利用石4185为骨干亲本培育高产小麦新品种

2018-01-17傅晓艺郭进考刘艳滨史占良单子龙何明琦

种子 2017年12期

傅晓艺，郭进考，刘艳滨，史占良，单子龙，韩然，何明琦

（1.石家庄市农林科学研究院，河北石家庄050041； 2.河北农业大学农学院，河北保定071001；3.石家庄新华区农业农村工作办公室，河北石家庄050000）

小麦是我国主要粮食作物，在粮食生产中占有举足轻重的地位。优良品种的选育和推广利用为我国粮食增产增收发挥了重要作用。骨干亲本是指直接用来培育出一批大面积推广的品种，或由其衍生出许多具有广泛应用价值的亲本育种材料，通常骨干亲本除本身具备综合的优良性状外，还具有高配合力，即易与其他材料杂交育成优良品种［1］。国内外育种实践充分说明，骨干亲本的发掘、创造和评价利用，是实现育种工作突破的关键［2］。小麦骨干亲本合理利用是小麦育成品种的前提和根本关键。詹克慧等［3］利用亲缘系数法对河南省育成小麦品种的骨干亲本进行了分析；刘爱峰等［4］对今年来山东省小麦育种骨干进行了品质评价；李邦发［5］对四川省30年来审（认）定的170个小麦品种的骨干亲本进行了分析。石4185是石家庄市农林科学研究院1983年利用多年研制的小麦太谷核不育基础群体材料，分3年时间将具有不同突出优点的冀植8094、豫麦2号和冀麦26等［6］多个优异亲本进行聚合杂交和轮回选择，并采用“扩源保库”即在高水肥条件下前期肥水满足、后期干旱胁迫以及在不同土质和生产条件下异地交替定向选择的方法培育而成的集节水、高产、抗倒、抗病、耐盐、耐穗发芽等诸多优良性状于一体的冬小麦新品种（图1），1997—2001年先后通过河北、河南、新疆和田地区和国家农作物品种审定委员会审定。2000年被列为河北省海河流域农业综合开发科技新项目，并获国家主要农作物新品种补助，2002年被列为国家科技成果重点推广计划，2003年获河北省科技进步一等奖，2004年荣获河北省省长特别奖和国家科技进步二等奖（证书编号：2004－J－201－2－03－D01）。前人以石4185为试验材料从光合特性、抗氧化水平、水分胁迫和耐盐性等方面做了相关研究［7－14］。本研究以石4185及育成品种为例探讨小麦品种选育中亲本的选择。

1 石4185背景介绍

1.1 主要技术经济指标

1.1.1 抗旱指标

经河北省农科院旱作所、河北农业大学和中科院石家庄农业现代化所多年研究，石4185属一级节水抗旱品种，在0水、2水和4水不同处理中较对照增产10%左右，抗旱和节水指数为1.12和1.15，高产条件下水分利用率达17.1kg／hm2，较生产应用的高产品种高了10%以上；叶片渗透调节能力强，在需水高峰期较抗旱品种和高产品种分别高70.6%和123.1%。

1.1.2 产量指标

河北、河南和国家区试连续多年占第1位，较对照冀麦36、鲁麦14和豫麦21分别增产3.0%、6.21%和8.54%，增产显著。6 670hm2石4185生产应用创全国北方麦区大面积高产纪录（8 289.0kg／hm2）。

1.1.3 抗逆指标

株高75cm左右，根系和茎秆厚壁组织发达，具有极强的抗倒能力，对条中25、28、29、30和31号生理小种均表现免疫，抗赤霉病和根腐病，属一级耐盐品种。

1.2 推广应用情况

据统计，石4185在河北省累计应用面积为283.5万hm2，增产小麦106 305万kg，新增经济效益13.26亿元。2003—2005年3年河北省应用面积149.7万hm2，年种植面积49.9万hm2，3年累计增产小麦56 180万kg，新增产值75 379.2万元，新增经济效益74 745.4万元。节省地下水资源17.01亿 m3。

1.3 推动行业科技进步作用

石4185推广到全国5省（区），实现了小麦大面积节水高产，节本增收，推动了小麦生产的发展；“扩源、保库”节水高产的选种方法，为培育节水高产小麦品种提供了借鉴；石4185连续15年作为国家区试和河北省抗旱鉴定对照品种，为筛选节水高产型品种起到了促进作用，作为优异材料被广泛研究和利用，培育出了一批苗头品系（表1）。

表1 以石4185为骨干亲本育成品种（系）

图1 石4185系谱图

2 育成的小麦新品种产量表现

2.1 石麦14

2003年河北省冀中南水地组冬小麦区域试验结果，平均产量7 098.6kg／hm2；2004年同组区域试验结果，平均产量7 755.2kg／hm2；2003年同组生产试验结果，平均产量7 886.1kg／hm2。

2.2 石麦18

2006—2007、2007—2008年度冀中南水地组2年区域试验平均产量8 092.4kg／hm2，比对照石4185品种增产5.45%。2007—2008年度同组生产试验，平均产量7 838.6kg／hm2，比对照石4185增产7.40%。

2.3 石麦19

2007—2008年度参加黄淮北片B组区试，13点汇总，12点增产，1减产，增产点率92.3%，平均产量8 220.0kg／hm2，比对照石4185增产6.10%，增产极显著，居11个参试品种第3位；2008—2009年度续试，13点汇总，13点增产，0点减产，平均产量8 158.5 kg／hm2，增产点率100%，比对照品种石4185增产6.80%，增产极显著，居13个参试品种第3位。2年平均产量 8 193.0kg／hm2，比对照石 4185 平均增产6.45%，平均增产点率96.2%。

2.在变革教学方法上,积极探索以活动教学为主的教学模式。教师要注意结合教材挖掘学生的兴趣,通过联系学生的生活实际,激发学习兴趣,增强情感体验,改进教学活动,使教学过程充满情趣和活力,从而提高教学活动的吸引力。同时创设问题使学生会激发学生强烈的学习愿望,从而使学生注意力高度集中,积极主动地投入学习,激发学生勇于探索、创造和追求真理的科学精神。

2.4 石麦22

2009—2010年度参加黄淮冬麦区北片水地组品种区域试验，平均产量7 839.0kg／hm2，比对照石4185增产7.60%；2010—2011年度续试，平均产量8 803.5 kg／hm2，比对照良星99增产4.80%。2010—2011年度生产试验，平均产量8 730.0kg／hm2，比对照石4185增产5.80%。

2.5 科农199

科农199是中科院农业资源中心利用染色体工程技术培育的高产稳产小麦新品种，抗寒、耐旱、抗干热风，根系发达，生育中后期能够高效吸收深层土壤的水分养分。科农199小麦无论低氮或高氮供给条件下都比其他品种积累更多的干物质并向籽粒中分配，从而形成较高的经济产量，大田节肥试验中施纯氮120kg／hm2时产量6 532.5kg／hm2，氮肥偏生产力达54.4 kg；施纯氮180kg／hm2时产量7 312.5kg／hm2，氮肥偏生产力达40.6kg。在低磷定位试验中，科农199表现出分蘖力强、成穗率高、收获群体大的特点在冬前底墒水充足的条件下，春季灌水1～2次可满足“亩产千斤”的水分需求［15］。

2004—2005年度参加黄淮冬麦区北片水地组品种区域试验，平均产量7 638.6kg／hm2，比对照石4185增产4.19%（显著）；2005—2006年度续试，平均产量8 163.0kg／hm2，比对照石 4185 增产 7.36% （极显著）。2005—2006年度生产试验，平均产量7 758.0 kg／hm2，比对照石4185增产6.22%。

2.6 金禾9123

参加国家小麦品种区域试验2年。2006—2007年度参加黄淮北片A组区试，13点汇总，13点增产，平均产量8 346.0kg／hm2，比对照石4185增产7.21%，达极显著水平，居12个参试品种第2位。2007—2008年度参加黄淮北片A组区试，13点汇总，13点增产，平均产量8 265.0kg／hm2，平均比对照石4185增产6.78%，增产极显著，居11个参试品种第2位。

2.7 保麦10号

2007—2008年度参加北部冬麦区水地组品种区域试验，平均产量7 522.5kg／hm2，比对照京冬8号增产5.90%；2008—2009年度续试，平均产量 6 760.5 kg／hm2，比对照京冬8号增产7.30%。2009—2010年度生产试验，平均产量5 781.0kg／hm2，比对照京冬8号增产3.30%。

3 育成品种高产纪录

2005年6月13日国家粮食丰产科技工程组织有关专家对石家庄地区藁城、辛集承担的小麦节水高产攻关示范田进行了现场实收测产，在不计收割机机械收获损失，扣除水分和杂质，折纯折标后计算，辛集市马兰农场种植石麦14品种的0.33hm2小麦节水高产攻关示范田在全生育期只浇2水（冬前未浇冻水）的情况下，实收平均产量为9 539.0kg／hm2，打破河北省自1997年以来保持8年的历史最高纪录。

2013年5月21日，农业部专家赴石家庄赵县、藁城、辛集等地，对石家庄市农科院选育的小麦节水高产品种石麦18和石麦22小麦新品种进行田间测产。国家小麦产业技术体系首席专家肖世和在考察我市各地小麦长势并分析测产结果后认为，石家庄市农科院培育的小麦，节水抗旱，产量也很高，是值得北方地区推广的品种。经过测算，辛集市马兰试验站小麦新品种石麦22创下了平均产量10 710.5kg／hm2的高产新纪录。藁城等行距微喷万亩示范方石麦18平均产量10 732.4kg／hm2。赵县试验站微灌溉示范田石麦18平均产量 10 772.1kg／hm2；石麦 19 号平均产量9 942.6kg／hm2。

4 讨论

建国以来，我国小麦育种工作者选育了众多优良新品种，在全国范围内实现了9次大的品种更换［16］。然而，每一次大面积推广品种的育成都与一个或数个育种骨干亲本的出现密不可分，突破性育种材料的出现是推动品种更新换代的内在动力。从1921年开始推广的南大2419，衍生了阿夫、阿勃、欧柔、郑引4号等小麦骨干亲本，阿勃又衍生了洛夫林10号、矮孟牛，郑引4号衍生了小偃6号等20世纪的骨干亲本［17］。石4185是在山前麦、蚂蚱麦、碧玉麦等骨干亲本的基础上综合改良创育而成，并成为20世纪末至今一直在使用的重要骨干亲本。

育成品种在试验中均比石4185增产显著，在生产上发挥了巨大作用，石麦14、石麦18、石麦19和石麦22在不同浇水模式下都创造了高产纪录，对当地的小麦生产起到了示范作用。

石4185在小麦生产上的作用得到了大家的认可，本品种适应性强，抗倒伏、高产稳产，2014年国家公布石4185被退出历史舞台，但其作为一个亲本材料还是有相当利用价值的，目前河北省小麦区域试验对照仍然是石4185，究其原因应该是石4185不是简单的系统杂交及选育而成的，而是利用太谷核不育技术将多个不同地域来源、不同品种特性的亲本聚合杂交而成，个人认为这不同与普通的复合杂交，其遗传背景复杂（图1），其中包含本院育成的冀麦26小麦品种，冀麦26推广面积超过66.7万hm2的小麦品种［18］，外国血缘的中农28、丹麦1号、洛夫林10号，及蚂蚱麦、碧玉麦、关中老麦、蚰包麦的地方品种。所以利用石4185做亲本培育出一批不同类型的小麦在生产上大面积应用，比如在当前水资源短缺的形势下，石麦22是石家庄市农林科学研究院育成的节水、高产性非常好的品种，已作为河北省小麦节水区域试验对照品种。科农199是中科院农业资源中心育成的高产稳产小麦新品种，其抗寒、耐旱、抗干热风，根系发达，生育中后期能够高效吸收深层土壤的水分养分。金禾9123是河北省农林科学院和石家庄市农林科学研究院合作育成的高产小麦新品种，已经通过国家审定，在黄淮南片大面积种植，其充分利用当地的光热资源灌浆快、粒重高是获得高产的关键因素。石4185聚合了豫麦2号和冀麦26的有益基因，具有结实性好、高产稳产的特点。科农9204聚合了矮丰3号和冀麦38的丰产性，并具有八倍体小偃麦衍生品系抗病、落黄好等优点。因此，科农199（石4185×科农9204）聚合了多个骨干亲本和品种的有益基因，具有丰富的遗传基础，实现了性状互补，表现出高产、广适、抗逆性好的特点［19］。通过以上分析可以得出，选育合适的骨干亲本及骨干亲本的遗传丰度是小麦育种的关键，我们在选择亲本时不应该只看重某一特殊优点，应考虑其综合特性，这应该是育种初学者值得注意的一个方面。

利用石4185做亲本育成的品种皆是节水、高产类型的，其抗病性不突出，只有石麦14、金禾9123对白粉病免疫，它们是抗病亲本92R137的后代［20］，92R 137含有Pm 21抗白粉病基因，已被转育到生产上农艺性状好的小麦品种（系）中［21－22］。若想培育优质强筋类型的小麦就应该选取优质、高产类型的亲本，同样也应该了解其遗传组成，当前河北省优质麦的骨干亲本是藁8901血统和冀师02－1系列亲本，所以了解品种特性是育种的关键之关键，优质与高产的前提下兼顾节水特性和抗病性是当前小麦育种的主攻方向。

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