、遺傳基礎(chǔ)廣泛諸多特點,成為江蘇省小麥育種10多年來最優(yōu)秀的親本,為江蘇省小麥育種奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。寧麥9號是一個難得的、可成功利用的優(yōu)異種質(zhì)。育種工作者在小麥育種實踐中往往碰到這樣的難題:一個優(yōu)良的品種或具有優(yōu)異性狀的材料,利用它作為親本進行雜交改良,盡管做了一系列雜交組合,但由于配合力低,在后代中出現(xiàn)不了所期望的優(yōu)異性狀或雖然出現(xiàn)個別優(yōu)異性狀但卻伴隨著其他不良性狀,最終選擇不到期望的小麥新品種。寧麥9號不僅是一個優(yōu)良的小麥品種,而且是一個利用價值極高的親本。利用它作親本其優(yōu)良性狀(豐產(chǎn)性、抗梭條花葉病性、多花多粒性等)易傳遞給后代。當(dāng)然,寧麥9號也存在粒重偏低,莖稈偏細、易于倒伏,中感白粉病和葉銹病等缺點,這些缺點也極易遺傳給子代。寧麥9號的研究和利用給我們提供了許多啟示和值得進一步研究的課題。小麥親本的選配是雜交育種工作的第一步。我們在配置寧麥9號的雜交組合時,對其雙親的遺傳基礎(chǔ)了解不是很清楚。隨著研究的深入,寧麥9號的