山西中部小麦育种现状与思考_裴自友

山西中部小麦育种现状与思考

裴自友, 温辉芹, 王 晋

(山西省农业科学院作物遗传研究所,太原030031)

摘 要:中部麦区是山西小麦的主产区之一,但近年由于种麦效益同比低,种植面积呈逐年下降趋势。综述了山西中部小麦育种的研究概况,并对目前存在的问题进行了探讨,提出了相应的对策与发展目标。关键词:小麦育种;现状;对策

中图分类号:S512.1.033 文献标识码:A 文章编号:1008-0864(2009)S2-0013-05

StatusandThoughtofWheatBreedingin

CentralShanxiProvince

PEIZ-iyou,WENHu-iqin,WANGJin

(InstituteofCropGenetics,ShanxiAcademyofAgriculturalSciences,Taiyuan030031,China)

Abstract:CentralareaisoneofthemainwheatproducingareasinShanxiprovince.Inrecentyearswheatacreage

decreasedduetoitslowefficiency.Thispaperbrieflyreviewedtheprogressonwheatbreedingresearch,discussedthecurrentproblems,putforwardconntermeasuresanddevelopmentgoals.Keywords:wheatbreeding;presentsituation;strategy

小麦是山西省第一大粮食作物,播种面积和产量仅次于玉米。据统计,在城乡人民的粮食消费中,小麦占总量的74.9%,所以小麦生产在我省粮食安全、人民营养和健康,国计民生、社会发展和稳定、经济发展中均具有极其重要和不可替代的地位。1998年以后,随着农业产业结构的调整,山西中部麦区小麦播种面积不断下降,小麦种植集中产区的比重日益增加,分散产区的比重有不同程度的下降,为确保我省人民的/口粮安全0和社会稳定与发展,稳定和发展我省中部小麦生产是摆在全省人民面前的头等大事。因此,认真分析当前我省中部小麦育种现状及存在问题,对于我们调整思路,改变生产现状具有十分重要的意义。

农业科学院下属研究所,分别是山西省农业科学院作物遗传研究所(太原市)、谷子研究所(长治市)、经济作物研究所(汾阳市)和玉米研究所(忻州市),共有小麦育种人员30余名。/十#五0以来,中部麦区有7个品种获得国家审定,分别是长6878、长6154(适于黄淮冬麦区旱薄地)、晋太170、长4640、长6359(适于黄淮冬麦区旱薄地)、长4738和太10604,上述品种中除长4738外均为旱地推广的新品种,这说明本区的旱地育种处于国内领先水平。长4738的育成打破了中部麦区无自育国审水地品种的局面,该品种分蘖力较强,成穗率高,叶功能期长,抗青干,节水性能好,灌浆快,落黄好,穗大粒多,穗粒重高。产量三因素协调,是一个增产潜力大、高产、稳产、适应性广的小麦新品种,特别是在高产、有利环境条件下栽培更易获得高产

[1]

1 育种现状

1.1 品种审定

山西省北部冬麦区主要育种单位均为山西省

。适宜在我国北部冬麦区广大

水地推广种植。通过山西省审定的品种有长治5608、晋太65、长麦5079、吕旱1608、晋麦75号、冬黑1号、冬黑10号、汾黑麦1831、长6452、长

收稿日期:2009-10-10;修回日期:2009-12-10 基金项目:山西省科技攻关项目(2007031001-2,20080311001-2);山西省农业科学院博士基金(YBSJJ0806)资助。 作者简介:裴自友,副研究员,博士,主要从事小麦遗传育种工作。Te:l0351-7120890;E-mai:lzype@ihotmai.lcom

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7016、汾4439、汾4858(晋麦86)、太5902、长麦6135和晋太9923等。山西省农业科学院谷子所利用水旱交叉选育法,实现了自然选择、人工选择和定向培育的有机结合,提高了选种质量和效率,育成的小麦品种长6878获2005年度山西省科技进步一等奖。山西省农业科学院作物遗传所选育的小麦品种晋太170跨区审定,是山西省第一个可以跨二个生态区推广的审定品种。晋太170小麦是一个集优质、高产、多抗、广适于一体的小麦新品种,品质检测,全面达到国标优质强筋小麦一级标准,2007年获山西省科技进步一等奖。1.2 存在的问题

近年来山西省小麦生产存在新品种、新技术推广慢,单产突破难、经济效益低等问题,影响了农民种植积极性,使小麦种植面积不断减少,加剧了全省粮食品种结构矛盾。小麦种植集中产区的比重日益增加,分散产区的比重有不同程度的下降。2007年太原、晋中、长治、晋城和吕梁市等5

2

个中部麦区小麦播种面积为153380hm,占全省的比重仅为21.78%,晋城市小麦面积则占中部麦区面积的42.28%。仅从2006年、2007年两年的比较可以看出,2007年太原、晋中、长治、晋城和吕梁市小麦播种面积分别比2006年下降了

[3]

19122%、3.84%、1.40%、1.45%和8.22%。在小麦生产管理上,随着农村劳动力向其他产业转移,田间劳动力素质下降,投入下降、单产水平低,传统的精耕细作向简化生产发展。

根据2008年山西省中部晚熟冬麦区高肥组审定的小麦品种太5902品种介绍和全国北方区试审定品种介绍,分析发现同为对照品种的京冬8号在2006-2007年度、2007-2008年度山西与

2

全国区试的产量差距分别是891kg/hm、2081.25kg/hm和1713.15kg/hm,这说明我省区试与全国北方区试在肥力水平和管理水平上存在较大的差距。可能部分区试点栽培水平较低,试验中的产量低,试验质量较差,导致茎秆较高的小麦新品系在区试中占便宜,容易通过区试而得到审定。

高产小麦主要存在两个问题:一是适应性差,虽有超高产纪录,但没有面积或推广面积很小

2

(如太原768曾在祁县创9000kg/hm的产量);二是现有的高产纪录是通过高投入来实现的,不利于小麦产业持续发展和农民增收。同时,育种2

2[2]

材料难以满足育种需求。品种存在问题是对温度、光照等环境条件反应敏感,对水肥等生产条件要求严格,表现为适应性差,不宜异地种植,难以大范围种植,冻害、病、倒伏、干旱等情况下减产严重,表现为综合抗逆性差,年度产量差异较大,高产不稳产,高产品种应用范围受到很大限制,严重制约了麦区小麦生产水平的提高,生产上急需高产与广适性结合的品种。目前接班品种少且不过硬,改良型和修饰型多,无突出品系,更无突破型品种,而且缺乏耐晚播品种,如2007年播种期连阴雨,太原市小店区小麦播种面积大幅减少。另一方面,缺乏栽培技术的研究,推广不够,试验面积小,管理水平低。

科研人员为完成任务热衷于培育短期品种,加速品种换代。目前是省审品种多了,但大成果少了,推广面积上不去。因此必须克服浮躁情绪,急于出东西,应付完成课题的状况,避免急功近利和短期行为。

今后需加强抗病、无慢病性品种的选育。近年来小麦叶锈病和白粉病在山西省有明显发展趋势,目前山西省小麦品种和育种材料几乎均不抗叶锈病和白粉病,该现象应引起育种者的高度重视。/条中32号0具有毒性谱宽、致病范围广和出现频率持续上升的特点,鉴定中未发现对其表现抗性的品种材料,该小种应为今后抗病育种的主要针对目标

[4]

。蚜虫对山西各主要麦区的危

害相当普遍,目前还没有抗蚜品种,主要依靠使用杀虫剂防治,这不仅增加了生产成本,也造成对环境的污染。此外,麦蚜是小麦黄矮病的主要传播介体,因而麦蚜的普遍发生也是该病频发的直接原因。近年来,全国范围内温室大棚的普遍使用也是麦蚜危害加剧的一个原因。对农民来说,利润最大而且最为环保的策略就是种植具有抗病基因的小麦品种。此外,近年由于小麦生育后期降雨的增多,造成小麦品种穗发芽严重。

山西小麦分4个栽培生态型:高肥、中肥、肥旱和耐旱耐瘠,由于气候条件以及相关灌溉条件的改变,这些栽培生态条件年度间是可能相互转换的,中部高产品种难以大面积种植的生产难题就是中部缺乏广适性(高产、稳产)小麦新品种,广适性品种在大面积栽培条件下容易获得高产,在一定的生态地区,年度间表现稳定。随着全球气候变暖,气候对农业生产的影响将越来越大,农S2裴自友等:山西中部小麦育种现状与思考

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业自然灾害总体呈加重趋势。气候变暖后,小麦的开花期提前、生长期缩短,也会对农作物的生长产生影响,如小麦品种的跨区区试中,石麦15为半冬性国审品种,在2008、2009年参加北方冬麦区参试并表现突出;中国农业科学院作物研究所选育的冬麦CA0175曾参加2006年度山西省南部中熟冬麦区高水肥组区试、2008-2009年度的全国黄淮冬麦区旱肥地组区试。

总体上讲,育种上存在以下问题:一是种质资源创新后劲不足;二是育种手段单一,育种技术落后,育种效率低。三是育种规模偏小,育种基地(点)过少;四是小麦栽培技术水平较差,不注重对耕地土壤肥力的培养问题;五是重审定,不重推广,缺乏栽培技术和良种良法配套。

具体要求品种的自我调节能力强,适于旱、平、丰年份,对播期反应不敏感,起身拔节长势强,灌浆快、落黄好、发育稳、抗春寒、成穗高,后期光合强(抗早衰)。对肥水要求不严格、且高肥效,抗寒性强(不同生态区材料杂交时要加大抗寒性的选择压),适应性广,早熟(稳产),无慢病性。选种材料不能太矮(株高75~90cm),生产上不倒就行(似倒不倒,千斤不倒),晚播,产量不减,病轻(有利于复播),及时研究高产优质配套栽培技术,良种良法同步推广。这就要求选育半矮秆的强秆特性。综合利用Rht1、Rht2、Rht8、Rht3和Rht10等矮秆基因降秆增穗的同时,通过提高茎秆强度和茎秆质量来提高抗倒性。

育种要首先考虑培育适应性好的稳产高产品种,稳中求高。今后需要加强抗早衰的研究,特别加强小麦耐热性生理机制和遗传机理方面的研究,重点研究小麦抗逆性及水分养分和光能高效利用机理,注意总结试验规律性的东西,用先进的仪器分析优良品种的特性,提供数字化的数据,为今后的研究提供理论依据。注意在全球气候变暖的趋势下,仍要保持品种的越冬性,因为提高品种的抗灾减灾能力,减少因灾损失即增产。在常规育种、分子标记选择、转基因和分子设计育种相结合上要加大投入和支持,在注重新抗源开发及兼抗性选育的同时,要加强成株抗性和慢病性的开发与利用。育种水平高低与基础材料的水平密切相关,遗传基础丰富,材料广泛,后代才能适应性广,从而提高适应气候变化和可持续发展的能力。要积极引进国内外新资源。应注意收集整理小麦近缘种质资源,确保山西省作物遗传的多样性,从中筛选耐盐、抗旱、优质种质资源,明确我区农作物种质资源的现状及变化趋势,为资源有效保护和高效利用提供物质与技术支撑。加强原始创新(尤其是基因资源的创新)、集成创新和引进消化吸收再创新。

育种上不用追求十全十美,配置组合不必太多,但必须有预见性,应以产量为主要目标,分项转育,聚合提高,在同一个地点、创造不同的生态环境,通过播期、施肥等处理不同反应,提高不同生态区的表现、适应性。避免急于求成,出真正过硬的品种,靠单个品种打品牌,立住脚,扩大影响。集中精力创造材料,出品种要放慢脚步,把握好综合性状,高产始终是放在第一位、避免倾向片面追2 研究体会与思考

面对种植面积下降、水资源日益短缺、化肥利用效率低等问题,小麦品种改良的对策是培育综合性状好,抗白粉病和锈病,抗寒性好,耐(抗)旱节水、省肥、高产小麦新品种,通过品种选择、水

肥调控栽培和病虫害防控等技术的集成应用与示范,实现小麦良种、良法配套与高效生产。培育能够高效利用土壤养分或肥料的小麦品种,达到少投入、多产出、保护环境的目的。根据农村劳动力的情况,要求品种易于管理,不要求特殊的水肥管理。在不同的水肥条件下,在不同的质地的土壤尚都能获得较好的产量。适于不同播期(早、晚)的小麦品种。以最小的投入,获取最大的产出,增产潜力大、抗逆性好、品质优的小麦品种。温辉芹等研究发现山西中部地区小麦以保证足够的穗数为基础,稳定穗粒数,提高千粒重效果最佳。具体可通过减少不孕小穗和小花数来增加每穗粒数,通过提高灌浆速率来提高千粒重,再把高穗粒重与较多的单位面积穗数结合在一起,是北部冬麦区进一步提高产量的重要途径。高千粒重的品种,即便管理不佳也会有好的表现,因此可在稳定千粒重的基础上进一步增加穗粒数和穗粒重。

山西中部晚熟冬麦区肥旱地小麦产量则应以增加穗粒数和千粒重来提高产量,并利用矮秆与强秆基因(茎秆质量好)的组合培育半矮秆、光合产物源充足流畅的强秆抗倒高生物产量新品系。[5]

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求品质。研究表明,1BL/1RS易位系能提高产量和环境适应性,提高养分吸收(耐高肥水)延长生育期,增加穗数,提高穗粒重和千粒重(表现抗后期高温能力强,灌浆快,落黄好)。中部大面积高产稳产品种晋太170、晋麦62、京冬8号、京411、京437、晋麦53等均有1B/1R易位血缘。因此,在小麦高产育种上,1BL/1RS易位系目前仍有一定的利用价值。考虑到1B/1R易位系对加工品质的负面影响,可用高低分子量亚基降低1BL/1RS对品质的负面影响。近几年在小麦生育后期白粉病、叶锈病较重发生,加强抗白粉、叶锈品种的筛选,抗白粉病基因Pm21是适合北部冬麦区的好亲本材料,硬粒小麦、黑麦、节节麦、斯卑尔脱山羊草上的抗蚜基因可用来培育抗蚜品种。分子标记与常规育种紧密结合,利用小麦x玉米染色体消失技术,快速加速世代进程,选育抗两种以上病虫害的优质、专用、抗病虫小麦新品种,减少生产成本,实现绿色生产,保护生态环境。

利用好我区的研究优势,包括中间偃麦草中优异基因的挖掘(如抗白粉病基因Pm43)、硬粒小麦来源地温光敏不育系的研究和利用等。在提高产量的途径上增产幅度大的还是利用小麦亚远缘杂交(马惠英私人通讯),如普通小麦与硬粒小麦的杂交。由于热、干旱等自然气候条件的不稳定性,将穿梭育种、多点鉴定与生态育种相结合,可实现品种抗逆性、广适性、丰产性的有机统一;通过水旱交叉选择、不同肥力交替,可提高新品种耐旱性、肥水利用率和适应性。可喜的是,2009-2010年度山西省中部小麦区试的区组设置由原来的中、高肥各一组,变为仅设水地一个组,这样也有利于适应性好的品种的推出。

今后应加强对六倍体人工合成小麦的研究和利用,以便发现新的基因资源,如:节节麦具有耐寒、耐旱、水高效、抗蚜虫等多个有益基因,从而使选出的小麦品种具有广泛的适应性、高产及稳产性,具有在水、肥等环境条件得到改善时,能获得更高产量的遗传潜力,同时增强对病害的持久抗性。由于山西中部麦区各地的地域特点,选育可在一个大的区域范围内种植的广适性品种的同时,选育多样性品种,因为在一个大的区域范围内多样性品种的平均产量不一定能超过广适性品种,但在特定的区域内,产量却显著提高实现超高产。因此在山西小麦丰产方建设中要扩大推广适[6,7]

应性强的品种,同时重视生态条件特定麦区的超高产品种的选育。

近年来,国际、国内食品市场逐渐向/营养型0、/功能型0方向转化,顺应市场需要,应加强研究具有独特营养和保健功能的农作物新品种的选育、开发及推广。开展铁锌强化(Harves-tPlus)小麦的筛选和营养功能的研究,保持中部麦区黑粒小麦品种培育的优势地位,选育适合中部麦区及周边地区种植的优质、专用小麦新品种。山西中部麦区开花-成熟期间温差较大,降雨较少,十分有利于蛋白质和湿面筋的形成,适于优质麦的种植。建议加强专用品种选育,打优质牌,增加农民收入,提高种麦的积极性。今后要加强对矮败小麦高效育种技术新体系的应用、杂种小麦的研究,如温光敏不育系的利用。通过远缘杂交、辐射诱变、航天育种、、细胞工程和基因工程等手段开展种质创新。实现了高产潜力与优良加工品质、抗病性、抗倒伏性和早熟性的良好结合,全球气候变化对小麦新品种提出了更高的要求,品种的高产稳产特性是保证好收成的关键。

建立山西省小麦种质库建设的立项申报工作,加强条件平台建设。形成以育种为核心,品种资源、品质分析、栽培生理、远缘杂交和分子生物学为支撑的育种体系。稳定和合理配置小麦育种人员、优化课题组设置,充分调动广大科技人员的积极性和创造性。减少重复研究,各课题专长互补,研究特色明显,提高科研的整体水平。充分发挥小麦协作组的作用,设立山西省中部小麦育种重大攻关项目,充分整合和利用各种科研资源,建立科研合作机制与成果共享平台,全面提升我省中部的小麦育种创新能力,形成一支具有强大创新能力的团队。

在品种推广方面,让农民直接进入试验田,实现科研与农民的现场互动。与企业的合作,开展订单农业。通过创办优质小麦新品种观摩活动和小麦新品种展示洽谈会,加快新品种推广速度及推广范围。研究小麦收获后时间空间的利用,提高种小麦的效益,促进农民增收。考虑到与新疆的生态相似,可在新疆的适宜地区推广种植山西中部育成的小麦品种,2004年小麦新品种长4738在新疆农一师农科所试点,产量高达10582.5kg/hm,比对照京冬8号增产37.9%,创国家区试单产最高纪录,就是个很好的佐证。针对强冬2

S2裴自友等:山西中部小麦育种现状与思考

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性小麦种植面积的缩小,要开展半冬性小麦(适于黄淮麦区)品种的选育,这样选出的品种的推广面积才会上水平。由于冬小麦秋播夏收,冬春覆盖大田,所以扩大小麦面积,无疑在防御气候恶化,减少沙尘袭击,改善生态环境方面,具有现实的经济意义和长远的生态意义。北京市除了对小麦进行直接补助之外,还增加了生态补贴,种小麦每hm地补贴600元左右,很受农民欢迎。我省也应采取相应的措施调动农民种麦的积极性,从而稳定和增加中部麦区的面积,实现我省粮食生产的可持续发展。

参 考 文 献

[1] 张俊灵,孙美荣,李岩华,等.小麦新品种长4738的丰产性、

2

稳产性及适应性分析[J].河北农业科学,2008,12(7):9-11.

[2] 温辉芹,张立生,程天灵,等.国审小麦新品种晋太170的选

育实践与体会[J].山西农业科学,2008,36(9):15-20.[3] 山西省统计局编.山西省统计年报-2008[C].北京:中国

统计出版社,2008.

[4] 原宗英,武英鹏,李艳芳,等.小麦品种与育种材料抗气传

病害鉴定研究[J].中国生态农业学报,2006,14(2):144-146.

[5] 温辉芹,张立生,李生海,等.山西省中部不同水肥条件下

小麦产量构成因素及育种方向研究[J].山西农业科学,2001,29(3):10-13.

[6] 周阳,何中虎,张改生,等.1BL/1RS易位系在我国小麦育

种中的应用[J].作物学报,2004,30(6):531-535.[7] 肖永贵,阎俊,何中虎,等.1BL/1RS易位对小麦产量性状

和白粉病抗性的影响及其QTL分析[J].作物学报,2006,32(11):1636-1641.

=新品种介绍>

/紫糯麦1号0

特征特性:

冬性,成熟期与对照京9428相近,比京411晚1d左右;幼苗半匍匐,分蘖力、成穗率中等;穗纺锤型,长芒、白壳、紫粒,籽粒短圆形,角质;区试株高75cm左右,抗倒性较好;抗寒性较好,延庆抗寒性鉴定平均越冬死茎率1413%;经中国农科院植保所接种鉴定,中感至感条锈病和叶锈病,感白粉病和秆锈病;后期落黄好;品质性状特异,为紫糯品种,Ca含量比对照京9428提高32.9%,支链淀粉含量92%。产量表现:

产量水平与京9428相当,两年区试平均产

2

量5301kg/hm,比对照京9428减产1.4%;

2

2006年产量为4900.5kg/hm,比对照减产213%,不显著;2007年产量5703kg/hm,比对

照减产0.6%,不显著;2007年生产试验平均产

2

量6034.5kg/hm,比对照京9428增产5.2%。栽培技术要点:

北京地区9月25~10月5日期间播种,基

2

本苗270~300万株/hm为宜,10月5日之后

2

每晚播一天增加15万/hm基本苗;该品种苗期生长量较小,在返青总茎数1050~1200万/2hm的壮苗田,墒情充足的情况下返青期可以不施肥水;起身后生长发育较快,拔节期应重施肥水;视天气情况浇好孕穗、灌浆水。适宜种植区域:

北京及生态条件相似地区中上等肥力地块种植。

2

(尤明山 中国农业大学农学与生物技术学院,北京100094)