航天诱变甜菜单胚新品种航甜单0919的选育

2015-11-25王华忠吴则东王茂芊王丛玲朱东顺肖春山何群

中国糖料 2015年3期

王华忠，吴则东，王茂芊，王丛玲，朱东顺，肖春山，何群

（1.黑龙江省普通高等学校甜菜遗传育种重点实验室/黑龙江大学，哈尔滨150080；2.中国农业科学院甜菜研究所/黑龙江大学农作物研究院，哈尔滨150080；3.中国农业科学院北方糖料作物资源与利用重点开放实验室，哈尔滨150080；4.山东省轻工农副原料研究所，高密261500）

王华忠1，2，3，吴则东1，2，3，王茂芊1，2，3，王丛玲1，2，3，朱东顺4，肖春山1，2，3，何群4

利用航天育种卫星搭载的甜菜单胚雄性不育系和二倍体品系，从材料中找到优良的变异株，利用变异株配制了8个杂交组合，从中筛选出优良杂交组合甜航单0919。甜航单0919是我国首个利用航天诱变技术研制的二倍体单胚杂交种，杂种优势强，丰产性好，含糖率高，较抗褐斑病和根腐病，克服了单胚品种含糖低、抗性差的缺点。

甜菜；新品种；航天诱变；选育

欧美诸国早在20世纪70年代就已普及种植甜菜单胚品种。我国对甜菜雄性不育品种的选育和利用较晚，于20世纪70年代初期才开始进行这方面的研究。随着甜菜纸筒育苗移栽面积不断扩大以及机械化精密播种和机械化收获程度不断提高，甜菜生产愈加迫切需要优良的甜菜单胚品种。多年来的甜菜生产实践表明，从国外引进的甜菜单胚品种，根产量虽然较高，但抗病性差，含糖率低，给制糖企业造成严重损失。因此，研究快速高效育种技术，加速国产甜菜单胚品种育成，是甜菜育种突破瓶颈的关键。

甜菜雄性不育单胚二倍体杂交组合甜航单0919，就是以高效育种技术为手段，以优异亲本创新为基础，经过在不同试验环境下鉴定而选育出的优良单胚组合。

1 杂交组合亲本及选育过程

1.1 杂交组合亲本来源

2006年承担国家航天育种工程课题“实践八号育种卫星搭载材料—诱变甜菜高产高抗等特性的航天育种研究（编号2006HT100179）”，2006年9月，我国第一颗航天育种卫星“实践八号”首次搭载了全国数量最多种类最全的各类诱变载体在太空翱翔了15d，于10月中旬返回地面。其中搭载了不同类型的8份甜菜种子，均为经过10余年选择的甜菜优良品系，10月26日在海南三亚播种，南繁培育母根，当年就发现个别品种的植株叶片稍有变异。其中甜研单胚材料HT8-86是经过多年改良选择的甜菜单胚保持系。

2007年1月28日到海南收获8份材料母根，空运到所内窖藏越冬，4月末栽植，观察航天诱变对甜菜采种性状变异的影响。在甜研单胚HT8-86的采种田里发现了2株突变不育株，标记为HT8-85CMS，种子单独收获，分别在当年南繁培育母根。收获时在HT8-86和HT8-85CMS群体里分别发现了20株和24株根体肥大，根形较好的母根。

2008年4月将HT8-86和HT8-85CMS的48株母根成对配制组合采种，调查发现不育系100%不育，单胚率98%。同时，2008年田间生育期调查表明，航天材料HT8-86与对照比较，叶绿素含量一直表现较高，并且达到了5%的显著差异，说明对于增强光合作用，提高生物产量具有较好的预期。此外，航天育种材料二倍体品系TH5-207也表现不俗，根体大，根形整齐。因此，2009年以突变单胚不育系TH8-85 CMS为母本分别配制了8个杂交组合，从中筛选出优良杂交组合甜航单0919。

1.2 杂交组合配制与选育经过

杂交组合甜航单0919为二倍体甜菜单胚杂交组合，是由航天诱变的甜菜单胚保持系HT8-86而获得的突变单胚细胞质雄性不育系TH8-85 CMS为母本，以航天诱变处理的二倍体多胚品系TH5-207为父本按4∶1比例杂交而成。制种时只收获母本雄性不育系的单胚种子，生产上利用其杂交一代优势。甜菜原种不育系和保持系按3∶1制种。于2009年配制杂交组合，2010年进行多点小区试验，2011—2012年参加黑龙江省区域试验，2013年参加黑龙江省生产示范试验。2014年通过黑龙江省农作物品种审定委员会审定命名。

杂交组合甜航单0919的母本材料，具有美国单胚甜菜血统。20世纪80年代引进时极不抗病，含糖率很低，严重感染褐斑病与根腐病。经过采取同步核置换技术，利用国产高糖抗病多胚O型系（保持系）作为父本对引入的甜菜单胚雄性不育系及O型系进行同步改良，导入高糖和抗病基因，经过多代回交选择后，单胚二系抗褐斑病和根腐病能力明显提高，含糖率超过原亲本3～4度，具有较好的丰产性和适应性。通过航天诱变后，采种田里发现的突变不育系TH8-85 CMS表型性状非常稳定，经济性状优良，具有非常好的育种潜力。

杂交组合甜航单0919的父本二倍体品系TH5-207，是国外高产材料与国内高糖抗病材料杂交的后代，经多年选择，产质量性状较好，通过航天诱变后，选择含糖率提高明显，抗病性增强，根体大，根头小的个体组成轮回群体。

2 杂交组合产质量鉴定结果

2.1 小区鉴定结果

甜航单0919于2010年在所内试验区（重病地）和所外试验点（呼兰果园村非病地）、齐齐哈尔市郊区进行了3点小区鉴定试验，试验采用随机区组设计，2行区、4次重复，行长10m，株距25cm。结果（表1）表明，所外农村试验地及齐齐哈尔市郊区试验地病害较轻，根产量和含糖率均较高，所内试验区根腐病与褐斑病较重，因而根产量和含糖率都明显降低，3点平均根产量43972.9kg/hm2，比对照甜研309提高14.2%，含糖率16.7%，高于对照0.4度，产糖量7422.1kg/hm2，高于对照16.8%，褐斑病感染为1～2级，与对照持平，根腐病感染在5%以下。

2.2 黑龙江省区域试验结果

甜航单0919在2011—2012年的全省2年区域试验中（表1），区域试验结果平均根产量52205.0 kg/hm2，比对照品种提高3.0%；含糖率17.0%，高于对照0.5度；产糖量8912.8 kg/hm2，比对照品种提高6.6%。

2.3 黑龙江省生产示范试验结果

甜航单0919在2013年全省5点生产示范试验中（表1），表现比较突出，在根产量、含糖率、产糖量3个指标上均超过了对照品种。平均根产量50434.8 kg/hm2，比对照品种提高8.7%，含糖率17.0%，比对照提高1.3度，产糖量8463.2 kg/hm2，比对照提高18.1%。

表1 航甜单0919各试验鉴定结果

3 品种特征特性及栽培技术要点

3.1 品种特征特性

甜航单0919为二倍体甜菜，单胚高糖型，母本单胚雄性不育系TH8-85 CMS丰产性状较好，父本二倍体品系TH5-207抗病性强，含糖率高，F1为二倍体单胚杂交种，杂种优势强，丰产性好，含糖率高，较抗褐斑病和根腐病，克服了单胚品种含糖低、抗性差的缺点。幼苗期胚轴颜色为绿色，繁茂期叶片为舌形、叶片颜色绿色，叶丛斜立。叶柄较细，叶柄长22～28cm，叶长17～25cm，叶宽13～17cm，株高55～59cm，繁茂期叶片数为26～30片；根形为楔形，根头较小，根沟较浅，根皮白色，根肉白色。属于中晚熟类型，生长期为150～170d。

品质分析结果：2012、2013年检测，块根含糖率分别为16.8%和17.0%，比对照分别提高1.0、1.3度。3年田间发病鉴定结果：褐斑病1～2级；根腐病发病率3.0%～4.9%。在适宜种植区生育日数为150d左右，需≥10℃活动积温3100℃左右。

对甜航单0919生产种采种田调查，母本采种株型大多为混合型或单茎型，父本采种株以混合型为主，花粉量大。株高相当，花期相遇。

母本：二倍体单胚不育系，不育率99%，单胚率98%。一年生株高55～60cm，二年生甜菜株高120～130cm，结实高度25～30cm，结实密度较好（26～31粒/10cm），采种株种子结实部位低，种子产量较高。单胚种子形状扁平，干种球千粒重为16～18g。

父本：二倍体多胚品系，一年生株高55～60cm，二年生甜菜株高130～140cm。

3.2 栽培技术要点

⑴合理轮作，精细整地：甜航单0919适宜在黑钙土及苏打草甸土地区种植。生产中应制定合理的轮作制度，确保轮作年限，避免重茬和迎茬；秋季深翻、深松，并结合整地增施有机肥和化肥，使土壤疏松、土质肥沃。

⑵栽培方式、密度：东北甜菜生产区，栽培方式采用垄作或平作均可，适宜纸筒育苗移栽和机械化精量点播，保苗株数6.8万株/hm2～7.0万株/hm2。

⑶施肥方法及公顷施肥量：对下年种植甜菜的地块，应于当年秋季进行深翻、深松，每公顷施肥量为农家肥30t、二铵、尿素等化肥600kg。

⑷田间管理及收获：东北甜菜生产区的适宜播期为4月下旬到5月上旬，各地应因地制宜，适期早播，确保苗全、苗齐、苗壮；及时进行田间中耕除草管理。春播出苗后，注意防治黑绒金龟子，象鼻虫，生育期间防治地老虎、甜菜夜蛾等害虫。收获适期北方为9月末至10月初。

4 适宜种植地区及制种技术

4.1 品种适宜地区

根据生产示范试验结果，甜航单0919适宜在黑龙江省佳木斯、绥化、牡丹江、哈尔滨等甜菜产区种植。

4.2 制种技术

甜航单0919杂交组合制种时，父本和母本分别培育母根，母本单胚雄性不育系与父本二倍体品系按4∶1比例栽植，要确保父母本花期一致，加强肥水管理，特别是在开花初期一定要大水灌溉1次，有利于充分授粉，提高种子发芽率。开花授粉结束以后，从田间拔除父本，以防止收获时种子混杂。原种制种田按不育系与保持系比例3∶1栽植，制种地按照原种和生产种采种要求，实行严格隔离等，以保证种子质量。

5 讨论

目前我国甜菜种子市场基本上被国外育种公司所垄断，如德国的KWS、瑞士的先正达以及法国的塞斯范德哈维[1]，国产甜菜品种已经不足5%。造成这一问题的主要原因是我国甜菜科研投入不足，育种技术相对落后以及种质资源匮乏。因此，要想让我国的甜菜育种事业与世界大公司的差距逐步缩小，航天育种技术就是一个很好的选择。我国航天育种事业目前在世界上也处于领先的地位，近些年来取得了很大的成绩，如水稻[2]、林业[3]、药用植物[4]、园艺植物[5]、微生物[6]以及烟草[7]等等的育种上都取得了显著的成绩。目前在甜菜航天育种上已经开展了研究[8]，并且已经育成了航天新品种。甜菜航天新品种的育成使国产甜菜品种增强了竞争力，是甜菜育种上的一个新的突破。

[1]张辉，王华忠.甜菜航天诱变SP3代育种材料不同时期同工酶差异性研究[J].中国糖料，2011（1）：31-33.

[2]王慧，张建国，陈志强.航天育种优良水稻品种华航一号[J].中国稻米，2003（6）：18.

[3]马建华，赵广球，杨正辉，等.航天育种及其在林业上的应用前景[J].山东林业科技，2005（3）：76-77.

[4]李金贵，谷文英，朱奎，等.航天育种及其在药用植物上的应用展望[J].中兽医医药杂志，2006（4）：15-17.

[5]韦明兵，韦瑞霞.航天育种及其在园艺植物上的应用[J].广西园艺，2008（3）：62-64.

[6]马成，马伟超，安建平，等.我国微生物航天诱变育种的应用及研究进展[J].湖南农业科学，2012（19）：5-8.

[7]龚一耘，戢沛城，牟方生，等.航天育种技术在烟草杂交育种中的应用与展望[J].现代农业科技，2011（1）：100-101.

[8]卞桂杰，张景楼，黄淑兰，等.我国航天育种现状及甜菜诱变育种前景[J].中国甜菜糖业，2006（4）：23-25.

[9]刘乃新，吴则东，王华忠.航天诱变对甜菜生殖生长期几种激素含量的影响[J].中国糖料，2010（2）：20-22.

Breeding of New MonogerMSugarbeet Variety HTD0919 by Spaceflight Mutation

WANG Hua-zhong1,2,3,WU Ze-dong1,2,3,WANGMao-qian1,2,3,WANG Cong-ling1,2,3,ZHU Dong-shun4,etal
(1.Key Laboratory of SugarbeetGenetics&Breeding/Heilongjiang University，Harbin 150080；2.Sugarbeet Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Crop Academy of Heilongjiang University，Harbin 150080;3.Key Laboratory of Northern Sugar Crop and Resources Utilization，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Harbin 150080；4.Research Institute of Light Industry,Agriculture and Sideline Raw Materials of Shandong Province,Gaomi261500)

The excellent variant individuals were screened froMspace-mutated seeds ofmonogerMmale sterility lines and diploid lines carried by space-flown breeding satellite.They were used tomake 8 cross combinations with HTD0919 as the best.HTD0919 was the first diploid monogerMsugarbeet hybrid by the space mutation technology.The results froMHeilongjiang regional and production trials show that HTD0919 has strong heterosis, good yielding ability,high sugar content,and high resistance to leaf spot and root-rot diseases.It has overcome the probelems of low sugar contentand disease susceptibility connected tomonogerMsugarbeets.

sugarbeet;newmonogerMvariety;spaceflightmutation;breeding

S566.303

1007-2624（2015）03-0004-03

10.13570/j.cnki.scc.2015.03.002

2014-10-19

国家航天育种工程项目（2006HT100179，2006-2010）：实践八号育种卫星诱变甜菜高产高抗等特性的航天育种研究；国家甜菜产业技术体系建设项目东北区育种岗位专家（CARS-210104，2011-2015）。

王华忠（1957-），男，辽宁省西丰县人，研究员，博士生导师，从事甜菜遗传育种研究，Email：wwhhzz0451@sohu.com