小麥群體改良過程中藍矮敗的選擇技術與技巧

耿愛民　武利峰　劉　渤　代惠芹　韓文亮　吳艷芳　于　鍵　徐玉峰　周新江　尤曉勝

（山東省濱州市農業科學院作物研究所/濱州市小麥種質創新與利用重點實驗室/山東濱州黑馬種業有限公司，濱州 256600）

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小麥群體改良過程中藍矮敗的選擇技術與技巧

耿愛民武利峰劉渤代惠芹韓文亮吳艷芳于鍵徐玉峰周新江尤曉勝

（山東省濱州市農業科學院作物研究所/濱州市小麥種質創新與利用重點實驗室/山東濱州黑馬種業有限公司，濱州 256600）

摘要：輪回選擇是小麥群體改良的有效方法，過去利用藍標不育（隱性基因控制）及保持體系、太谷核不育系、“矮敗”不育系為工具載體進行輪回群體改良多有不便。而藍矮敗是藍粒、矮稈、花藥敗育，3個顯性單基因連鎖遺傳的單體附加系，其種子下地前可以辨別育性，是用于輪回選擇的一種便捷高效的理想工具載體。利用藍矮敗拓建了幾十個不同類型的輪選群體與綜合基因庫，通過對8年來群體改良經驗教訓的總結，形成了藍矮敗選擇的技術與技巧：田間選擇與室內考種選擇相結合，依據不同輪選群的特點，創造性狀表現的適宜環境，明確群體選擇重點，掌握有利時機，根據性狀的遺傳特點制定選擇策略，確定不同性狀的寬嚴尺度，采取適宜的選擇強度，利用生態條件強化自然選擇，重視飽滿度選擇，以聚集更多有益性狀基因，提高群體改良效果。掌握這些選擇方法與技巧可以取得事半功倍的效果。

關鍵詞：藍矮敗小麥；輪回選擇；群體改良；選擇技術與技巧

輪回選擇是破解困擾當今小麥育種種質資源瓶頸的有效方法與技術手段［1-2］。關于利用輪回選擇技術改良小麥群體的研究報道，過去多見于利用太谷核不育系［3-4］、“矮敗”不育系［5-6］、隱性基因控制的藍標不育系［7-8］等組建的輪回群體，對藍粒矮稈雙標不育系（藍矮敗）的研究主要集中在對雜種優勢利用研究方面［9-10］，但是利用藍矮敗進行輪回選擇的研究卻沒見報道。筆者團隊在山東省農業良種工程項目與國家小麥產業技術體系資助下，開展了利用藍矮敗拓建小麥輪選群體與基因庫的研究。自2008年8年來，我們組建了11個性狀型藍矮敗輪選群體、9個區域型藍矮敗輪選群體和一個藍矮敗綜合基因庫、77個藍矮敗回交轉育群體，以及各類研究型藍矮敗輪選群體，在藍矮敗選擇方面積累了許多實踐經驗，也有不少教訓，從經驗和教訓中逐步摸索出一些藍矮敗選擇的方法與技巧。

1 藍矮敗選擇的基本方法與程序

1.1 藍矮敗的基本特征特性 藍矮敗苗期多匍匐，起身較晚，株型相對較松散，抽穗總體相對較晚，大

約比回交父本晚抽穗3～5d，藍矮敗的植株較矮，株高40～60cm，相對較粗壯，葉色較深，分蘗能力較強，稀播時單株成穗數較多，但群體成穗數中等偏少，生長勢較強。其抗病性、抗凍性、抗逆性、適應性等與一般常規品種差異不大。小麥開花期穎殼開張，柱頭外露，無花藥，用普通白粒品種為其授粉（若花期相遇）結實狀況良好，同穗結藍、白兩種子粒，藍粒約占1/4、白粒占3/4左右。分揀其藍粒（即藍矮敗）種植，植株仍然為矮稈不育，各種表現仍同前述。分揀種植白粒，則株高正常、完全可育，可正常自交結實，所結種子全部為白粒，再種植這些白粒種子仍正常自交結實，全為白粒。

藍矮敗是藍粒、矮稈、花藥敗育3個性狀連鎖標記的小麥不育種質。據蒲宗君等［9］初步認定，控制藍色胚乳的易位系4D/4E基因、矮稈基因Rht10、太谷核不育基因Ms2，這3個顯性單基因在4D#染色體上連鎖遺傳，藍矮敗是4D#染色體的單體易位附加系 ，我們的研究觀察支持這一觀點。藍矮敗在種子下地之前能夠辨別育性，可以進行小麥雜交制種，借助色選機實現雜交小麥的規模化生產利用。在種子下地前能夠區分育性的藍矮敗，通過粒色分揀，將分揀的藍粒矮稈不育種子（藍矮敗）作母本播種為母本行，分揀的白粒種子（有花藥花粉）作父本播種為父本行（多余的白粒種子還可種植為選種圃），實現了真正意義的小麥輪回選擇。太谷核與“矮敗”均不能在種子下地前有效的辨識育性：太谷核組建的輪選群體，須在小麥開花、開穎期逐株鑒別育性，掛牌標記、套袋授粉［3-4］，工作量大、效率低；“矮敗”組建的輪選群體，有了矮稈標記，利用起來比太谷核方便了許多，不必再逐株辨別育性，分別掛牌套袋［5-6］。但是其在小麥拔節后抽穗前，才能逐漸區分辨別。小麥是一種每畝有幾十萬穗群體的高密度作物，逐一拔除高稈可育株工作量也很大，況且拔除高稈可育株后，輪選群體的選擇環境發生變化，不利于某些性狀的鑒定選擇。相比之下都不及在種子下地前能區別育性的藍矮敗。西北農林科技大學的黃壽松等［7］創制的藍標型小麥核雄性不育、保持系體系，雖也能在種子下地前辨識育性（藍粒中攜帶有藍色胚乳基因和育性恢復基因的4E 染色體，附加到雄性不育系上。利用子粒的深藍、淺藍、白粒系統，保持不育系），淺藍粒保持系分離出的白粒種子為雄性不育（隱性基因控制）系，普通小麥含有育性恢復基因，但應用該體系組建輪選群體，則必須一年雜交、下年自交（育性分離），隔年完成1個輪次，其程序繁雜。因此，在小麥輪回群體改良中還遠不及“矮敗”和太谷核利用的廣泛。由此可見，藍矮敗是當今組建小麥輪選群體，進行小麥群體改良最理想的工具載體。

1.2 藍矮敗輪選群體種植與改良的方式方法 在藍矮敗輪選群體隔離區中，每耬播種6行藍矮敗，兩側各播種1行父本，多采用自由自然授粉，在開花開穎期，可用竹竿搖動父本植株進行人工輔助授粉。為使花期相遇常對藍矮敗進行越冬地膜覆蓋（父本不蓋膜）。在不同時期按照性狀表現，分別對藍矮敗及父本進行表型選擇、室內考種及子粒粒色分揀。當選保留植株分揀出的藍粒種子（藍矮敗）成為下一輪次藍矮敗輪選群體的種子；分揀出的白粒種子或父本選種圃種子成為下一輪次的父本種子。

1.3 藍矮敗選擇的基本方法及程序 在藍矮敗群體中，田間掛牌標記選擇的藍矮敗選株，成熟前決選拔收選株，對收獲的單株按輪選群存放，進行室內考種、脫粒，按粒色分揀，再次進行子粒選擇與淘汰。

在同一個藍矮敗輪選群體中，每一個單株所處的位置都是隨機的，每個個體都是高度雜合的，各個體之間存在巨大差異，按照一定的目標或標準進行田間選株或選穗。前期選株通常掛牌或插標桿標記，結合田間調查記載，隨時對優異單株進行選擇，但主要是在成熟前及目標性狀最佳選擇期進行選擇。對藍矮敗的選擇，不同輪選群有不同的選擇技術，但各輪選群間也存在共性選擇技術與技巧。

2 藍矮敗選擇的技術與技巧

2.1 選擇的基本技術與技巧 明確選擇重點，分清主次目標 輪選群的核心性狀始終是第一目標性狀（如抗紋枯病輪選群，紋枯病抗性目標即為第一目標性狀），必須緊緊抓住第一目標性狀進行選擇，但是必須制定選擇策略，對存在微效多基因控制的性狀，應當調整選擇強度，不至于只突出了選擇主效基因控制的性狀、顯性、超顯性基因控制的性狀，而丟失了其他控制性狀的微效多基因，從而失去輪回選擇方法本身在群體改良方面的方法優勢。

對產量性狀的選擇是任何群體改良都必須關注與選擇的重點，這是育種的落腳點。抗逆性、適應性、品質性狀的選擇也是必須關注的選擇性狀，但選擇強度不應過大，可通過長期多輪次選擇，逐步提高這些性狀的總體水平。

把握選擇時機，在恰當的時機選擇 在黃淮及北方冬麥區，小麥秋季播種，歷經冬、春，于夏季成熟收獲，歷經四季。自然氣候多變，年際間差異較大，可利用大自然提供的種種條件與機遇，不失時機地進行選擇，如在嚴冬對抗凍性的選擇，某些病害流行時對該病害的選擇、遭受干熱風襲擊時對抗干熱風的選擇、在遭遇陰雨大風倒伏時對抗倒伏性狀的選擇、在遭遇爛場雨時對小麥抗穗發芽的選擇等等。

小麥成熟前是田間綜合選擇的關鍵時間點，永遠是選擇的最佳時期。小麥成熟前考察熟期、熟相，各種綜合抗性，株型長相，對前期選株進行最終綜合田間評分決選，決定取舍。對個別重點選株應單獨掛牌，注明其突出之處。

掌握選擇強度 對許多單基因控制的質量性狀，尤其是顯性基因控制或上位基因控制的質量性狀，可以略微嚴格一點，而對許多與不良性狀連鎖的性狀，打破與不良性狀的連鎖通常需要較大的群體或較多的世代，選擇不應過嚴，應當有耐心，給打破不良連鎖留足時間。對數量性狀、微效多基因控制的性狀，應當放寬選擇強度，留給時間，通過連續多代的連續選擇，靠積少成多、積小成大，使大量有益基因保留在永久性的輪選群體中，緩慢提升群體的總體性狀水平。

充分利用自然選擇，生態適應性選擇 如對抗凍性、冬春性、溫光習性的選擇。利用條件，順應自然，適者生存，優勝劣汰，這是自然進化的法則，輪回選擇更應利用這些法則，利用條件進行自然選擇，增加輪回選擇的作用效果。適當早播，增加冬前積溫，可以使容易通過春化的偏春性個體提前拔節，在越冬過程中被自然淘汰。冬性藍矮敗的創制，及冬性藍矮敗輪選群體與基因庫的拓建與改良，就是在黃河三角洲冬性環境下采用這樣的方法而選育形成的［11］。

根據不同的群體類型進行選擇 抗病性輪選群體突出輪選群體的核心目標病害的選擇。大穗型輪選群體的選擇，重點選擇穗長、穗型、穗粒數。大粒型輪選群體重點突出對千粒重的選擇。區域性輪選群體的性狀選擇是在建群區域當地生態環境下，對該群體綜合性狀的全面選擇和適應性馴化。

重視室內選擇 提到選擇，人們關注更多的是田間選株，容易疏忽后續室內選擇。室內考種是重要的選種程序步驟。考種內容包括株高、株型、單株穗數、穗位整齊度，莖稈粗度、莖稈質量，甚至還能觀察到葉片大小等，通過這些可以了解植株性狀；考察穗長、穗粒數、穗型、不孕小穗數、結實小穗數、小穗著生密度等穗部性狀。尤其是只有在考種階段才能考察到的子粒性狀，如粒色、粒型、角質度、子粒整齊度、黑胚率、子粒大小（表示子粒大小的千粒重），腹溝深淺及與之相關的子粒飽滿度。此外，對藍矮敗的選擇，還要考察其結實率，考種過程需要對藍粒與白粒分揀，考察其藍粒與白粒的比例，藍粒大致比例為1/4左右，對整株藍粒與白粒比例嚴重偏離的單株，應當予以淘汰，或單獨種植用于其他方面的研究。

結實率與飽滿度選擇是考種階段最重要的選擇，一切田間表現最終都會在子粒性狀上得到表現。尤其是子粒飽滿度，抓住對子粒飽滿度的選擇就掌握了輪回選擇選種技巧的核心。綜合選擇在后期、在室內考種，室內選擇永遠是最終決選。

2.2 田間選擇方法與技巧 （1）小麥返青前是考察抗凍性的最佳時期，對輪選群體的總體抗凍性作出評價，不抗凍群體要標記選擇抗凍性選株。（2）抽穗后開穎授粉期是各種病蟲害高發、癥狀顯現期，在此期結合田間人工授粉、拔除雜株（藍育株等）等田間活動，根據群體特點和選擇目標對藍矮敗進行選株掛牌。（3）成熟前幾天，重點考察株型與熟期、熟相，根據田間綜合表現對掛牌選株進行田間決選，并對漏選單株進行補選。（4）小麥成熟收獲拔取單株時，對根系差，莖稈質量差的單株可以再次淘汰。應充分認識拔收的重要性，單株拔收是了解根系狀況的有效途徑。（5）根據選株數量，最后還可以進行最后選穗，對結實率高、產量性狀好，綜合表現相對較好的單穗進行選擇，補選單穗是小麥輪選群體改良工作中重要的一環，是提高群體改良效果的程序保障，應予重視。（6）選留的單株及單穗，捆好，逐捆寫好標簽，按輪選群體單獨存放。

2.3 室內考種選擇方法與技巧 室內考種，對選株和選穗分別考種，考種的重點是考選株。將田間選株按捆逐株排開，按主觀優劣順序排列，分別編號，每個單株給予一個株號，同時放上一大一小2個考種紙袋，按株單獨脫粒，對子粒進行評價，淘汰子粒性狀較差的選株，對選留單株種子分揀藍白粒，藍粒裝入相對較小的紙袋，白粒裝入另一個相對較大的紙袋，數出各自的粒數，標注在各自的紙袋上，小袋裝入大袋內（或2個紙袋一樣大，2個紙袋用回別針別在一起），考察的植株性狀、穗部性狀、子粒性狀全部記錄在考種簿上。

種子按考種號排好存放入排種箱中。根據室內考種簿記錄的全部內容，對選株進行最終決選，然后剔除淘汰的選株種子袋。最后將全部選留單株的藍粒種子混合在一起，作為下一輪次輪選群體的藍矮敗不育系（母本），白粒種子一部分混合作為當代式父本利用，另一部分優異單株的白粒種子種入選種圃，種植株行進行比較，選留的株行（或穗行）種子作為上代式父本利用。

對選穗，按單穗逐穗脫粒，淘汰粒色差、飽滿度不好、子粒特別小、有黑胚及目測藍白粒比例嚴重失調的選穗種子，保留的種子全部混合在一起，最后進行粒色分揀，將全部選穗的藍粒裝在一起，全部白粒裝在一起，作為播種的預備種子，選留的種子可與同色的選株種子一起混合播種。

2.4 對藍育株的識別技術 據我們觀察在藍矮敗輪選群體中會出現6％左右的藍育株，它是藍粒與矮桿、花藥敗育3個性狀打破連鎖、發生性狀交換的產物，它可自交結實，對在藍矮敗輪選群體中分離出現的藍育株必須及時拔除，否則其藍粒花粉會污染藍矮敗群體，在藍矮敗后續輪次的群體中出現更多的藍育株，甚至使藍粒失去對矮稈與敗育的標記效果。

因此必須掌握藍育株的識別技術，及時拔除從藍矮敗群體中通過性狀交換分離出現的藍育株。通過長期觀察，我們總結了藍育株的6大特征：（1）有花藥、花粉。（2）植株比藍矮敗明顯高大。（3）莖稈基部明顯比藍矮敗細韌、堅硬，節間細長色淺。（4）藍育株整株顏色通常比藍矮敗相對偏淺；藍矮敗顏色更加深綠，葉片也相對寬厚肥大些。（5）通常藍育株葉片比藍矮敗挺舉上沖，株型相對緊湊。（6）藍育株一般比藍矮敗抽穗期偏早。根據這些綜合特征可以準確識別，及時拔除，或整株套大袋用于藍粒品種的選育程序。

2.5 各類不同群體的選擇技巧 抗白粉病輪選群體，選擇的重點時期在抽穗后開穎授粉期。抗赤霉病輪選群體，選擇最佳時期在灌漿期赤霉病高發期。抗紋枯病輪選群體的選擇，不僅在田間的開穎授粉期與成熟前選擇，室內考種時，重點考察莖稈紋枯病侵染莖稈的情況。抗旱輪選群體重點是田間抗旱性鑒定、抗凍性選擇（因為抗旱性好抗凍能力也相對較好），注重考種對飽滿度的選擇，抗旱性差飽滿度也差。對大穗輪選群體的選擇主要在田間選擇；大粒輪選群體的選擇主要在室內考種選擇。

對區域輪選群體的選擇，實際是在我們當地生態條件下對外域品種群體綜合性狀的全面選擇與適應性馴化，尤其是對豐產性、抗逆性的選擇。

3 結語

藍矮敗是當今組建小麥輪選群體進行小麥群體改良最理想便捷高效的工具載體。通過長期實踐，在選擇時期、選擇強度、選擇環境等方面總結形成了藍矮敗的選擇技巧，掌握這些技巧會獲得事半功倍的選擇效果。限于篇幅本文只討論了藍矮敗的選擇方法與技術技巧，沒有對藍矮敗輪選群選株中分揀出的白粒可育種子等父本群體的處理方法與選擇技術技巧進行闡述，今后另專題介紹。只有全面掌握藍矮敗的選擇技術與技巧，以及父本的選擇技術與技巧，才能有效提高藍矮敗輪選群體的改良效果，從中選育出更多優異種質，破解小麥遺傳種質瓶頸對小麥育種的制約。

致謝：感謝四川省農科院蒲宗君研究員提供基礎材料及對本研究的支持。

參考文獻

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［10］耿愛民，武利峰，劉渤，等.“藍矮敗”-小麥雜種優勢利用的第五途徑.山東農業科學，2010（2）31-33

［11］耿愛民，武利峰，劉渤，等.一種創制冬性藍矮敗小麥的方法：中國，201510074344.1.2015-02-13

基金項目：2010年山東省農業良種工程項目；國家現代農業產業體系小麥體系（CARS-3-2-21）

收稿日期：（2016-03-11）