同源四倍体甜荞新品种（系）选育

2021-12-17赵建栋李秀莲陈稳良史兴海秦秀珍

农业科技通讯 2021年12期

赵建栋李秀莲陈稳良史兴海秦秀珍

（1.山西农业大学农业基因资源研究中心太原 030031；2.山西农业大学农学院太原 030031）

荞麦有很重要的食用价值和药用价值,蛋白质不仅丰富,而且人体必需的氨基酸种类齐全、数量多、比例合适。荞麦与其他主粮比较,其蛋白质、脂肪含量都高于小麦和大米，维生素B2高于大米、玉米粉的2～10倍，无机盐、微量元素等也不同程度地高于其他粮食。荞麦含有的芦丁和叶绿素是禾谷类粮食籽粒中所没有的。芦丁具有扩张血管、抗栓塞降低血脂、降低血糖和胆固醇、防治心脑血管疾病的作用。人体中的叶绿素有解毒、防止感染、维持体液弱碱性防止痛风等作用，被誉为“人体的健康卫士”[1-3]。

甜荞是山西特色杂粮作物，约占全省荞麦（苦荞和甜荞）面积的66%，其具有生育期短的特性，山西“十年九旱、年年春旱”的气候特点，主产区人们的种植和生活习惯及外贸出口，使其在抗灾救灾、作为主产区人民的主粮及出口创汇方面的作用无可替代。从20世纪80年代开始，在政府的大力支持下，山西甜荞新品种选育工作取得了一定成效，育成了5个新品种——晋荞麦1号、晋荞麦3号、品甜荞1号、晋荞麦7号和晋荞麦8号。但近年来，荞麦加工实践表明，甜荞原料出米率和出粉率低直接影响加工企业效益；荞麦生产实践证明，生产中多种植中粒甜荞品种，并不受企业欢迎，价格低，影响荞农收入。中国甜荞资源十分丰富，但入编《中国荞麦品种资源目录》（第一辑）的964份和入编《中国荞麦遗传资源目录》（第二辑）的850份共计1 814份甜荞资源中，未见1份四倍体甜荞资源[4-5]。

据西北农林科技大学郑君君研究证明，荞麦籽粒大小、直径大小、千粒重与其出米率、出粉率呈显著正相关[6]；四倍体甜荞根系发达、抗旱；茎秆粗壮、抗倒伏、适于机收，花期长、花大、鲜艳，观赏价值不可小觑[7]。

前苏联在20世纪40年代，相继育成了甜荞四倍体品种Bolshevik4、Iskra和Minchanka。日本在20世纪80年代，育成四倍体甜荞品种信州大荞[8]。中国陕西榆林在20世纪80年代末育成四倍体甜荞榆荞1号[9]，但种性退化，已退出市场。山西省农业科学院作物研究所李秀莲等2015年育成四倍体白花甜荞品种晋荞麦7号[10-11]，是现在全国唯一一个在生产上应用的四倍体甜荞品种。四倍体甜荞品种（系）的短缺，不能满足各类消费者（加工企业、荞农、育种研究人员、观光农业等）的需求。因此开展四倍体甜荞新品种（系）选育研究尤为重要。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 甜荞品种品甜荞1号和西农9976。

1.1.2 试剂秋水仙素粉剂（上海试剂化工厂）、蒸馏水。

1.1.3 试验器材显微镜、烧杯、量筒、滴管、棕色瓶、小烧杯、吸管、脱脂棉、镊子等。

1.2 试验方法

1.2.1 亲本选择对150份国内外甜荞种质资源,通过多年田间种植和室内考种鉴定、评价、筛选，从中选出40份具有不同优异性状的优良资源,每年种植20份,根据生育期短、适应性强、白花、结实率高的优异性状，选择由本单位育成的2014年通过山西省农作物品种审定委员会认定的品甜荞1号和由西北农林科技大学农学院育成的红花甜荞西农9976为诱变亲本。

1.2.2 秋水仙素诱变在80个长有甜荞幼苗的大号花盆内，每盆均匀地留下6株健壮幼苗作为处理对象，拔除其余幼苗。当幼苗子叶展开时，将浸透0.2%秋水仙素水溶液的脱脂小棉球夹在两叶柄中间的生长点顶端。早晚把药液滴在小棉球上，湿透小棉球为止。如小棉球掉落，需重新将浸透药液的小棉球夹在两叶柄中间的生长点顶端。连续处理2～3 d。处理时气温在18～22℃。

1.2.3 后代选择C1：选择变异单株或嵌合体（既有二倍体籽粒又有四倍体籽粒的植株）上的变异大粒、混收；C2：点播，选择大子叶、大真叶、大花、大粒（四倍体）单株，淘汰假多倍体单株；C3～C4：进一步选择整齐一致不再分离的株行。C5：隔离繁殖多倍体株行，获得多倍体新品系。

1.2.4 鉴定多倍体通过新品系与二倍体亲本在田间比较生育期、叶片大小、叶色深浅、薄厚、花瓣大小，在室内考种比较株高、茎粗（植株底部第一节间中部周长）、主茎分枝、千粒重等性状鉴定多倍体；通过与二倍体亲本在实验室用显微镜测定花粉粒、保卫细胞、气孔密度的大小进行比较，最后用常规根尖压片观察染色体数目，鉴定多倍体。

2 结果与分析

2.1 育成的7个四倍体甜荞新品系

以品甜荞1号为诱变亲本创制了QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6和QP1-8-9这6个四倍体甜荞新品系；以西农9976为诱变亲本创制了QXN-3-2四倍体甜荞新品系,田间鉴定结果见表1。

由表1可知，新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2植株生长势增强，株高分别比亲本增高9.8 cm、12.7 cm、16.5 cm、19.9 cm、30.1 cm、29.8 cm和7.4 cm，茎秆分别增粗0.12 cm、0.14 cm、0.10 cm、0.15 cm、0.12 cm、0.10 cm和0.12 cm，叶面积分别增加（叶片变大）133.0 cm2、135.0 cm2、140.0 cm2、142.0 cm2、145.0 cm2、104.0 cm2和103.0 cm2，叶片变厚，叶色变深，叶片数分别减少14.9片、13.7片、10.1片、9.6片、8.9片、16.1片和16.0片，主茎分枝分别增加1.6个、1.7个、2.3个、1.3个、0.6个、1.7个和1.7个，生育期分别延长5 d、8 d、10 d、12 d、15 d、14 d和14 d，花朵、籽粒显著变大，千粒重分别增加25.5 g、15.5 g、15.3 g、15.1 g、18.9 g、14.5 g和23.1 g，结实率分别下降了2.2%、2.5%、3.2%、2.4%、4.1%、5.2%和4.0%。田间鉴定显示了多倍体特性。

表1 甜荞四倍体品系和二倍体品种性状比较（20株平均值）

由表2可知，新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2的花粉粒、保卫细胞比亲本增大，气孔密度比亲本下降幅度大，室内鉴定显示了多倍体特性。

表2 甜荞四倍体品系和二倍体品种花粉粒、保卫细胞和气孔密度

运用F-BSG法染色体Gimsa分带技术，进行染色体数目观察，新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2籽粒染色体数为2n=4X=32，而亲本品甜荞1号和西农9976则为2n=2X=16，可以认为新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2为四倍体甜荞类型。

以四倍体甜荞新品系QP1-1-1、QXN-3-2为例，与各自亲本比较，花器明显变大、籽粒显著增大，染色体增加了1倍（图1、图2）。

图1 QP1-1-1（4X）与品甜荞1号（2X）比较

图2 QXN-3-2（4X）与西农9976（2X）比较

2.2 产量

2019-2020年QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2四倍体新品系在东阳基地参加中心甜荞品种比较试验，以品甜荞1号为对照，平均折合亩产分别为120.0 kg、108.0 kg、109.3 kg、113.3 kg、100.7 kg、101.8 kg和83.3 kg，分别比对照增产8.4%、-2.4%、-1.4%、2.4%、-9.0%、8.0%和-24.8%，其中新品系QP1-1-1（暂命名品甜荞3号）表现突出，2021年参加山西省甜荞品种自主联合区域试验。