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转:强筋小麦育种实践与探讨(部分)  

2013-02-27 16:28:41|  分类: 小麦 |  标签: |举报 |字号 订阅

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强筋小麦育种实践与探讨(部分)

1 强筋小麦育种目标的制定

随着我国人口不断增加和耕地逐年减少,小麦生产能力与市场需求潜力的差距逐渐加大,稳定的提高单产,增强稳定性、抗病性,改善品质,降低成本,提高生产效益将是高产优质小麦育种长期的目标。黄淮麦区小麦品种籽粒的蛋白质和湿面筋含量均较高,但稳定时间较短,面筋强度低,加工品质欠佳。提升蛋白质质量,增加面筋强度,是当前黄淮麦区小麦品质改良的重心所在。研究显示,小麦产量与蛋白质或湿面筋含量呈一定的负相关,与稳定时间等面团流变学特性的相关性不显著,然而加强蛋白质质量的改良在某种程度上与产量并不冲突,同时提高产量和蛋白质质量是完全可能实现的目标。因此,在现阶段,强筋小麦育种应以优质、高产、多抗为主要目标,在突出品质这个目标性状的前提下,兼顾高产抗病、抗倒和农艺性状的选择,从亲本取材,组合配置,杂种后代的选择等一系列工作环节,始终牢牢抓住品质性状,采取一切可能的直接或间接手段提升蛋白质含量,增加面筋强度。

1.1 品质指标

以师栾02-1为对照种,所选株系的沉降值、面筋指数、湿面筋含量年度间不能低于对照,品系品质指标年度间要大于或等于国家一级强筋小麦标准,注意选留籽粒硬度、吸水率、蛋白质含量、面筋含量等部分指标特高的材料。

1.2 产量

以周麦18、偃展4110为冬、春材料的对照种,产量水平与对照相当或产量潜力较大。选择多穂、高籽粒质量的增产途径,单位面积穂数675万穂/hm2、穗粒数33粒左右、千粒重45g左右。

1.3 抗病性

中抗条锈病、中抗—中感叶锈病、纹枯病、白粉病,中感赤霉病。注意耐病材料的利用。

1.4 农艺性状

半冬性或弱春性,中晚熟,株高不超过80cm;株型紧凑,分蘖力中等,大分蘖多,苗脚利索,抗寒性≤3级;起身拔节慢,拔节孕穗叶片直立,灌浆期茎秆基部坚韧;结实性好,籽粒角质。

2 强筋小麦育种选配若干问题探讨

2.1 亲本选配

(1)按照亲本选配的原则,选择强筋小麦品种(材料)和适合当地生态条件的中筋丰产小麦品种作杂交亲本,建立较高的品质改良基础。强筋品种品质指标要高且稳定,改进的目标性状明确,数量要少。中强筋品种要高产、优质、抗病和农艺性状优良全面,缺点不突出,遗传背景中无品质差的亲本材料,有矮杆、抗病、株叶形好、根系活力强、叶片功能持续期长、落黄好的亲本材料。亲本之间的目标性状缺点一定要互补。

三交和复合杂交组合杂种当代,强筋品种品质性状遗传组分要超过50%。双亲麦谷蛋白亚基在F1表现共显性,并呈倾母性遗传,强筋品种最好做母本。

(2)小麦近缘属种含有高蛋白基因,对于强筋小麦选育具有很大的利用价值。选用硬粒小麦、长穂燕麦草。山羊草等衍生系的杂交后代品种作亲本,易在品质和抗病性方面取得成功。有个别突出缺点的材料最好经过诱变、杂交改进后再使用

(3)亲本组配时要注意双亲优良麦谷蛋白亚基的互补麦谷蛋白是小麦胚乳中重要的贮藏蛋白,是由高分子量谷蛋白亚基(HMW-GB)和低高分子量谷蛋白亚基(LMW-GB)形成的蛋白聚合体。研究表明,麦谷蛋白亚基已成为当今小麦品质育种考虑的首要问题。不同高分子量谷蛋白亚基对小麦加工品质有不同贡献,按位点贡献大小排序,G1u-D1>G1u-B1>G1u-A1。就单个亚基而言,对加工品质贡献最大的为G1u-D1位点的5+10亚基,其次G1u-B1为位点的17+18、14+15和7+8等亚基,G1u-A1位点的1和2*亚基对小麦品质也有较大贡献。麦谷蛋白对面筋强度的作用是累加性的,通过具有不同亚基组成的品种间杂交重组可改善小麦品质的,同时还要协调好高分子量谷蛋白亚基和低高分子量谷蛋白亚基的比例

(4)尽量不使用1B/1R材料小麦1B染色体短臂被黑麦1R染色体短臂取代形成小麦-黑麦1BL.1RS易位系。20世纪70年代初从欧洲引入我国的洛夫林10、13、高加索、阿芙乐尔、牛朱特和山前麦等1BL.1RS 易位系品种具有较好的丰产性、抗病性和适应性,得到了广泛的利用,80年代初至90年代育成了大批高产、抗病品种 。目前,我国近50%的冬小麦品种携带1BL.1RS 易位染色体,1RS染色体上带有的黑麦抗条锈、叶锈、秆锈病和白粉病的基因Yr9、Lr26、Sr31、Pm8,已经丧失对新的流行小种的抗性。由于1RS上带有黑麦碱基因,其编码的黑麦碱蛋白(富含谷氨酰胺),使面粉吸收量增加,导致面团黏性增大,最大抗延阻力降低,烘烤品质变劣,面包体积减少。因此,在小麦品质育种中要尽量避免使用1BL.1RS材料作亲本,或者至少有一个具有较好的高低分子量谷蛋白亚基遗传背景。

2.2 品质性状的遗传与选择

2.2.1 籽粒硬度(角质率) 籽粒硬度高的小麦面粉吸水率较高,蛋白质含量和湿面筋含量也高。吸水率高的小麦出粉率也高,面粉制成的食品产出率也高,从而降低产品成本。面粉和食品加工企业都很重视吸水率指标的高低,因此,国内外都把它作为小麦市场分类和定价的指标之一,需要育种工作者高度重视。GB1351-2008小麦国家标准中硬度指数(HI)规定硬麦的硬度指数不低于60%.

籽粒硬度的遗传力较高,属简单遗传,受1个或2个主效基因(定位于5D染色体的短臂上)和一些修饰基因控制。育种家在性状选择过程中一般用角质率高低来判断籽粒硬度,角质与粉质的显隐性关系随组合的不同而异,要在早代进行选择,在高代株系中选择很难见效。

2.2.2 籽粒特征 籽粒特征在选择过程中往往不被育种家重视,强筋小麦作为专用品种,籽粒要有明显的特征,让一般人在众多的小麦品种中容易识别出来,是粮食收储企业和专用面粉加工企业的迫切要求,是解决粮食收储企业混收混储造成品质降低问题的途径之一。

2.2.3 杂种后代品质性状的选择 沉降值是蛋白质数量与质量的综合反映,与高分子量麦谷蛋白亚基组成变异密切相关。马传喜等认为,采用测定沉降值(SDS微量)大小进行品质选择,有利于选留高分子量麦谷蛋白亚基组合好、蛋白质含量高的单株。沉降值受2个部分显性基因控制,遗传力在80%左右,可以在杂种早代进行选择。

形成时间和稳定时间与面筋含量和质量有关,是衡量小麦面粉筋力强度的重要指标,采用测定湿面筋含量和面筋指数高低不但能选择出湿面筋含量高的材料,也能间接选择出形成时间和稳定时间长的材料。面筋含量的遗传力中等,面筋质量的遗传力较高。

使用角质率、沉降值、湿面筋含量、面筋指数4个指标能选择、评价株系的品质性状,以品质对照品种的指标为参考进行评判,高世代材料还需要多年的检测结果进行综合评判。

F1一般不淘汰组合,评价出一、二、三类组合。F2田间选择农艺性状、抗病性状、抗逆性状优良的单株,条件从宽,重点组合中选率高。室内选择角质率高、籽粒质量大、饱满度好的单株。从F3、F4开始增加株系沉降值的测定,结合株系表现,确定中选单株种植群体的大小。F5适当增加优良株系种植数量,提高中选率,采用沉降值、湿面筋含量、面筋指数的测定指标来评价株系的品质状况。F6以后继续增大株系种植规模,对组合内不同株系间进行麦谷蛋白亚基标记选择外,进行粉质参数测定,作为提升品系鉴定和进一步作为亲本材料选择利用的参考依据。

3 强筋小麦育种实践
3.1
阶梯杂交,HMW-GB标记辅助选择,稳定提高品质和产量

利用自育品质进行阶梯杂交,由于对品种产量抗病和农艺性状的优缺点有全面了解,目的性强。能较好地协调产量和品质、抗病性之间的矛盾,稳定提高产量和抗病性、稳产性。百泉3047-3是新乡农科院在七五期间育成的大穂型高产品种,为了提高育成品种的抗病性,选择抗病材料内乡82C6杂交,1998年育成半冬性大穂型高产品种新麦9号,其茎秆粗壮,株紧叶竖,抗寒,成穂率高,综合性状全面。在新麦9号基础上,选择(C5/新乡3577)F3d1s抗病、高产、优质亲本材料9法国V.P.M偏凸山羊草衍生系后代)杂交2000年育成新麦18,半冬性、高产、优质、抗病、其它农艺性状综合表现突出,曾被用作国家黄淮南片区域试验的对照种,年种植面积超过66.7万hm2。在此基础上,利用HMW-GB标记辅助选择技术,对原新麦18的高代株系做了大量的选择工作,2004年育成新麦19,品质、抗病性和产量较新麦18有了进一步的提高。为了进一步提高品质指标,选择新麦9408E1(新麦18)与济南17杂交,期望通过高、低麦谷蛋白亚基的互补、杂交重组和对面筋强度的累加作用提高品质。2008年育成新麦26,在高产的基础上品质指标实现了新的突破。

3.2 找准主要改进的目标性状

针对新麦18、19籽粒硬度不高、影响吸水率的缺陷,对其株系做了大量的角质率的选择工作,基本上没有效果。在小麦26杂交组合后代的选择中,首先把角质率选择作为主要目标性状;其次是坚持测定沉降值、湿面筋含量、面筋指数3个指标,用来评价株系的品质状况;第三是注意选择高籽粒质量的单株和株系。借鉴周麦系列品种高产的成功经验,改变原来的“三个四十”的产量目标性状,降低对穂粒数的要求,提高千粒重和成穂数;第四是放宽对条锈病、叶锈病和白粉病的选择标准。小麦高产优质高效栽培技术与杀菌剂的普及使叶部病虫害防治已成为常规,方法简单,效果明显。根部、茎部穂部病害具有感染时间长、隐蔽和突发性的特点,防治难度大,预防的首选方法是使用抗病品种。因此,对根腐病、纹枯病、赤霉病要提高选择标准。

3.3 其它关键工作

强筋品种小麦选育要在高产多抗育种工作的基础上结合强筋小麦选育的特点开展工作。第一,要重视培肥地力,提高试验地肥力水平和均匀度,将水肥对育种材料品质的影响降低到最小。采用的方法是前茬玉米匀地,秸秆粉碎后掩青,机械施底肥,一次施足,不在追肥。第二,工作重点要放在亲本的选配和品质检测上,每年选配组合不易太多,后代群体适当增加。第三,要仔细记载组合、株系的表现和品质检测结果,为品系的综合评价利用提供较为全面的资料。第四,经常与专用面粉加工企业沟通,了解市场需求,让品质性状有突出优点的品种在配麦生产中发挥作用。

赵宗武等 强筋小麦育种实践与探讨 【J】. 河南农业科学,2012,41(11):35---38


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