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摘要 阐述普通小麦的起源、黄淮麦区主要品种演变过程、种质现状、育种方向,并分析了存在的问题和今后努力的方向。
关键词 普通小麦;起源;育种
普通小麦是一种异源多倍体起源的物种,它大约产生在6 000年以前,一般认为,小麦是由野生到栽培,由二倍体到四倍体再到六倍体。通常有4种途径:一是N.Feldman and E.R.Sears(1981)模式:一粒小麦T.monococcum(AA)与拟斯卑尔脱山羊麦T.speltoides(SS)天然杂交,形成提莫菲维小麦T.timopheevii(AAGG);另一支是一粒小麦与斯氏山羊麦T.searsii(SSSS)或近缘野生种天然杂交,形成二粒小麦(或圆锥小麦)T.turgidum(AABB),它再与二倍体的节节麦T.tauschii(DD)天然杂交,就形成了六倍体的普通小麦T.aestivum(AABBDD)。二是R.Baker(1970)模式:二倍体的野生一粒小麦T.boeoticum(AA)有一支成为栽培一粒小麦T.monococcum(AA);另一支与拟斯卑尔脱山羊草AE.Speltoides(BB)野生种杂交成为四倍体的野生二粒小麦T.dicoccoides(AABB),再成为栽培二粒小麦T.dicoccum,栽培二粒小麦可以发展成栽培硬粒小麦T.durum。栽培二粒小麦与二倍体的Ae.Squarrosa野生种DD杂交,就成为六倍体的斯卑尔脱小麦T.spelta栽培种(AABBDD)和栽培的普通小麦T.vulgare(AABBDD)。三是M.Feldman(1976)模式:野生二倍体一粒小麦(AA)通过引种驯化,成为栽培一粒小麦(AA),另外,野生一粒小麦经天然杂交和基因突变成为野生四倍体的二粒小麦T.turgidum(AABB);栽培二粒小麦再经天然杂交和长期选择,最终演化成为栽培六倍体的斯卑尔脱小麦(AABBDD)和普通小麦(AABBDD)。四是颜济(1999)的新见解。以上四种途径中第1种途径的公认程度最高。
1品种的演变(以黄淮冬麦区为例)
1.120世纪50~60年代
以地方品种为基础,用早期引入的国外品种作抗锈亲本杂交育成的“第一轮”改良品种。
(1)以蚂蚱麦和碧玉麦杂交育成的抗锈、丰产品种碧蚂1号和碧蚂4号为主。
(2)以西北60和中农28杂交育成的兼抗条锈病、吸浆虫品种西农6028为主。
(3)以胜利麦(美国引进)和地方品种杂交育成的抗病、耐寒品种石家庄407为主。
1.220世纪60年代
以“第一轮”改良品种为基础,与国外抗锈品种或本国改良品种杂交育成的“第二轮”改良品种。地方品种的特点是稳产性好而丰产性不够。
(1)以碧蚂1号、碧蚂4号为基础,用国外抗锈品种进行杂交改良。育成的主要有郑州683和郑州5号。郑州5号和丰产3号杂交育成的6609品系,秆较矮、抗条锈,是20世纪60年代后期以来河南省矮化育种的重要“矮源”之一,其矮化效果较好。
(2)以西农6028为基础,和外引品种或改良品种进行杂交改良。育成的西北612,陕农12,丰产1、2、3号等,尤其是丰产3号的丰产性、适应性最为突出。丰产1、2、3号,既是生产上的优良品种,也是杂交育种的好亲本。和其他品种杂交,又育出了一批新的优良品种,例如郑州721、745,偃大25等,陕西省的陕农6521、小偃4号、咸农68等。这些品种都在生产上起着很好的作用。
(3)以石家庄407和辛石麦等品种为基础,进行杂交改良。
1.320世纪70年代
以“第二轮”改良品种为基础,与改良品种或外引品种杂交育成的“第三轮”改良品种。育出丰产3号和矮丰3号等优良品种。
1.420世纪80年代
由于致病生理小种的变化,原有的品种其抗性逐渐丧失,又育成了一些新品种,如小偃6号、临汾8190、临7410、郑761、百农3217、豫麦2号、郑引1号、郑州741、郑州683、百农3217、徐州21、陕农7859等优良品种。
1.520世纪与21世纪之交
到了20世纪90年代后期,中国的粮食生产形势发生了根本变化,温饱问题已得到基本解决,农业生产从单纯的数量型向质、数量兼顾的方向发展。出现了如下品种:中优9507、藁8901、烟农15、高优503、济南17、陕225、豫麦63、69、洛旱2号、郑9023、新麦18及西农979等多种品种。
纵观小麦育种历史,凡有突破性的成就都与关键性种质的研究与利用密切相关。因此在实际工作中,应注重种质的创新和新种质的引进利用,小麦品种在产量上要有大的突破。如:生物技术导入某种特异基因、新种质的出现、杂交育种获得突破性进展。
2种质资源
现在中国普通小麦初选核心种质库已产生。董玉琛等指出构建核心种质的目的是在保存的全部材料中选取遗传上有代表性的部分材料,以便深入研究利用;在遗传多样性指数和遗传丰富度方面,存在选育品种较地方品种高的现象;根据多样性指数和遗传丰富度分析,中国小麦地方品种以陕南、鄂西山地和汾渭谷地遗传变异最为丰富。
但我国小麦品种品质不过硬,优质资源的研究和开发力度不够。我国虽然已育成了一批不同类型优质小麦,但与国际先进水平仍有差距。如强筋麦总体质量仍达不到美国硬红春标准,弱筋麦存在蛋白质含量高而延伸性偏低的问题,中筋麦白度和质量综合表现也不及西澳白麦等。在优质资源中,具有HMW-GS 5 10带材料在黄淮麦区应用的多含1 B/1 R材料,导致加工品质差。我国自有的优质资源如一些具远缘血统的小偃号、小冰号等,其优质基因研究远不深入,新的兼具丰产性、适应性的优质资源还有待开发。
3育种方向
3.1超高产小麦品种的选育
20 世纪后半叶,世界小麦的产量发展达到了一个新的水平,理论产量与实际产量有较大差距,说明产量的发展潜力仍有很大的空间。国外的小麦超级种在荷兰、美国、英国、智利、澳大利亚等国均有很高的产量表现,个别情况可以达到 15.0t/hm2,在我国的山东、青海、黑龙江等麦区亦有相应的突破,单产亦可超过 10.0t/hm2的水平。以上虽然是在特殊区域或特殊栽培条件下实现的,但说明小麦产量能够达到更高的水平,现有的大量超高产材料及各种先进的育种方法,能够为超级小麦新品种的筛选提供有力的技术支撑。
“中国超级麦”是指在优质、高效综合目标基础上,产量有突破性增长的小麦品种。超级麦的产量指标是,在666.7hm2以上大面积生产条件下,单产达到 650kg,66.7hm2以上大面积生产条件下达到 750kg,6.7hm2以上大面积生产条件下达到 800kg。超级麦的品质指标为达到国家一级粮食标准,主要指标为角质率大于 70%,不完善率低于6%等。在加工品质标准方面属中强筋优质类型,可与强筋和弱筋类型的优质麦组成所需要的品质系列。与过去育种和栽培上提到的“超高产”小麦相比,超级麦不但在产量指标上有所增加,而且追求产量、品质与环境的和谐提高。
3.2优质专用小麦品种的选育(面包小麦、面条、馒头、饺子专用小麦)
20世纪80年代中期,我国从单纯追求单产转向高产优质,但一直没有形成规模,处于徘徊状态;直到90年代中期,针对优质与高产的矛盾,加强了其研究。同时,我国又提出了农业生产的发展要以“高产、优质、高效”为目标,突出了品质改良的重要性。但其专用化程度很低,离面条专用粉、饺子专用粉等还有很大一段距离。
4存在的问题及努力方向
(1)遗传基础狭窄。这就需要我们引进或创造优良的种质,为育种提供亲本新来源。比如通过远缘杂交导入新的抗病基因。
(2)适应性差。包括年际间和地区间的适应性。对于年际间适应性,有些性状(如冷害)可以通过1次鉴定确定;对于地区间适应性,可以通过早代交换育种材料和异地鉴定。
(3)缺乏有效的产业链条。育繁推、产供销没有很好的结合,使得小麦新品种不能获得最大的效益。应形成企业加农户、农户连基地的产业化开发体系。推广小麦品种,确定适宜种植区域,指导农民科学种田,良种良法相配套,才能生产出优质小麦。因此,粮食加工企业应该积极与科研、技术部门相互协作,建立稳定的小麦良种繁育基地和商品小麦生产基地。以市场为导向,根据市场对专用小麦及面粉需求情况组织生产,加速小麦品种的繁殖与生产,走出一条育、繁、推相结合,产、加、销一体化,企业加农户、农户带基地的快速发展小麦生产的新路子。
5参考文献
[1] 金善宝.中国小麦品种及其系谱[M] .北京:农业出版社,1983.
[2] 林作楫,揭声慧.近50年小麦育种工作的回顾[J].河南农业科学,2005(9):5-9.
[3] 穆培源,何中虎,徐兆华,等. CIMMYT普通小麦品系 Waxy蛋白类型及淀粉糊化特性研究[J].作物学报,2006(7):1071-1075.
[4] 何中虎,肖世和,庄巧生. “九五”全国小麦育种研究进展[J].麦类作物学报,2001,21(3):72-75.
[5] 伍维模,李世清. 小麦品种演变过程中性状遗传改良规律综述[J].塔里木大学学报,2006(3):43-47.
[6] 袁秀萍. 具有优异性状的小麦种质资源鉴定与评价[J].中国种业,2006(9):50-51.
[7] 董昀,刘朝辉,范永胜. 新乡市优质高产小麦育种目标探讨[J].小麦研究,2006,(27)2:33-36.
[8] 陈强.白银市优质小麦生产优势及产业化开发[J].甘肃农业,2006(6):120.
[9] 车京玉,宋淑波,邵立刚,等.超级麦新品种选育的研究进展[J].小麦研究,2006,27(1):24-26.
[10] 孙宝启,郭天财,曹广才.中国北方专用小麦[M].北京:气象出版社,2004.
[11] 董玉琛,曹永生,张学勇.中国普通小麦初选核心种质的产生[J].植物遗传资源学报,2003,4(1):1-8.
[12] 施万喜.我国小麦品质现状与品质改良对策[J].种子,2006,25(10):62-64.
[13] 徐兆飞,张惠叶,张定一.小麦品质及其改良. [M].北京:气象出版社,2000.
[14]陈生斗.中国小麦育种与产业化进展[M].北京:中国农业出版社,2002.
[15] 刘广田,李保云.小麦品质遗传改良的目标和方法[M].北京:中国农业大学出版社,2003.
[16] 张庆勤.面包小麦的选育[J].山地农业生物学报,1998,17(4): 187-190.
[17] 王新中,于新智.小麦品种突破的基础与对策——从目标和材料的创新探讨“超级麦”选育[J].麦类作物学报,2001(4):92-95.
[18] 张华锋,季彪俊.植物种质资源研究概论[J]. 宜春学院学报,2005,27(2):92-94.
关键词 普通小麦;起源;育种
普通小麦是一种异源多倍体起源的物种,它大约产生在6 000年以前,一般认为,小麦是由野生到栽培,由二倍体到四倍体再到六倍体。通常有4种途径:一是N.Feldman and E.R.Sears(1981)模式:一粒小麦T.monococcum(AA)与拟斯卑尔脱山羊麦T.speltoides(SS)天然杂交,形成提莫菲维小麦T.timopheevii(AAGG);另一支是一粒小麦与斯氏山羊麦T.searsii(SSSS)或近缘野生种天然杂交,形成二粒小麦(或圆锥小麦)T.turgidum(AABB),它再与二倍体的节节麦T.tauschii(DD)天然杂交,就形成了六倍体的普通小麦T.aestivum(AABBDD)。二是R.Baker(1970)模式:二倍体的野生一粒小麦T.boeoticum(AA)有一支成为栽培一粒小麦T.monococcum(AA);另一支与拟斯卑尔脱山羊草AE.Speltoides(BB)野生种杂交成为四倍体的野生二粒小麦T.dicoccoides(AABB),再成为栽培二粒小麦T.dicoccum,栽培二粒小麦可以发展成栽培硬粒小麦T.durum。栽培二粒小麦与二倍体的Ae.Squarrosa野生种DD杂交,就成为六倍体的斯卑尔脱小麦T.spelta栽培种(AABBDD)和栽培的普通小麦T.vulgare(AABBDD)。三是M.Feldman(1976)模式:野生二倍体一粒小麦(AA)通过引种驯化,成为栽培一粒小麦(AA),另外,野生一粒小麦经天然杂交和基因突变成为野生四倍体的二粒小麦T.turgidum(AABB);栽培二粒小麦再经天然杂交和长期选择,最终演化成为栽培六倍体的斯卑尔脱小麦(AABBDD)和普通小麦(AABBDD)。四是颜济(1999)的新见解。以上四种途径中第1种途径的公认程度最高。
1品种的演变(以黄淮冬麦区为例)
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(1)以蚂蚱麦和碧玉麦杂交育成的抗锈、丰产品种碧蚂1号和碧蚂4号为主。
(2)以西北60和中农28杂交育成的兼抗条锈病、吸浆虫品种西农6028为主。
(3)以胜利麦(美国引进)和地方品种杂交育成的抗病、耐寒品种石家庄407为主。
1.220世纪60年代
以“第一轮”改良品种为基础,与国外抗锈品种或本国改良品种杂交育成的“第二轮”改良品种。地方品种的特点是稳产性好而丰产性不够。
(1)以碧蚂1号、碧蚂4号为基础,用国外抗锈品种进行杂交改良。育成的主要有郑州683和郑州5号。郑州5号和丰产3号杂交育成的6609品系,秆较矮、抗条锈,是20世纪60年代后期以来河南省矮化育种的重要“矮源”之一,其矮化效果较好。
(2)以西农6028为基础,和外引品种或改良品种进行杂交改良。育成的西北612,陕农12,丰产1、2、3号等,尤其是丰产3号的丰产性、适应性最为突出。丰产1、2、3号,既是生产上的优良品种,也是杂交育种的好亲本。和其他品种杂交,又育出了一批新的优良品种,例如郑州721、745,偃大25等,陕西省的陕农6521、小偃4号、咸农68等。这些品种都在生产上起着很好的作用。
(3)以石家庄407和辛石麦等品种为基础,进行杂交改良。
1.320世纪70年代
以“第二轮”改良品种为基础,与改良品种或外引品种杂交育成的“第三轮”改良品种。育出丰产3号和矮丰3号等优良品种。
1.420世纪80年代
由于致病生理小种的变化,原有的品种其抗性逐渐丧失,又育成了一些新品种,如小偃6号、临汾8190、临7410、郑761、百农3217、豫麦2号、郑引1号、郑州741、郑州683、百农3217、徐州21、陕农7859等优良品种。
1.520世纪与21世纪之交
到了20世纪90年代后期,中国的粮食生产形势发生了根本变化,温饱问题已得到基本解决,农业生产从单纯的数量型向质、数量兼顾的方向发展。出现了如下品种:中优9507、藁8901、烟农15、高优503、济南17、陕225、豫麦63、69、洛旱2号、郑9023、新麦18及西农979等多种品种。
纵观小麦育种历史,凡有突破性的成就都与关键性种质的研究与利用密切相关。因此在实际工作中,应注重种质的创新和新种质的引进利用,小麦品种在产量上要有大的突破。如:生物技术导入某种特异基因、新种质的出现、杂交育种获得突破性进展。
2种质资源
现在中国普通小麦初选核心种质库已产生。董玉琛等指出构建核心种质的目的是在保存的全部材料中选取遗传上有代表性的部分材料,以便深入研究利用;在遗传多样性指数和遗传丰富度方面,存在选育品种较地方品种高的现象;根据多样性指数和遗传丰富度分析,中国小麦地方品种以陕南、鄂西山地和汾渭谷地遗传变异最为丰富。
但我国小麦品种品质不过硬,优质资源的研究和开发力度不够。我国虽然已育成了一批不同类型优质小麦,但与国际先进水平仍有差距。如强筋麦总体质量仍达不到美国硬红春标准,弱筋麦存在蛋白质含量高而延伸性偏低的问题,中筋麦白度和质量综合表现也不及西澳白麦等。在优质资源中,具有HMW-GS 5 10带材料在黄淮麦区应用的多含1 B/1 R材料,导致加工品质差。我国自有的优质资源如一些具远缘血统的小偃号、小冰号等,其优质基因研究远不深入,新的兼具丰产性、适应性的优质资源还有待开发。
3育种方向
3.1超高产小麦品种的选育
20 世纪后半叶,世界小麦的产量发展达到了一个新的水平,理论产量与实际产量有较大差距,说明产量的发展潜力仍有很大的空间。国外的小麦超级种在荷兰、美国、英国、智利、澳大利亚等国均有很高的产量表现,个别情况可以达到 15.0t/hm2,在我国的山东、青海、黑龙江等麦区亦有相应的突破,单产亦可超过 10.0t/hm2的水平。以上虽然是在特殊区域或特殊栽培条件下实现的,但说明小麦产量能够达到更高的水平,现有的大量超高产材料及各种先进的育种方法,能够为超级小麦新品种的筛选提供有力的技术支撑。
“中国超级麦”是指在优质、高效综合目标基础上,产量有突破性增长的小麦品种。超级麦的产量指标是,在666.7hm2以上大面积生产条件下,单产达到 650kg,66.7hm2以上大面积生产条件下达到 750kg,6.7hm2以上大面积生产条件下达到 800kg。超级麦的品质指标为达到国家一级粮食标准,主要指标为角质率大于 70%,不完善率低于6%等。在加工品质标准方面属中强筋优质类型,可与强筋和弱筋类型的优质麦组成所需要的品质系列。与过去育种和栽培上提到的“超高产”小麦相比,超级麦不但在产量指标上有所增加,而且追求产量、品质与环境的和谐提高。
3.2优质专用小麦品种的选育(面包小麦、面条、馒头、饺子专用小麦)
20世纪80年代中期,我国从单纯追求单产转向高产优质,但一直没有形成规模,处于徘徊状态;直到90年代中期,针对优质与高产的矛盾,加强了其研究。同时,我国又提出了农业生产的发展要以“高产、优质、高效”为目标,突出了品质改良的重要性。但其专用化程度很低,离面条专用粉、饺子专用粉等还有很大一段距离。
4存在的问题及努力方向
(1)遗传基础狭窄。这就需要我们引进或创造优良的种质,为育种提供亲本新来源。比如通过远缘杂交导入新的抗病基因。
(2)适应性差。包括年际间和地区间的适应性。对于年际间适应性,有些性状(如冷害)可以通过1次鉴定确定;对于地区间适应性,可以通过早代交换育种材料和异地鉴定。
(3)缺乏有效的产业链条。育繁推、产供销没有很好的结合,使得小麦新品种不能获得最大的效益。应形成企业加农户、农户连基地的产业化开发体系。推广小麦品种,确定适宜种植区域,指导农民科学种田,良种良法相配套,才能生产出优质小麦。因此,粮食加工企业应该积极与科研、技术部门相互协作,建立稳定的小麦良种繁育基地和商品小麦生产基地。以市场为导向,根据市场对专用小麦及面粉需求情况组织生产,加速小麦品种的繁殖与生产,走出一条育、繁、推相结合,产、加、销一体化,企业加农户、农户带基地的快速发展小麦生产的新路子。
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