陳曉杰 楊保安 范家霖 張福彥 王 浩 陳云堂 程仲杰 崔 龍 張建偉

（1河南省科學(xué)院同位素研究所有限責(zé)任公司/河南省核農(nóng)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州450015；2河南省豫豐種業(yè)有限公司，鄭州450001）

小麥?zhǔn)俏覈?guó)最主要的糧食作物之一，隨著生活水平的日益提高，人們對(duì)小麥品質(zhì)的要求也越來(lái)越高[1]。但長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)小麥育種以增加產(chǎn)量和提高抗病性為主要目標(biāo)，而對(duì)小麥品質(zhì)的遺傳改良研究不夠重視，致使國(guó)內(nèi)目前的小麥生產(chǎn)尚不能滿足專用粉市場(chǎng)需求，市場(chǎng)對(duì)優(yōu)質(zhì)專用小麥的需求量將越來(lái)越大[2]。20世紀(jì)80年代中后期，小麥品質(zhì)改良開(kāi)始受到重視，小麥品質(zhì)也成為小麥育種和生產(chǎn)的重要目標(biāo)。經(jīng)過(guò)30多年的努力，我國(guó)小麥品種結(jié)構(gòu)有所改善，但達(dá)標(biāo)樣品比例較低，2000-2016年在國(guó)審小麥審定品種中，強(qiáng)筋品種占審定品種的10.5%，中強(qiáng)筋品種占22.3%，中筋品種占66.5%，弱筋品種不到1%[3]。而對(duì)2006-2015年我國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)742個(gè)小麥品種7561份樣品進(jìn)行品質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)：強(qiáng)筋小麥樣品比例占總樣品量的21.0%，年度間呈下降趨勢(shì)，從41.0%降低到14.2%；達(dá)標(biāo)的強(qiáng)筋小麥比例更低，僅占總樣品量的4.8%，年度間呈下降趨勢(shì)，從6.7%降低到2.0%[4]。說(shuō)明我國(guó)小麥總體質(zhì)量表現(xiàn)為中筋小麥水平，強(qiáng)筋小麥缺口嚴(yán)重，亟需從品種改良入手，培育強(qiáng)筋小麥品種，改善品質(zhì)結(jié)構(gòu)，提升小麥質(zhì)量。但小麥的優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)都是涉及多個(gè)因素的復(fù)雜綜合性狀，且產(chǎn)量性狀與品質(zhì)性狀間存在不同程度的負(fù)相關(guān)，依靠傳統(tǒng)的自然雜交可以有效實(shí)現(xiàn)不同來(lái)源優(yōu)良基因型的累加重組，但對(duì)于基因連鎖現(xiàn)象就很難奏效[5-6]。而誘發(fā)突變不僅可以創(chuàng)造新基因，還能有效打破優(yōu)良基因與不良基因的連鎖現(xiàn)象，促進(jìn)更廣泛的基因重組，國(guó)內(nèi)外利用該項(xiàng)技術(shù)在誘導(dǎo)小麥株高降低、提高產(chǎn)量、增加蛋白質(zhì)含量、提早成熟等方面已經(jīng)取得了大量的成果[7-10]。幾十年來(lái)，我國(guó)利用誘變技術(shù)不僅創(chuàng)造了豐富的種質(zhì)材料，還育成了140多個(gè)小麥品種，僅次于雜交育種，包括山農(nóng)輻63、揚(yáng)輻6號(hào)、鄭六輻、小偃6號(hào)等著名品種，為中國(guó)小麥增產(chǎn)和農(nóng)業(yè)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)[7，11-14]。前人對(duì)輻射與雜交結(jié)合提高小麥輻射育種效果也進(jìn)行了探討和實(shí)踐，先后選育出龍輻麥17號(hào)、煙輻188、新春26號(hào)、豫同843和西輻13號(hào)等幾十個(gè)小麥品種[15-19]。這表明，將誘變處理與傳統(tǒng)雜交育種結(jié)合更能發(fā)揮不同技術(shù)途徑的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)小麥優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)新品種創(chuàng)新研究。因此，本研究將輻照誘變技術(shù)和傳統(tǒng)雜交技術(shù)相結(jié)合，并利用國(guó)外先進(jìn)品質(zhì)分析儀器對(duì)重要品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，選育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)小麥新品種。

1 材料與方法

1.1 親本材料選配 選用河南科技學(xué)院小麥育種中心茹振鋼教授培育的半冬性、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、抗倒耐旱、抗凍抗病、根系活力強(qiáng)、適應(yīng)能力強(qiáng)、落黃好的品種矮抗58為母本，以我國(guó)著名小麥育種家鄭天存先生育成的半冬性、超高產(chǎn)、多抗、廣適小麥品種周麥18號(hào)為父本進(jìn)行雜交，組配矮抗58/周麥18單交組合。

選用半冬性、超高產(chǎn)、多抗、廣適小麥品種周麥18號(hào)為母本，以矮稈、大穗、抗倒、早熟、高產(chǎn)新種質(zhì)豫同198（60Co- γ射線輻射矮抗58選育的高代品系）為父本進(jìn)行雜交，組配周麥18/豫同198單交組合。

1.2 雜交、輻射結(jié)合選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥品種技術(shù)路線 精選親本配制高產(chǎn)雜交組合，利用60Co-γ射線對(duì)雜交F0或F1干種子進(jìn)行輻照處理，以此在雜交重組的基礎(chǔ)上再增加一些突變或打斷一些基因連鎖產(chǎn)生更多的基因重組。然后逐世代按系譜法選育，從F2M2或F3M2世代開(kāi)始利用近紅外品質(zhì)分析儀和微型粉質(zhì)儀對(duì)田間表現(xiàn)突出的株行進(jìn)行品質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)，對(duì)品質(zhì)優(yōu)異的株行在以后的世代繼續(xù)對(duì)其重要品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行跟蹤檢測(cè)。經(jīng)過(guò)2~3個(gè)世代對(duì)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行定向跟蹤篩選后，對(duì)穩(wěn)定株系進(jìn)行產(chǎn)量比較試驗(yàn)，并對(duì)產(chǎn)量突出的品系進(jìn)行綜合品質(zhì)分析，最終選育出既高產(chǎn)又優(yōu)質(zhì)的小麥新品種。

1.2.1 鄭品麥8號(hào)的選育過(guò)程 2004年配制雜交組合矮抗58/周麥18，2005年收獲F1種子，田間播種前利用60Co-γ射線（250GY）處理雜交F1干種子（F1M0），然后逐世代按系譜法選育，并從F3M2開(kāi)始利用近紅外品質(zhì)分析儀和微型粉質(zhì)儀對(duì)田間表現(xiàn)突出的株行進(jìn)行品質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)，對(duì)品質(zhì)優(yōu)異的株行在以后世代繼續(xù)對(duì)其重要品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行跟蹤檢測(cè)。于2009年育成農(nóng)藝性狀穩(wěn)定一致、品質(zhì)優(yōu)良的小麥新品系豫同09-65；2009-2011年參加河南省科學(xué)院同位素研究所有限責(zé)任公司和河南金苑種業(yè)有限公司聯(lián)合開(kāi)展的多點(diǎn)產(chǎn)比試驗(yàn)，表現(xiàn)突出；2011-2012年度參加黃淮冬麥區(qū)南片冬水組品種預(yù)備試驗(yàn)，定名為鄭品麥8號(hào)。2012-2014年參加黃淮冬麥區(qū)南片冬水組品種區(qū)試；2014-2015年度參加黃淮冬麥區(qū)南片冬水組生產(chǎn)試驗(yàn)。于2016年通過(guò)國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，審定編號(hào)為：國(guó)審麥2016014。

1.2.2 豫豐11的選育過(guò)程 2005年配制雜交組合周麥18/豫同198，當(dāng)年獲得328粒雜交種，播種前利用60Co-γ射線（200GY）處理雜交F0干種子（F0M0），2006年 F1M1干種子全部收獲，編號(hào)：08611。F2M2世代種植6000株，于2007年田間選擇了106個(gè)優(yōu)良單株，經(jīng)室內(nèi)考種淘汰保留85株，然后逐世代按系譜法選育，并從F3M3開(kāi)始利用近紅外品質(zhì)分析儀和微型粉質(zhì)儀對(duì)田間表現(xiàn)突出的株行進(jìn)行品質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)，對(duì)品質(zhì)優(yōu)異的株行在以后世代繼續(xù)對(duì)其重要品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行跟蹤檢測(cè)。經(jīng)過(guò)多世代品質(zhì)定向檢測(cè)和2010-2012年的2年多點(diǎn)比較鑒定試驗(yàn)，于2012年育成半冬性、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥新品系豫同12-84。2012-2013年參加黃淮冬麥區(qū)南片冬水組品種比較試驗(yàn)，定名為豫豐11；2014-2016年度參加黃淮冬麥區(qū)南片冬水組品種區(qū)試；2016-2017年度參加黃淮冬麥區(qū)南片冬水組生產(chǎn)試驗(yàn)。于2018年通過(guò)國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，審定編號(hào)為：國(guó)審麥20180017。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量水平 2012-2013年度鄭品麥8號(hào)參加黃淮冬麥區(qū)南片冬水組區(qū)域試驗(yàn)，17點(diǎn)匯總，平均產(chǎn)量 7243.5kg/hm2，比周麥 18（CK）增產(chǎn) 4.15%，達(dá)顯著水平，增產(chǎn)點(diǎn)率88.2%；2013-2014年度續(xù)試，20點(diǎn)匯總，平均產(chǎn)量8745.0kg/hm2，比周麥18（CK）增產(chǎn)3.95%，達(dá)到極顯著水平，增產(chǎn)點(diǎn)率90.0%。2014-2015年度參加黃淮冬麥區(qū)南片冬水組生產(chǎn)試驗(yàn)，產(chǎn)量為 8370.0kg/hm2，比周麥 18（CK）增產(chǎn)5.71%，增產(chǎn)點(diǎn)率95.2%。區(qū)試、生產(chǎn)試驗(yàn)平均產(chǎn)量8119.5kg/hm2，比周麥 18（CK）增產(chǎn) 4.60%，增產(chǎn)點(diǎn)率 91.1%（表 1）。

2014-2015年度豫豐11參加黃淮冬麥區(qū)南片冬水組區(qū)域試驗(yàn)，19點(diǎn)匯總，平均產(chǎn)量8203.5kg/hm2，比周麥18（CK）增產(chǎn)5.40%，達(dá)極顯著水平，增產(chǎn)點(diǎn)率94.7%；2015-2016年度續(xù)試，23點(diǎn)匯總，平均產(chǎn)量 8056.5kg/hm2，比周麥18（CK）增產(chǎn) 5.17%，達(dá)到極顯著水平，增產(chǎn)點(diǎn)率87.0%。2016-2017年度參加黃淮冬麥區(qū)南片冬水組生產(chǎn)試驗(yàn)，產(chǎn)量 為 8643.0kg/hm2，比周麥 18（CK）增產(chǎn) 5.27%，增產(chǎn)點(diǎn)率100.0%。區(qū)域試驗(yàn)、生產(chǎn)試驗(yàn)平均產(chǎn)量8301.0kg/hm2，比周麥 18（CK）增產(chǎn) 5.28%，增產(chǎn)點(diǎn)率93.9%（表 1）。

表1 鄭品麥8號(hào)、豫豐11在黃淮冬麥區(qū)試驗(yàn)中的產(chǎn)量表現(xiàn)

2.2 品質(zhì)分析 在農(nóng)業(yè)部谷物品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心（北京）對(duì)區(qū)域試驗(yàn)中的鄭品麥8號(hào)和豫豐11抽混合樣進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)（表2）。鄭品麥8號(hào)2013年、2014年品質(zhì)檢測(cè)結(jié)果為：容重799g/L、816g/L，硬度指數(shù) 67、65，蛋白質(zhì)（干基）含量 15.13%、14.32%，濕面筋含量 32.0%、30.2%，沉降值 37.2mL、28.1mL，吸水率 57.6%、60.3%，穩(wěn)定時(shí)間 8.0min、7.9min，最大抗延阻力 456E.U.、378E.U.，拉伸面積 88cm2、71cm2，延 伸 性 143mm、137mm。2015年、2016年豫豐11品質(zhì)檢測(cè)結(jié)果為：容重814g/L、808g/L，硬度指數(shù)61，蛋白質(zhì)（干基）含量15.06%、13.90%，濕面筋含量30.9%、29.7%，沉降值38.6mL，吸水率60.3%，穩(wěn)定時(shí)間8.0min、9.7min，最大抗延阻力254E.U.，拉伸面積 64cm2，延伸性 188mm。

表2 鄭品麥8號(hào)和豫豐11主要品質(zhì)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

參考《主要農(nóng)作物品種審定標(biāo)準(zhǔn)2014——小麥品種類型》，鄭品麥8號(hào)和豫豐11的2年品質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到強(qiáng)筋小麥品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。參考GB/T 17320-2013《小麥品種品質(zhì)分類》標(biāo)準(zhǔn)，鄭品麥8號(hào)的硬度指數(shù)、蛋白質(zhì)（干基）含量、濕面筋含量、穩(wěn)定時(shí)間、最大抗延阻力等指標(biāo)均達(dá)到強(qiáng)筋小麥品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而吸水率、拉伸面積達(dá)到中強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，沉降值達(dá)到中筋小麥標(biāo)準(zhǔn)；豫豐11的硬度指數(shù)、蛋白質(zhì)（干基）含量、濕面筋含量、吸水率、穩(wěn)定時(shí)間等指標(biāo)達(dá)到強(qiáng)筋小麥品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，沉降值達(dá)到中強(qiáng)筋小麥品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，最大抗延阻力和拉伸面積達(dá)到中筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 特征特性及抗性分析 鄭品麥8號(hào)屬半冬性中早熟品種，全生育期226d，成熟期比周麥18（CK）略早。幼苗匍匐，苗勢(shì)壯，葉片寬卷，葉色濃綠，冬季抗寒性中等。分蘗力較強(qiáng)，成穗率偏低。春季起身拔節(jié)早，兩極分化快，耐倒春寒能力一般，耐高溫能力一般，熟相較好。株高81cm左右，抗倒性較弱，株型松散，旗葉寬長(zhǎng)、下披，穗層厚，穗葉同層。穗紡錘形，小穗稀，長(zhǎng)芒、白殼、白粒，籽粒半角質(zhì)、飽滿度較好。平均畝穗數(shù)39.1萬(wàn)穗，穗粒數(shù)31.4粒，千粒重47.1g。田間自然發(fā)病情況：高感白粉病、葉銹病，赤霉病較重，中感紋枯病、葉枯病。2013年、2014年中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所人工接種鑒定結(jié)果為：條銹病近免疫/免疫，紋枯病高感/高感，葉銹病高感/高感，白粉病高感/高感，赤霉病高感/高感。

豫豐11屬半冬性中早熟品種，全生育期228d，成熟期比周麥18（CK）略早。幼苗半直立，苗勢(shì)旺，葉片寬短直立，葉色黃綠，冬季抗寒性較好。分蘗力中等，成穗率較高。春季起身拔節(jié)早，兩極分化較快，抽穗早，耐倒春寒能力一般，耐高溫能力一般，熟相較好。株高80cm左右，莖稈彈性一般，抗倒性中等，株型稍松散，旗葉寬長(zhǎng)、內(nèi)卷、上沖，穗層厚，穗紡錘形，穗中等，穗碼密，中長(zhǎng)芒、白殼、白粒，籽粒半角質(zhì)、飽滿度較好。平均畝穗數(shù)39萬(wàn)穗，穗粒數(shù)32粒，千粒重48g。田間自然發(fā)?。焊吒腥~銹病、白粉病，紋枯病較重，赤霉病中等，條銹病輕，黃花葉病毒病輕度發(fā)生。2015年、2016年中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所人工接種抗性鑒定結(jié)果為：條銹病中抗/高抗，紋枯病中抗/高感，葉銹病中感/中抗，白粉病高感/高感，赤霉病高感/高感。

3 結(jié)論與討論

我國(guó)小麥品種品質(zhì)改良工作已經(jīng)進(jìn)行了近30年，一批強(qiáng)筋小麥品種豫麥34、鄭麥9023、煙農(nóng)19、高優(yōu) 503、藁城 8901、新麥 26、鄭麥 366、西農(nóng) 979等陸續(xù)被選育和推廣，我國(guó)小麥品種品質(zhì)結(jié)構(gòu)有所改善，但強(qiáng)筋品種和弱筋品種比例偏低，仍然以中筋品種為主。我國(guó)優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種占有比例從20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)初逐漸提升，但近年來(lái)隨著我國(guó)小麥生產(chǎn)產(chǎn)量不斷提高、實(shí)現(xiàn)小麥總產(chǎn)“十二連增”，主要品質(zhì)性狀則出現(xiàn)下滑趨勢(shì)[4，20-21]，導(dǎo)致加工企業(yè)需要大量進(jìn)口國(guó)外強(qiáng)筋小麥以補(bǔ)充日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求量，或者通過(guò)添加各種添加物以改良面粉或面制品品質(zhì)。我國(guó)小麥生產(chǎn)的主要矛盾已由總量不足轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)性矛盾，推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、提質(zhì)增效成為重要任務(wù)。因此，培育出既優(yōu)質(zhì)又高產(chǎn)、抗病、抗逆的強(qiáng)筋小麥新品種，提升我國(guó)小麥質(zhì)量成為急需解決的問(wèn)題。

選育高產(chǎn)強(qiáng)筋小麥品種是一項(xiàng)復(fù)雜的育種工程，主要通過(guò)品種間雜交選育，以往育種實(shí)踐證明，強(qiáng)筋小麥親本材料的選配至少要含有一個(gè)強(qiáng)筋小麥品種（材料）以建立較高的品質(zhì)改良基礎(chǔ)[22]。同樣，人工誘變技術(shù)也是小麥品質(zhì)改良的有效途徑，國(guó)內(nèi)外利用輻射突變的方法，不僅創(chuàng)造了新的品質(zhì)突變體，還選育出多個(gè)強(qiáng)筋小麥品種。黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院利用γ射線輻射結(jié)合雜交育種選育出龍輻麥1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)等10余個(gè)強(qiáng)筋小麥品種；煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院采用階梯式復(fù)合雜交和γ誘變技術(shù)相結(jié)合育成了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的大穗型小麥新品種煙輻188[19]；新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院利用80Gy60Co-γ射線輻照雜交當(dāng)代種子培育成了早熟、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)小麥新品種新春26號(hào)和新春30號(hào)[16]。本研究利用高產(chǎn)廣適中筋小麥品種矮抗58和周麥18作親本，通過(guò)60Co-γ射線對(duì)雜交F0或F1干種子進(jìn)行輻照處理，選育出中強(qiáng)筋小麥新品種鄭品麥8號(hào)和豫豐11。對(duì)2個(gè)新品種的高分子量谷蛋白亞基進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)均與親本矮抗 58 一致（1，7+8，5+12），未發(fā)生變異，因此推斷γ射線輻照處理對(duì)品質(zhì)指標(biāo)產(chǎn)生了新的小變異，還需要進(jìn)一步研究。這些都表明傳統(tǒng)雜交育種與輻照誘變育種技術(shù)相結(jié)合選育強(qiáng)筋小麥新品種是切實(shí)有效可行的，不僅有利于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)基因定向累加，還可以創(chuàng)造新基因，為今后強(qiáng)筋小麥育種提供參考。

傳統(tǒng)小麥育種方法主要依靠育種家的經(jīng)驗(yàn)根據(jù)小麥的表現(xiàn)型（農(nóng)藝性狀）進(jìn)行選擇，方法簡(jiǎn)單、直觀，但育種周期長(zhǎng)、預(yù)見(jiàn)性差、工作量大、效率低。隨著科技的不斷發(fā)展，先進(jìn)的快速簡(jiǎn)便分析儀器的研發(fā)和相關(guān)生物技術(shù)的日趨成熟，給小麥育種提供了新的工具，針對(duì)性更強(qiáng)，大大提高了小麥的育種效率[23-24]。但與其他性狀的改良相比，小麥品質(zhì)性狀的改良需要更多的專用儀器設(shè)備、人力、物力、財(cái)力。目前大多數(shù)小麥育種單位尚缺乏完備的品質(zhì)育種技術(shù)體系，特別是缺乏在雜交后代選擇階段快速、準(zhǔn)確、微量鑒定品質(zhì)的分析檢測(cè)手段，這勢(shì)必影響到將來(lái)優(yōu)質(zhì)小麥品種選育的數(shù)量與質(zhì)量。本研究利用近紅外品質(zhì)分析儀和微型粉質(zhì)儀從F3M3或F3M2早期分離世代開(kāi)始對(duì)田間表現(xiàn)突出的株行進(jìn)行品質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)，并在以后世代對(duì)品質(zhì)指標(biāo)采取連續(xù)定向跟蹤檢測(cè)，并以此作為品質(zhì)性狀篩選的依據(jù)，成功選育出2個(gè)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的小麥新品種鄭品麥8號(hào)和豫豐11，這表明從早期分離世代開(kāi)始對(duì)重要品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行連續(xù)定向跟蹤檢測(cè)的方法是可行的，研究為小麥雜交、誘變結(jié)合選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥品種提供了重要的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。