大豆新品种合农76特性与亲本系谱分析

郭美玲1,， 郭 泰， 王志新， 郑 伟， 李灿东， 赵海红， 张振宇， 徐杰飞

(1.黑龙江省农业科学院， 哈尔滨 150086；2.黑龙江省农业科学院佳木斯分院/国家大豆区域技术创新中心/国家大豆产业技术体系佳木斯综合试验站， 黑龙江 佳木斯 154007)

大豆蛋白质和脂肪含量较高，属于高营养作物，因此在品种选育中产量提升难度极大，年度增长速度缓慢，明显低于玉米与水稻等高产作物[1,2]。关于大豆产量与高产育种研究国内外均有报道。郭美玲等研究表明，三江平原在60余年大豆生产主栽品种更替过程中，年均增加产量13.35 kg·hm-2，增长速度为0.53%[3]；郑宇宏等研究发现，1923—2015年，大豆品种通过遗传改良与创新，产量由1 743.1 kg·hm-2提高到2 951.7 kg·hm-2，单产提高了69.34%，年平均提高了16.11 kg·hm-2，遗传进度达0.92%[4]；赵团结等研究表明，我国大豆品种产量自1923年以来年均产幅度为1.5%～2.0%[5]；Vodeng等研究表明，1934—1976年加拿大推广大豆品种产量年均增幅为0.5%，1976—1992年品种产量年均增长速度为0.7%；美国中北部推广大豆品种，产量因遗传改良年均增产幅度达到10～21 kg·hm-2[6]。Karmakar等研究表明，印度1969—1993年24年大豆年均增产量提高了22 kg·hm-2[7]。Boerma研究表明，1942—1973年美国南部推广的18个大豆品种，年均增产幅度为0.7%(13.7 kg·hm-2)[8]。郭泰等[9]育成了矮秆耐密植栽培大豆新品种合农91，并完善了窄行密植配套技术，2018年创造了产量6 356.6 kg·hm-2的全国高产纪录。以上研究结果为开展大豆高产、超高产育种奠定了坚实的基础。

在常规品种改良与创新基础上，为了提高大豆品种产量与挖掘产量潜力，率先改变了育种理念与思路，一是选育矮秆、半矮秆品种，通过密植栽培，依靠群体优势大幅度的提高与挖掘产量潜力，充分发挥品种与技术结合优势；二是突出目标性状，优选亲本，优化选择与培育技术，提高高产、超高产品种培育效果，开展高产、超高产新品种选育工作，并育成了半矮秆大豆新品种合农76。该品种适合“垄三”和“窄行密植(大垄窄行和小垄窄行)”栽培，“垄三”栽培模式密度28万～32万株·hm-2，“窄行密植”栽培模式密度32万～40万株·hm-2，一般产量3 000～3 750 kg·hm-2，较生产主栽品种增产15%～20%，具有广阔的应用前景[10]。因此，选育半矮秆、耐密植栽培品种，扩大种植群体，充分发挥群体优势是提高大豆品种产量的重要途径。本研究介绍了合农76的品种创新与研究结果，为大豆高产与超高产育种探索路径与提供经验及方法。

1 材料与方法

1.1 品种创新与试验地点

在黑龙江省农业科学院佳木斯分院(以下简称分院)院内育种基地和海南南繁基地进行品种创新(2004年1月—2011年12月)。

省级品种试验(2012—2014年)：在黑龙江省第二积温带东部区进行品种区域与生产试验，包括佳木斯、富锦、桦南、汤原和集贤(笔架山)等市县。

国家级品种试验(2017—2018年)：在北方春大豆中早熟区进行，包括黑龙江、吉林、内蒙和新疆四省(区)。

1.2 试验材料

1.2.1母 本

垦农19为黑龙江省审定推广品种，由黑龙江八一农垦大学选育。该品种为高油品种；亚有限结荚习性，株高70～80 cm，秆强，有分枝，株型收敛；披针形叶，紫色花；三、四粒荚比例高，顶部结荚多；百粒重19～21 g，粗脂肪含量23.27%，粗蛋白质含量37.74%；中抗灰斑病(MR)；生育期118 d左右，需≥10 ℃活动积温2 400 ℃左右[11]。

1.2.2父 本

合丰57为自育推广品种，该品种为高油品种；亚有限结荚习性，株高85～90 cm，秆强不倒伏，有分枝；圆叶，白花；三粒荚多，顶荚丰富；百粒重18～20 g，蛋白质含量38.36%，脂肪含量22.87%；中抗SCSH，抗P.sojae，抗SMVⅠ号株系；出苗至成熟生育日数117 d，需≥10 ℃活动积温2 380 ℃左右[12]。

1.3 试验方法

1.3.1田间试验设计

1) 品种创新

田间依据组合排序种植，选择世代种植父母本，行长4.75 m，垄距68 cm，株距6～7 cm；F2～F4种植18～20行，成熟后优选单株或摘荚混合收获；F5种植株行30～50行，优选株行，决选品系。

2) 品种试验

品种鉴定试验：标准区法设计，重复3次，2行区，5 m行长，垄距68 cm。品种比较试验：随机区组设计，重复3次，5行区，行长6 m，垄距68 cm。区域试验：随机区组设计，重复3次，4行区，行长8～10 m，垄距68 cm。生产试验：大区对比法，重复2次，行数>8行，行长>40 m，垄距68 cm。

1.3.2品质检测

主要检测粗蛋白质与粗脂肪含量。品种创新阶段，采用近红外谷物分析仪(DA 7200)测定；品种中试阶段，由农业农村部谷物及制品质量监督检验测试中心(哈尔滨)测定。粗脂肪含量分析方法：采用NY/T 3-1982标准；粗蛋白质分析方法：采用NY/T 4-1982标准。

1.3.3抗病性鉴定

1) 大豆花叶病毒病(SMVⅠ号、SMVⅢ号)鉴定

由吉林省大豆研究中心进行鉴定。采用防蚜虫网室内人工摩擦接种鉴定方法，接种20～30 d待系统发病后，按5级分级标准，调查记录单株发病情况，计算病情指数。

2) 大豆灰斑病(SCSH)鉴定

由本院佳木斯分院进行鉴定。采用大田人工接种方法进行鉴定。在大豆生育中期(7月中旬)，使用SCSH混合菌种，用人工接种方法，对田间后代选择群体进行接种，待系统发病后，按6级分级标准调查记载发病情况。混合菌种组成，1号优势生理小种占40%，15号优势生理小种占30%，3号普通生理小种占10%，6号普通生理小种占10%，10号普通生理小种占5%，7号普通生理小种占5%[13]。

3) 大豆疫霉病(P.sojae)鉴定

由分院提供鉴定结果。采用盆栽种植，在大豆苗期人工进行接种鉴定。鉴定用菌种为1号小种(Phytophthorasojae)，采用下胚轴割伤伤口接种，接种7 d后调查植株死苗率[13]。

1.4 品种选育过程

该品种是采用杂交育种与分子设计育种结合的方法选育而成。2004年在分院配制杂交组合200477(垦农19×合丰57)，秋季收获F1种子130粒，冬季在海南南繁种植F1，群体规模2行130株，成熟后2行混合收获；2005年在分院种植F2，群体规模18行1 440株，秋季优选单株摘荚混合收获，冬季在海南南繁种植F3，群体规模10行2 000株，成熟后单株摘荚混合收获；2006年和2007年在分院分别种植F4和F5，F4群体规模18行1 440株，秋季优选单株45株，F5种植群体规模45个株行，秋季决选新品系合交07-707[14]。

该品种2008—2011年参加分院品种试验(品种鉴定与比较试验)，2012—2014年参加黑龙江省第二积温带东部区品种试验，2015年由黑龙江省农作物品种审定委员会审定推广，定名为合农76，审定编号为黑审豆2015021。2017—2018年参加国家北方春大豆中早熟组区域试验与生产试验，2019年由国家农作物品种审定委员会审定推广，定名为合农76，审定编号为国审豆20190008。2016年获植物新品种保护权，品种权号为CNA 20150708.4。

表1 大豆新品种合农76在省级和国家级品种试验产量结果

2 结果与分析

2.1 品种特点分析

2.1.1主要特征特性

该品种为半矮秆耐密植栽培品种，亚有限结荚习性，植株高70 cm左右，秆强，主茎节数17.0个，有效分枝数0.9个左右，底荚高度11.6 cm；每节荚数3～5个，每荚粒数2.5粒，单株有效荚数51.5个，单株粒数100粒左右，单株粒重18.0～20.0 g；尖叶，紫花，灰白色茸毛，荚熟弯镰形，呈褐色；籽粒圆形，种皮与种脐黄色，百粒重19～20 g。生育期120 d左右，适宜≥10 ℃活动积温2 450 ℃左右的区域种植，属中早熟品种[15]。

2.1.2品种试验产量结果

1) 省级(黑龙江省)品种试验

该品种2012—2014年参加黑龙江省第二积温带东部区品种试验。2012—2013年2年10点次区域试验平均产量3 046.5 kg·hm-2，较对照品种合丰50平均增产15.2%，增产点比例100%；2014年5点次生产试验平均产量3 311.9 kg·hm-2，较对照品种合丰50平均增产16.1%，增产点比例100%(见表1)。

2) 国家级品种试验

该品种2017—2018年参加国家北方春大豆中早熟组品种区域与生产试验[16]。2017—2018年2年19点次区域试验平均产量3 193.5 kg·hm-2，较对照品种合交02-69平均增产8.1%，增产点比例89%；2018年9点次生产试验平均产量3 310.5 kg·hm-2，较对照品种合交02-69平均增产10.7%，增产点比率100%(见表1)。

3) 高产创建产量结果

分院2016—2018年连续3年开展品种高产创建，小面积示范， 2016年和2017年分别在分院种植1 hm2和1.1 hm2，采用窄行密植与免耕栽培技术，创造了平均产量4 464.0 kg·hm-2和4 410.0 kg·hm-2的高产典型；大面积示范，2016年、2017年和2018年在852农场3分场7队分别种植21.3 hm2、50 hm2和14 hm2，采用垄三栽培技术，分别创造了平均产量4 416.0 kg·hm-2、3 936.0 kg·hm-2和4 323.0 kg·hm-2的大面积高产典型。该品种在大面积生产上种植，一般产量3 000～3 750 kg·hm-2，具有4 500 kg·hm-2的产量潜力。

2.1.3品质分析结果

1) 省级品种试验(黑龙江省)品质分析

该品种2012—2014年连续3年品质分析：粗蛋白质含量41.98%，粗脂肪含量20.43%，蛋脂总和为62.41%。其中，2012年粗脂肪含量20.04%，粗蛋白质含量42.59%；2013年粗脂肪含量21.24%，粗蛋白质含量40.19%；2014年粗脂肪含量20.01%，粗蛋白质含量43.17%。

2) 国家级品种试验品质结果

该品种2017—2018年连续2年品质分析：粗脂肪含量20.93%，粗蛋白质含量40.47%，蛋脂总和61.40%。其中，2017年粗脂肪含量20.33%，粗蛋白质含量41.39%；2018年粗脂肪含量21.53%，粗蛋白质含量39.55%。

2.1.4品种抗病性鉴定结果

1) 大豆灰斑病(SCSH)抗性鉴定

该品种黑龙江省品种试验，经本院佳木斯分院病理研究所接种鉴定：2012—2014年连续3年鉴定结果，抗SCSH(R)。其中，2012年鉴定结果：叶部发病级别1级，病情指数19，病荚率0，病粒率0，抗SCSH(R)；2013年鉴定结果：叶部发病级别2级，病情指数30，病荚率2.0%，病粒率0，抗SCSH(R)；2014年鉴定结果：叶部发病级别2级，病情指数35，病荚率1.0%，病粒率0，抗SCSH(R)。

该品种国家品种试验，经国家品种审定委员会指定大豆SCSH鉴定单位(吉林省农科院大豆研究所)人工接种鉴定：2017—2018年连续2年鉴定结果，抗大豆SCSH(R)，加权值平均为1.80。其中,2017年鉴定结果：抗SCSH(R)，加权值为1.67；2018年鉴定结果：抗SCSH(R)，加权值为1.93。

2) 大豆病毒病(SMV)抗性鉴定

经国家品种审定委员会指定大豆SMV鉴定单位(吉林省农科院大豆研究所)人工接种鉴定：2017—2018年连续2年鉴定结果，中抗大豆SMVⅠ号株系(MR)，感大豆SMVⅢ号株系(S)。其中，2017年鉴定结果：中抗大豆SMVⅠ号株系(MR)，病情指数为26.43%；中抗大豆SMVⅢ号株系(MR)，病情指数为33.33%。2018年鉴定结果：中感大豆SMVⅠ号株系(MR)，病情指数为34.40%；感大豆SMVⅢ号株系(S)，病情指数为56.13%。

3) 大豆疫霉病(P.sojae)抗性鉴定

该品种经本院佳木斯分院病理研究所人工接种P.sojae鉴定：2015—2016年连续2年鉴定结果，抗P.sojae(R)，接种平均死苗率为18.0%。其中2015年鉴定结果为16.0%，2016年鉴定结果为20.0%。

2.1.5品种适应性

该品种春播种植生育期120 d左右，适宜≥10 ℃活动积温2 450 ℃左右区域种植，包括黑龙江省第二积温带和第三积温带上限、吉林省东部半山区、内蒙古兴安盟中南部地区和新疆的伊梨地区，品种适应范围广。

在省级品种试验(黑龙江省)中，垄作密植栽培条件下，2012年5点次区域试验平均产量2 959.0 kg·hm-2，产量变异系数6.0%，较对照品种合丰50平均增产14.7%，增产幅度10.1%～17.8%，增产点率100%；2013年5点次区域试验平均产量3 134.0 kg·hm-2，产量变异系数7.7%，较对照品种合丰50平均增产15.6%，增产幅度12.1%～19.3%，增产点率100%。2014年5点次生产试验平均产量3 311.9 kg·hm-2，产量变异系数3.9%，较对照品种合丰50平均增产16.1%，增产幅度13.0%～19.8%，增产点率100%。2012—2014年3年15点次区域与生产试验，产量变异系数7.3%，增产幅度10.1%～19.8%增产点率100%。

该品种国家级品种试验，2017年9点次区域试验平均产量3 096.0 kg·hm-2，产量变异系数10.8%，较对照品种合交02-69增产6.3%，增产点比例89%，增产极显著；2018年10点次区域试验平均产量3 291.0 kg·hm-2，产量变异系数16.4%，较对照品种合交02-69增产9.8%，增产点比率90%，增产极显著。2018年9点次生产试验平均产量3 310.5 kg·hm-2，产量变异系数15.8%，较对照品种合交02-69增产10.7%，增产点比率100%。2017—2018年2年28点次区域与生产试验，产量变异系数14.5%，增产点比率92.9%。

该品种参加省级品种试验3年和国家级品种试验2年，涉及4省区，包括黑龙江、吉林、内蒙古和新疆。品种试验地点涉及14个，其中黑龙江省8个点次，包括哈尔滨、绥化、佳木斯及双鸭山等市县(农场)；吉林省3个点次，包括敦化、龙井和蛟河市；内蒙古兴安盟2个点次；新疆奇台县1个点次。试验结果表明，该品种对生态与栽培条件要求不严，适应性好。

2.1.6品种栽培技术要点

1) 种植区域

该品种适宜北方春大豆中早熟区≥10 ℃活动积温2 450 ℃左右的区域种植，包括黑龙江省第二积温带和第三积温带上限、吉林省东部地区、内蒙古自治区兴安盟中南部和新疆伊梨地区。

2) 选地与轮作

选择土壤肥沃，有机质含量高，地势平坦地块种植；前茬以小麦、玉米、马铃薯或杂粮作物为主，建立2年或3年轮作体系。坚持“宁迎茬勿重茬”的种植原则。

3) 栽培模式与密度

选择垄三或窄行密植栽培模式。垄三栽培要求：垄距0.65 m，垄上10～12 cm双条精量点播，垄体与垄沟分期间隔深松(垄底8～12 cm松土，垄沟10～15 cm深松，垄底与垄沟深松宽度为10～15 cm)，垄上侧深施肥(当耕层为22 cm以上时，底肥施在15～20 cm；耕层为20 cm时，底肥施在13～16 cm，种肥的深度在7 cm左右)；适宜种植密度，中上等肥力地块30万～35万株·hm-2，中下等肥力地块35万～40万株·hm-2。窄行密植栽培要求：采用大垄(130 cm)与小垄窄行密植(45 cm)2种模式，适宜种植密度35万～40万株·hm-2。

4) 施肥与追肥

垄作栽培，施磷酸二铵150～200 kg·hm-2，尿素50～75 kg·hm-2，硫酸钾50～100 kg·hm-2；生育期间根据大豆生长发育情况，适当追施叶面肥1～2次，同时防治大豆食心虫。窄行密植栽培施肥量较垄作施肥量增加20%～30%。

5) 种子处理

种子精选：选择大田用种或原种用于生产。种子质量标准，净度≥99%，水分≤13.5%，芽率≥85%。

药剂处理：采用多克福种衣剂(35%)1∶(80～100)对种子进行包衣处理，防治苗期根部病虫害，确保出苗率。

6) 播种与收获

在北方春大豆中早熟区春播种植，当5 cm耕层地温稳定通过6～8 ℃时或5月1日前后即可播种，5月5—10日为最佳播种期，5月20日为最晚播种期；9月下旬成熟，9月末收获。

图1 大豆新品种合农76(合交07-707)亲本系谱树

7) 化学除草

苗前土壤封闭除草技术：建议采用96%精异丙甲草胺1.5～2 L·hm-2+75%噻吩磺隆30～45 g·hm-2，或96%精异丙甲草胺1.5～2 L·hm-2+80%阔草清70～90 g·hm-2，或96%精异丙甲草胺1.5～2 L·hm-2+50%丙炔氟草胺150～200 g·hm-2配方除草。

苗后茎叶除草技术：建议采用48%苯达松1.5～2.0 L·hm-2+5%精喹禾灵1.5～2.0 L·hm-2，或48%苯达松1.5～2.0 L·hm-2+10.8%高效盖草能1.2～1.5 L·hm-2配方除草。

2.1.7品种转化应用

该品种自审定以来，为了推进品种转化应用，重点抓了品种示范与推广、生产技术集成、技术培训与种子生产等工作，有效地推动了品种推广应用，种植范围与面积迅速扩大，为黑龙江省推介的大豆生产主导品种。据种子部门不完全统计，该品种2016年应用面积2.2万hm2，2017年增加到12.2万hm2，2018年扩大到20.5万hm2，2019年达到了30.6万hm2，2016—2019年4年累计推广应用面积65.5万hm2，纯增产大豆3.0亿kg，创纯社会效益10.8亿元；应用范围由黑龙江省二、三积温带大面积种植，扩大到吉林、内蒙古与新疆等省(区)种植。

2.2 品种亲本系谱分析

根据盖钧镒等[17]编著的《中国大豆育成品种系谱与种质基础》(1923—2005)一书，查找合农76亲本来源，绘制了亲本系谱树(图1)。

该品种在进化与改良过程中，经过9轮的遗传改良与系统选择，品种血缘与基因经过多次优化与累加聚合，血统纯正，血缘关系清晰，基因优良。

该品种亲本系谱，除了国外亲本Amsoy、hobbit和十胜长叶与国内亲本农大4840和东农20系谱不清楚外，主要由51个亲本组成，包括国内外育成品种、国内农家品种与创新种质。从亲本地理来源看，国外亲本来源于日本和美国，国内亲本来源于东北大豆产区；农家品种来源于东北三省(黑龙江、吉林和辽宁)；育成品种或创新种质主要来源于丰收(克山)、北丰(北良)、东农、绥农、合丰(农)、垦农和黑农等7个系列，还有日本品种十胜长叶和美国品种Amsoy与hobbit。

该品种改良初期优良性状基因重点来源于农家品种，包括黑龙江省8个(白眉、大白眉、小粒黄、紫花4号、佳木斯秃荚子、克山4粒荚、克霜、小粒豆9号)、吉林省3个(四粒黄、黄宝珠和群选1号)和辽宁省1个(金元)；品种改良终期优良性状基因重点来源于创新种质或育成品种，包括国内有影响的名牌品种满苍金、丰收7、丰收10、北丰11、东农1号、绥农4、绥农8号、合丰25、合丰42和垦农19等，有影响的优异种质材料克4430-20、7253、北69-1483、绥77-5047和农大4840等；国外有影响的名牌品种十胜长叶、Amsoy与hobbit。这些优异亲本材料对品种进化与改良创新起到了重要作用。

该品种在改良创新与选择培育过程中，涉及亲本数量多，来源广泛，地域差异大；亲本类型各异，具有丰富的遗传多样性，遗传基础好；在进化过程中，通过遗传改良与生态选择，改良了血缘组成，优化了优良基因与性状，为不断提升育种与品种水平奠定了坚实基础。

3 结论与讨论

矮秆与半矮品种是密植栽培的基础[18,19]。大豆密植栽培，通过增加种植密度，依靠群体生产优势是实现高产稳产的重要途径。矮秆品种株高40～60 cm，适宜高产攻关。在窄行密植栽培条件下，密度45万～55万株·hm-2，集成补肥、补水、防病(根茎)、除草和化控等技术，可实现大豆高产、超高产。黑龙江省农业科学院佳木斯分院2011年利用矮秆品种合农60，采用窄行密植栽培技术，实收面积2 000 m2，折合平均产量5 469.0 kg·hm-2(佳木斯)，创造了黑龙江省高产纪录[20,21]；2018年利用矮秆品种合农91，采用窄行密植栽培技术，实收面积696 m2，折合平均产量6 356.55 kg·hm-2(新疆石河子)，创造了全国高产纪录[9]。半矮秆品种株高60～75 cm，适宜生产密植栽培。垄作栽培条件下，密度30万～35万株·hm-2；窄行密植栽培条件，密度35万～40万株·hm-2，可实现大面积高产稳产。黑龙江省农业科学院佳木斯分院2004年利用半矮秆品种合丰42，采用窄行密植栽培技术，20 hm2平均产量4 055.7 kg·hm-2(291农场)，创造了当地大面积生产高产纪录[22,23]；2016年利用半矮秆品种合农76，采用垄三栽培技术，创造了平均产量4 416.0 kg·hm-2(852农场3分场7队)大面积生产高产典型。生产实践证明，种植矮秆与半矮秆品种是提升大豆产量的重要途径，推广应用潜力巨大。为此，改变育种思路与理念，选育矮秆与半矮秆品种是今后品种改良创新非常重要且可行的育种目标。

矮秆种质资源是选育矮秆与半矮秆品种的关键[24]。引进与筛选及创新矮秆种质资源是矮秆品种选育的首要任务。黑龙江省农业科学院佳木斯分院1994年率先从美国引入一批大豆矮秆种质资源，包括SPRITE 87、HOBBIT和EIF等；1995年率先利用美国矮秆资源开展育种工作。优选亲本与优化组配方式及改良选种技术是品种创新的保障[25,26]。合农76的选育，优选了生产主推品种垦农19为核心亲本，优选了含有dtdt基因(HOBBIT)品种合丰57为改良亲本，后代采用了稀植选种(株距7 cm左右)和密植鉴定品系(35万～40万株·hm-2)的方法培育优良品种，成功育成了半矮秆耐密植栽培品种，此方法有效可行，为矮秆半矮秆品种改良创新提供参考。