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東北北部高寒地區(qū)超早熟大豆育種研究

2014-04-29 00:53:32孫賓成張琪
安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年20期
關(guān)鍵詞:高寒地區(qū)大豆

孫賓成 張琪

摘要 東北高寒地區(qū)是我國(guó)超早熟大豆主栽區(qū),主要為MG0000組和MG000組,這兩組大豆品種數(shù)量較少,優(yōu)異種質(zhì)資源匱缺。根據(jù)大豆生育期的遺傳規(guī)律,探索超早熟大豆品種的改良方法、選育途徑,創(chuàng)新超早熟優(yōu)質(zhì)種質(zhì),選育超早熟大豆新品種。

關(guān)鍵詞 高寒地區(qū);超早熟;大豆

中圖分類號(hào) S565.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 0517-6611(2014)20-06576-02

基金項(xiàng)目 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項(xiàng)目(CARS004PS03)。

作者簡(jiǎn)介 孫賓成(1969- ),男,山東菏澤人,副研究員,從事大豆遺傳育種研究。

收稿日期 20140611

1 東北北部超早熟大豆的區(qū)域分布及氣候特點(diǎn)

我國(guó)東北北部極早熟大豆主要分布在大興安嶺北麓、東北麓、小興安嶺高海拔地區(qū),以及大小興安嶺交匯處地區(qū)和海拔較低地區(qū)。這些地區(qū)氣候冷涼,作物生育期間有效積溫低,≥10 ℃活動(dòng)積溫只有1 700~1 900 ℃,作物生育期短,一般只有85~90 d,并且多為山區(qū),小氣候明顯,同一個(gè)村屯不僅山上山下氣候大不一樣,而且就同一地塊而言,南坡北坡氣溫亦有很大差別。該地區(qū)土壤多為黑土,降水充沛,主要種植小麥、油菜及超早熟大豆。

2 超早熟大豆品種選育概況

1983年,王金陵等培育出我國(guó)第一個(gè)經(jīng)過(guò)有性雜交選育而成的超早熟大豆東農(nóng)36,這一品種的推廣將大豆種植向北推進(jìn)了約100 km,開創(chuàng)了超早熟大豆育種的先河,以后又選育出超早熟品種東農(nóng)47-10、東農(nóng)78-34等超早熟品種。黑河農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所、克山農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所、嫩江試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)、北安農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所、呼倫貝爾農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所等育種單位相繼進(jìn)行了超早熟大豆品種培育工作,重視農(nóng)家種的收集利用,并培育出多個(gè)超早熟品種,如在內(nèi)蒙呼盟的額爾古納右旗收集到早黑河大豆,并利用其做親本,選育出多份優(yōu)異的超早熟材料。 2013年韓天富課題組把東北高寒地區(qū)超早熟大豆品種的生育期組進(jìn)行了劃分,其中MG0000組有東農(nóng)36、東農(nóng)41、東農(nóng)41C、呼交072123、呼交072479、嶺北8等,MG000組有登科2號(hào)、黑河11、黑河14、黑河20、黑河28、黑河35、黑河41、黑河44、黑河49、墾農(nóng)8號(hào)、北疆1號(hào)[1]。超早熟大豆生育期組劃分的細(xì)化為東北北部高寒大豆種植區(qū)的品種選擇提供了保證。

3 超早熟大豆熟期與主要性狀的關(guān)系

生育期是大豆最重要的生態(tài)性狀。張孟臣等研究認(rèn)為,縮短花莢期是使熟期提前的一個(gè)重要方面。成熟期與開花期呈正相關(guān),開花早的品種熟期也較早;品種生育期與花莢期長(zhǎng)短相關(guān)(r=0.796 0),超早熟品種花莢期一般較短,已經(jīng)授粉的花,成莢后鼓粒迅速(如漠河1號(hào),在整株開花結(jié)束時(shí),最先開花的底莢已到R3期)。把開花早和花莢發(fā)育進(jìn)程快結(jié)合到一起,可選育出更早品種。熟期與產(chǎn)量呈弱的正相關(guān),相關(guān)系數(shù)約為0.35~0.74,一般而言,熟期越早,產(chǎn)量越低,這也是高寒地區(qū)超早熟大豆不能創(chuàng)造高產(chǎn)的原因之一[2]。Dumphy等和 David 等對(duì)大豆生育期的不同階段進(jìn)行研究,研究表明,大豆生殖生長(zhǎng)期持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng), 產(chǎn)量就越高[3-4]。Board 等進(jìn)一步對(duì)大豆源庫(kù)關(guān)系的研究表明,生殖生長(zhǎng)期源強(qiáng)度改變對(duì)產(chǎn)量的影響遠(yuǎn)大于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期源強(qiáng)度的改變, 且源的限制作用在生殖生長(zhǎng)的早期比晚期強(qiáng)烈[5]。韓天富等研究認(rèn)為,延長(zhǎng)生育前期長(zhǎng)度明顯增加單株粒數(shù)和產(chǎn)量,因此在超早熟大豆育種時(shí),在生長(zhǎng)季,選擇營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)快、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)且生殖生長(zhǎng)也盡可能長(zhǎng)的品種,有可能獲得較高產(chǎn)量[1]。

4 超早熟大豆生育期的遺傳力

王金陵等、周豐鎖等、高鳳蘭等對(duì)大豆生育期遺傳力研究表明,在大豆諸多數(shù)量性狀中,大豆熟期的遺傳力最高[6-8]。東北農(nóng)學(xué)院、吉林市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所、吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)等,曾分別估算了F2和F3代生育期的遺傳力,其平均值分別為0.78和0.70,F(xiàn)4代遺傳變異系數(shù)較小,生育期基本趨于穩(wěn)定[9]。大豆雜交組合在生育日數(shù)上出現(xiàn)超親現(xiàn)象是經(jīng)常的,成熟期的遺傳力由于處于不同組合表現(xiàn)出十分明顯的差異。當(dāng)兩超早熟親本的血緣關(guān)系較大時(shí),后代出現(xiàn)一定量的熟期超親材料,如呼倫貝爾市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所利用MG00組的內(nèi)豆4與MG000組的蒙豆19配制雜交組合,選育出MG0000組超早熟品系呼交072123與呼交072479。當(dāng)親本間生育期差別較大時(shí),F(xiàn)2代超親個(gè)體較少,只有到更高世代才會(huì)出現(xiàn)一定數(shù)量的超親材料,到F4代生育期才趨于穩(wěn)定。

5 超早熟大豆的育種方法

選育超早熟大豆的育種方法較多,主要為雜交育種、誘變育種、分子輔助育種等。雜交育種與分子輔助育種相結(jié)合,可加快定向目標(biāo)的選擇。通過(guò)選擇當(dāng)?shù)刂髟訫G0000組、MG000組、MG00組品種與性狀優(yōu)異的其他組別品種進(jìn)行雜交,然后根據(jù)群體內(nèi)有利基因相對(duì)分散的特點(diǎn),利用分子標(biāo)記技術(shù)標(biāo)記帶有目標(biāo)優(yōu)良基因性狀單株,通過(guò)多次系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)良單株的雜交,使優(yōu)異基因充分重組,最后達(dá)到獲取具有優(yōu)良目的性狀的超早熟品種。通過(guò)有性雜交育成的超早熟優(yōu)良品種有黑河11、黑河49、北疆1號(hào)、登科2號(hào)等。大豆誘變育種中,射線照射使大豆成熟期的變異幅度和突變頻率較其他性狀高,在F3代就可發(fā)現(xiàn)一些高產(chǎn)早熟的變異株,如通過(guò)輻射誘變選育出黑河12、豐收11、內(nèi)豆4等超早熟優(yōu)良品種。

6 超早熟大豆的品種改良

超早熟大豆種質(zhì)改良與創(chuàng)新是增強(qiáng)大豆育種的后勁。目前,東北北部高寒地區(qū)超早熟大豆品種資源較少,大多數(shù)超早熟品種植株?duì)I養(yǎng)體過(guò)小,抗病性、抗炸莢性差。因此需要從不同生態(tài)條件地區(qū),搜集親緣關(guān)系遠(yuǎn)、成熟期早的親本資源材料,如從加拿大、美國(guó)、俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)引進(jìn)000組和00組材料,同時(shí)利用其他組別中株型好、品質(zhì)優(yōu)良、抗倒伏、抗炸莢、抗病性品種與當(dāng)?shù)刂髟云贩N進(jìn)行雜交、回交等,逐步聚合導(dǎo)入目標(biāo)性狀,對(duì)后代材料的早熟性、農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀、抗病性進(jìn)行鑒定與篩選,創(chuàng)造優(yōu)異的新種質(zhì)、新材料,為選育綜合性狀優(yōu)良的超早熟品種提供豐富的基礎(chǔ)材料。

7 超早熟大豆雜交后代的世代選擇

根據(jù)育種方向配制的雜交組合,在低世代要注重遺傳性狀的多樣性選擇,如從生育期、分枝、株高、葉形、花色、茸毛色、莢色、結(jié)莢習(xí)性、抗倒性、抗病性、抗炸莢性、品質(zhì)等方面進(jìn)行選擇;高世代材料各性狀基本穩(wěn)定,應(yīng)對(duì)熟期、豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等目標(biāo)性狀進(jìn)行選擇。MG000組×MG00 MG0組,F(xiàn)2代可根據(jù)生育期選擇優(yōu)良單株,或F2~F4代摘莢單粒傳選擇,在F5代進(jìn)行主要性狀選擇。MG000組×MGIMGV組或(MG000組×MGIMGV)F2F4×MG000組,F(xiàn)2代超早熟期單株較少,而且在系圃行中表現(xiàn)弱小,選擇時(shí)易被忽略,應(yīng)提前把超早熟單株選出,然后再對(duì)熟期較晚的株行分批混合選擇或單粒傳選擇,F(xiàn)3~F5代根據(jù)熟期分組混合選擇或單粒傳選擇,當(dāng)性狀基本穩(wěn)定后進(jìn)行單株選擇。這樣可選出超早熟的最優(yōu)新品系。

在系圃中對(duì)世代單株要多觀察、多記錄、多標(biāo)記,如對(duì)光溫的反應(yīng)、開花前植株?duì)I養(yǎng)期發(fā)育的快慢、花莢期的長(zhǎng)短、鼓粒期的快慢、稈的韌性強(qiáng)弱、植株的抗病性等性狀進(jìn)行調(diào)查,這樣能夠了解系統(tǒng)材料的優(yōu)缺點(diǎn),以便及時(shí)淘汰不良單株,減少選種負(fù)擔(dān),同時(shí)可對(duì)親本進(jìn)行反饋,熟知親本的遺傳特點(diǎn),為選配其他組合提供借鑒。

根據(jù)育種目標(biāo)選育出的品系,要在不同生態(tài)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行適應(yīng)性、豐產(chǎn)性、抗逆性鑒定,以獲得詳實(shí)的數(shù)據(jù),為以后推廣應(yīng)用做好充分準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)

[1] 韓天富, 蓋鈞鎰, 陳風(fēng)云, 等. 生育期結(jié)構(gòu)不同的大豆品總的光周期反應(yīng)和農(nóng)藝性狀[J].作物學(xué)報(bào), 1998, 24(5):550-556.

[2] 張孟臣,楊春燕,李光威.大豆早熟高產(chǎn)育種主要性狀的研究[J].河北師范大學(xué)學(xué)報(bào),1997,21(1):92-95.

[3] DUMPHY E J,HANWAY J J,GREEN D E.Soybean yield in relation to days between specific developmental stages[J].Agronomy Journal,1979,71:917-921.

[4] DAVID A R,JAMES H O,CHARLES P.Soybean germplasm evalution for length of the seed fillingperiod[J].Crop Science,1982,22:319-322.

[5] BOARD J E, HARVILLE B G. Late-planted soybean yield response to reproductive source/sink stress[J]. Crop Science, 1998, 38:763-771.

[6] 王金陵.大豆的生態(tài)性狀與品種資源問(wèn)題[J].中國(guó)油料,1981(1):1-9.

[7] 周豐鎖.大豆早熟性遺傳的初步分析[J].遺傳,1981, 3(2):12-15.

[8] 高鳳蘭,王金陵.高緯度地區(qū)早熟大豆育種問(wèn)題的研究[J].大豆科學(xué),1985,4(1):15-24.

[9] 王金陵.大豆[M].哈爾濱:黑龍江科技出版社,1982:146.

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