抗旱节水高产稳产广适小麦品种的选育

张俊灵　闫金龙　张东旭　孙美荣　霍成斌　常海霞

摘要 根據我国北方麦区气候、生态、生产条件复杂多变的特点，确立育种目标为选育抗旱节水高产稳产广适小麦新品种。通过对北部和黄淮两大麦区优异种质材料的鉴定和利用，融汇两大麦区优异目标基因；后代选育采用水旱交叉选育法，为不同生态类型品种的选育创造了条件，实现了自然选择、人工选择和定向培育的有机结合；品种鉴选应用抗旱节水鉴定评价体系新方法，克服了抗旱节水与高产、高产与稳产广适难以结合的技术难题，实现了抗旱节水高产稳产品种的有效鉴选。在同一育种系统中用同一组合育成长6359和长4738 2个国审小麦品种；长6359适宜国家黄淮冬麦区旱地种植，长4738适宜国家北部冬麦区水地种植，适种区域横跨黄淮和北部两大麦区的旱地和水地；长6359旱作丰产性好、抗逆性强、稳产适应性广；长4738丰产潜力大、节水性好、稳产广适。因此，该方法实现了抗旱节水与高产稳产的有机结合。

关键词 抗旱节水；稳产广适；选育；长6359；长4738

中图分类号 S512.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）01-0031-04

Breeding of the New Wheat Varieties with Drought Resistance， Water Saving， High Yield， Stable Yield and Wide Adaptation

— Taking Chang6359 and Chang4738 as the Research Cases

ZHANG Junling， YAN Jinlong， ZHANG Dongxu et al

（Millet Research Institute， Shanxi Academy of Agricultural Sciences， Changzhi， Shanxi 046011）

Abstract According to complex climate， ecology and production condition in north China， we established that the breeding objective was wheat varieties with drought resistance， water saving， high yield， stable yield and wide adaptation. Though identifying and using the excellent germplasm materials in north China and HuangHuai area， particular genes were mixed together. Hybrid descendant were selected by cross selection in both irrigated field and dry field， which integrated natural selection， artificial selection and directive breeding organically. Droughtresistant and watersaving appraisal and evaluation system were applied to select new varieties， which solved the technical problems of combining wheat highyield with droughtresistance and watersaving， as well as wheat highyield with stableyield and wideadaptation. The two national authorized wheat varieties Chang4738 and Chang6359 were bred by one cross combination of the breeding platform. Chang6359 was suitable to be planted in winter wheat regions of HuangHuai dryland， while Chang4738 was suitable to be planted in winter wheat regions of north China irrigated land；their suitable regions included the dryland and irrigated land of two winter wheat regions of HuangHuai and north China. Chang6359 showed high yield in dryland， great resistance to unfavorable conditions， stable yield and wide adaptation；while Chang4738 showed highyield potential， water saving， stable yield and wide adaptation. Therefore， this method realized the combination of drought resistance， water saving， high yield and stable yield.

Key words Drought resistance and water saving；Stableyield and wide adaptation；Breeding；Chang6359；Chang4738

北方冬麦区是我国小麦的主产区，干旱缺水是影响我国北方麦区小麦生产发展的最大限制因子，如山西、陕西、河北、甘肃、宁夏、豫西的一些地方十年九旱，严重制约了小麦产量的提高。抗旱节水高产稳产广适小麦新品种的选育是克服干旱增加小麦产量的主要措施。小麦的抗旱性、丰产性、稳产性是受多基因控制的数量性状，其遗传背景十分复杂。在育种过程中，采用何种方法使之有效地结合，并能得到充分有效地选择是实现抗旱节水高产稳产小麦育种目标的关键。我国传统的育种方法强调杂种后代的培育条件必须同育种目标相协调[1]，其选择效率低下。在长期的育种实践中，笔者探索应用水旱交叉选育等方法[2]，育成了晋麦63号、长6878、长6154、长6359、长4738等11个适应不同生态区（北部和黄淮麦区）和不同生产条件（旱地和水地）种植的小麦新品种，其中晋麦63号、长6878、长6154、长4640、长6359、长4738共6个品种同时通过国家审定。晋麦63号和长6878分别于2002和2006年获山西省科技进步一等奖；长6359和长4738于2015年获山西省科技进步二等奖。长6878从2004年至今一直为国家北部冬麦区和山西省中部冬麥区旱地区试对照品种。长4738于2008—2014年为山西省中部水地区试对照品种。该试验以长6359和长4738的选育为例，研究总结抗旱节水小麦品种选育技术，以期为抗旱节水高产稳产广适小麦新品种的选育提供一定的参考和借鉴。

1 选育目标及思路

1.1 选育目标

根据山西及我国北方冬麦区小麦的生态、生产条件和市场经济发展的要求，确立总体目标是选育抗旱节水性好、丰产潜力大、稳产性好、适应性广的小麦新品种。

1.2 选育思路

小麦品种长6359和长4738从1996年开始做杂交、后代选育、新品系鉴选、参加各级区域试验。

需解决的关键技术有2点：一是抗旱节水与高产有机结合。抗旱节水与高产是小麦育种的主要目标，但抗旱节水与高产常常是一对矛盾，在育种中往往难以有机地结合在一起；抗旱节水的品种往往丰产潜力不大，而高产品种则往往抗旱节水性差。二是高产与稳产广适有机结合。小麦对生态区和生产条件的反应较为敏感，尤其是高产品种往往对生态和生产条件要求比较高，适应性较差。如何解决这两对矛盾，选育出既抗旱节水又高产、既高产又稳产适应性广的小麦新品种，是实现小麦育种突破的关键，也是小麦育种中要解决的关键技术。为此，该研究在各个环节进行了统筹设计，技术路线见图1。

2 选育过程

2.1 亲本选育

山西省农业科学院谷子研究所利用地处北部晚熟冬麦区南边，临近黄淮中熟冬麦区，兼具两区气候生态特点的独特地理优势，广泛征集两大麦区优异种质资源1 500多份。通过田间和室内的综合评鉴，筛选出具有抗旱、节水、丰产、抗病、优质等优异特性的材料作为中心亲本加以利用。

根据育种目标的要求，对鉴选出的优异种质材料进行分类，选用抗旱性强、节水性能好、丰产性好、抗病性强、综合农艺性状突出的优异材料作为中心亲本，确定抗旱节水×高产、矮秆抗倒×高产、抗冻抗病×高产、优质×高产等多种杂交组配模式进行大量组配。从20世纪90年代以来，每年做600～800个组合，创造了一大批抗逆性强、丰产性好的中间材料，为两大麦区优异目标性状基因的融合奠定了丰富的物质基础。

1996年夏做杂交组合635个，包括育成品种长6359和长4738的亲本组合。选用多穗、株高适中、丰产性强、籽粒商品性好的中间材料82230-6做母本，抗旱、抗病、灌浆快、落黄好、分蘖力强的中间材料94-5383做父本（该品种于2001年通过山西省审定），获得25粒杂交种子。该组合除融有包括胜利麦（美）、早洋麦（美）、苏早1 号（苏）、碧玉麦（澳）、山前（苏）等外源遗传基质，还融有北农大抗220（中国农大）的抗病源[3]，其遗传基础非常丰富，使北部晚熟冬麦区（以平遥小白麦为主系）和黄淮中熟冬麦区（以蚂蚱麦为主系）的优异基因融汇在一起，为实现育种目标性状的有效组合奠定了物质基础。

2.2 杂交后代的选育

采用水旱交叉选育法选育杂交后代（图2）。

2.2.1

1996—1997年 F1代。将635个组合的杂交种子（F0代）按组合种于水地选种圃。对其株、叶型结构、丰产性、抗逆性、杂种优势等性状，按“特好、好、中、差”分为“1、2、3、4级”进行评价，其中鉴评为1级的组合有15个。组合“82230-6/94-5383”的植株生长健壮、穗大粒多、灌浆落黄好、杂种优势强。

2.2.2

1997—1998年 F2代。F2代种于水地选种圃。将该组合作为重点组合加大了种植群体，种植1 500株，使其强分离世代的各种基因型得到了较好的表达和选育。经田间反复观察比较，筛选出19个表现突出的优良单株，通过室内对其籽粒、品质、茎秆特性考评决选17个单株。

2.2.3

1998—1999年F3代。选择2株典型薄旱生型单置于旱地选种圃，其余15株分别置于水地和旱地选种圃。水地条件下重点考察其抗倒性、抗病性、丰产性等；旱地条件下侧重考察其抗旱性、抗冻性和旱作丰产性；水旱2种条件下综合考察其稳产适应性；室内考察其籽粒性状和品质。通过水地、旱地和室内综合考察评鉴，筛选出13株优良单株（水地6株、旱地7株）。

2.2.4

1999—2000年F4代。将13个优良单株分别置于水、旱地2种条件下同时选育，方法同F3代，筛选出7株优良单株（水地4株、旱地3株）。

2.2.5

2000—2001年F5代。选择其中1株典型的薄旱生型单置于旱地选种圃，1株典型的肥水型单置于水地选种圃，其余5株分别在水、旱地2种条件下同时选育。与低代不同的是F5代加大了种植密度。田间鉴评发现，水、旱两边属同一株系的01-4735（水地选种圃号）和01-6355（旱地选种圃号）、01-4738（水地选种圃号）和01-6357（旱地选种圃号）、01-4822（水地选种圃号）和01-6442（旱地选种圃号），以及旱地条件下的01-6359（旱地选种圃号）4个株系性状已趋于稳定，且综合性状表现优异，稳定系收获后，在室内对其粒色、粒质、饱满度和商品性进行了考察。

2.3 出圃稳定系的鉴选

应用抗旱节水评价体系将育成品系分别置于水、旱地2种条件下鉴选。旱地条件重点考察其在旱作条件下的抗旱性、抗冻性、丰产稳产性；水地条件重点考察其在灌溉条件下的节水性、抗病性、抗倒性和丰产潜力。

2001—2002年在水、旱地2种条件下，对稳定出圃的79个新品系进行了鉴定。其中01-6359和01-4738在水地和旱地2种条件下都表现非常突出。01-6359幼苗生长势强、分蘖成穗多，株高80 cm左右；穗层厚，穗呈纺锤型，穗粒重高；抗旱、抗冻；灌浆落黄好，熟期较早。旱地鉴定平均产量5 787.0 kg/hm2，比相邻对照晋麦53号增产24.5%，居第1位；水地鉴定平均产量7 680.0 kg/hm2，比相邻对照京冬8号增产18.9%，居第2位。01-4738株高75 cm左右，茎叶挺秀，抗倒能力较强；产量三要素协调居高；穗层整齐，穗呈长方形，籽粒商品性好。旱地鉴定平均产量5 584.5 kg/hm2，比相邻对照晋麦53号增产20.2%，居第2位；水地鉴定平均产量8 467.5 kg/hm2，比相邻对照京冬8号增产31.1%，居第1位。

在品系鉴定筛选中，除对参试品系在水、旱地2种条件下的产量和综合农艺性状进行鉴选外，还对参试品系的幼苗反复干旱存活率[4-5]、全生育期抗旱指数[4，6]、产量-水分高效利用指数[7]等抗旱、节水指标进行了测定。其中幼苗反复干旱存活率=（第1次干旱存活率+第2次干旱存活率）/2、全生育期抗旱指數（修订式）=（某品种旱地产量/对照种旱地产量）×（某品种抗旱系数/对照种抗旱系数）、产量-水分高效利用指数=（某品种干旱处理产量/对照种旱地产量+某品种灌水处理产量/对照种水地产量）/2。公式中对照种旱地产量为所有参试品种干旱处理的平均产量，对照种水地产量为所有参试品种灌水处理的平均产量。

经测定，01-6359的幼苗反复干旱存活率为72.2%，抗旱指数为1.215，产量-水分高效利用利用指数为1.171；01-4738的幼苗反复干旱存活率为59.1%，抗旱指数为1026，产量-水分高效利用指数为1.210。

3 区域试验

根据新品系在鉴定和品比试验的产量结果、综合农艺性状、抗旱节水性、抗病性、抗倒性等鉴定结果，合理安排品种参加省或国家级区域试验。其中，01-6359定名为长6359，而01-4738定名为长4738。

长6359于2003—2006年先后参加并通过了山西省中部旱地、南部旱地和国家黄淮旱地区试。2005年9月通过山西省审定，审定编号为晋审麦2005005。2007年1月通过国家审定，审定编号为国审麦2006019。适宜国家黄淮冬麦区和山西省冬麦区广大旱地种植。

长4738于2004—2005年参加并通过了国家北部冬麦区水地区试和生产试验。2007年1月通过国家审定，审定编号为国审麦2006024。适宜国家北部冬麦区广大水地种植。

4 新品种特性

4.1 长6359与国内外同类品种的比较

将长6359与当前国家黄淮冬麦区旱地主推品种晋麦47号和国家北部冬麦区旱地主推品种长6878进行了多年多点的全面比较（表1），结果显示长6359在丰产性、稳产适应性等方面显著优于晋麦47号和长6878。

4.1.1

丰产性比较。在国家和山西省4年9组次的旱地区试和生产试验中，长6359的平均产量为3 067.5～5 616.0 kg/hm2，比对照平均增产6.0%～16.9%，在9组次试验中有7组次产量居第1位。

4.1.2

稳产适应性比较。与国家和山西省区试对照品种晋麦47号和长6878相比，长6359在4年9区组74个点次的试验中，增产点率达90.5%；与试点年度均值比，适应度达93.2%。在不同生态试点、不同生产条件，不同气候年型中均表现出良好的旱作丰产性和稳产适应性。长6359通过了国家和山西省3个不同区组试验跨区审定，适宜在国家黄淮冬麦区和山西省冬麦区广大旱地种植。

4.1.3

抗逆性比较。国家2年小麦区试抗旱性鉴定结果显示，长6359的抗旱指数分别为0.983 7和0.966 8，抗旱性与对照晋麦47号相当。课题组抗旱、节水性鉴定结果显示，幼苗反复干旱存活率72.2%，抗旱指数为1.215 0，产量-水分高效利用指数为1.171，抗旱、节水性达强或极强标准。山西省区试抗病接种鉴定结果显示，长6359对条中29号、31号免疫，对条中30号高抗，对条中32号、叶锈和白粉中感，抗病性优于对照晋麦47号。陕西合阳县农技中心植保站对当前国家黄淮麦区18个主推品种腥黑穗病接种进行鉴定，结果显示长6359是唯一一个对腥黑穗病表现免疫的品种[8]。王建军等[9]于2006—2009年在临汾和襄汾2个试验基地对国审和省审的9个品种进行抗旱节水、丰产性和生态适应性研究，结果显示长6359的丰产性、稳产性是9个品种中表现最好的品种，其抗旱指数为1.090 0，水分利用效率（旱胁迫条件下）为7.73 kg/（mm·hm2）。

4.2 长4738与国内外同类品种的比较

将长4738与国家北部冬麦区对照品种京冬8号和近几年该区组通过国家审定的几个新品种进行比较，结果显示长4738的丰产性、稳产性不仅显著优于对照品种，而且优于近几年该区组通过国家审定的新品种（表2）。该品种的育成打破了山西省中部麦区无自育国审水地品种的局面[10]，并于2008—2014年被山西省农作物品种审定委员会确定为山西省中部水地区试对照品种。

4.2.1

丰产性比较。长4738与我国北部冬麦区水地区试对照品种京冬8号相比，区试平均产量为7 129.5 kg/hm2，比对照平均增产10.2%，2年均达极显著水平，分居第1、2位；生产试验平均产量为6 822.9 kg/hm2，比对照平均增产159%，居第1位。长4738是近几年国家北部水地区试中比对照增幅最大的品种，其中2004年在新疆农一师农科所试点的产量高达10 582.5 kg/hm2，比对照京冬8号增产379%，创国家区试单产最高纪录。

4.2.2

稳产适应性比较。在2年3区组27个点次的试验中，长4738共有2组次居第1位，1组次居第2位，增产点率达88.9%，适应度达92.6%；区试中品种离优度2年均为最小，平均为587.5；年份间和地点间的稳产适应性最好。

4.2.3

抗旱节水性比较。据课题组抗旱节水性鉴定，长4738的抗旱指数为1.026 0，产量-水分高效利用指数为1210。抗旱节水性显著优于对照京冬8号。

5 选育技术要点

（1）目标性状基因的组建是实现有效选择的基础。广泛征集两大麦区优异种质资源，根据育种目标要求，进行大量组配，融汇北部和黄淮两大麦区优异基因，是实现目标性状有效组合的前提和基础。

（2）水旱交叉选育法为选育不同生态系列化小麦品种创造了条件。水旱交叉选育法改变了在单一环境条件下选育后代的传统做法，创造了育种环境条件的多样化，使杂种基因型的各种性状在不同环境条件下得以充分表达，为准确有效的鉴别和选择创造了条件。同时，该方法也使杂种基因型在自然和人为创造的不同生境条件下同时交替选育，实现自然选择、人工选择和定向培育的有机结合，加大选择压力和频率，提高选择效率。

（3）抗旱节水评价体系方法的应用实现了抗旱节水高产稳产品种的有效鉴选。在品系鉴定筛选中采用水、旱地同时鉴定的方法，不仅可以对参试品种在不同生态生产条件下的抗逆性、丰产性和稳产适应性进行鉴定筛选，而且可对参试品种全生育期的抗旱性和节水性进行鉴定，结合品种苗期的抗旱性，可实现抗旱节水高产品种的有效鉴选。

参考文献

[1] 王恒立.改进小麦育种方法的探讨[J].中国农业科学，1987，20（6）：1-9.

[2] 孙美荣，李岩华，张俊灵，等.水旱交叉选育抗旱高产小麦新品种的研究[J].华北农学报，1999，14（4）：7-11.