航天誘變與加代技術相結合選育小麥新品種阜航麥1號

張桂芳 馮家春 楊永華 夏云祥 柳申飛 葛勇 康苗苗

摘要 為了創制小麥新品種和探討新的育種技術，阜陽市農業科學院采用航天誘變與小麥加代技術相結合的方法選育小麥新品種。2013年對阜麥8號干種子進行航天輻射，回地面后利用阜陽、海南、西寧三地兩代小麥育種加代技術，按系譜法選育出矮稈、大穗、高產、抗逆、早熟的小麥品種阜航麥1號。該品種于2020年12月通過安徽省農作物品種審定委員會審定。阜航麥1號的成功育成，表明航天誘變與小麥加代技術和常規育種方法相結合是一個加快育種進度和培育小麥新品種的有效途徑。

關鍵詞 小麥；阜航麥1號；航天誘變；加代技術

中圖分類號 S512.1? ?文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2023）06-0035-04

航天育種又稱空間誘變育種，是誘變技術中的一種，是指利用航天器將農作物種子帶到太空，利用太空特殊環境的誘變作用，如宇宙射線、微重力、高真空等綜合作用，誘導種子產生變異，并從突變群體中選擇有利變異，穩定后加以應用的作物育種方法。

1 研究背景

自1987年以來，我國利用返回式衛星和神舟飛船先后十多次搭載上千種植物種子上天[1]，已有多種太空作物新品種在生產中得到推廣應用。大量研究表明，誘變育種能創造傳統雜交育種無法短期得到的新的優良品種或特異優良種質材料，已成為小麥新品種培育和種質資源創制的重要手段[2]。例如：王廣金等[3]以返回式衛星搭載龍94-4083的風干種子，從第6代（SP6）中選育出了新品系龍輻02-0958。該品系高產、優質、抗病性強，其主要農藝性狀比親本有不同程度的改善，較對照品種增產顯著，較原親本增產6.4%。龍輻02-0958面粉的沉降值、面團的最大抗延阻力和拉伸面積在品質性狀上分別較原親本增加5.4 mL、175 E.U和34 cm2，達到優質強筋麥標準，同時品種抗病性也有所提高。雷振生等[4]以航天誘變育種方法選育出太空6號，該品種在河南省區域試驗中連續2年比對照品種平均增產3.66％，河南省生產試驗10點中8點增產；籽粒粗蛋白質含量14.81％，濕面筋含量34.2％，穩定時間1.8 min，面粉白，較受面粉企業歡迎。張鳳云等[5]以親本940004為母本，航天突變系SP121為父本雜交，歷經10年時間選育出大穗大粒、高抗倒伏的品種魯原301。該品種的產量較對照增產效果達顯著差異水平，2007年通過山東省農作物品種審定委員會審定。慕芳等[6]以優質面包小麥品種陜優225為母本，與長武131進行雜交，連續4年選系后，2006年第4代的選系搭載航天飛機太空誘變處理，再連續選擇鑒定4年，育出旱地小麥長航一號，2014年通過陜西省作物品種審定委員會審定。李新華等[7-8]以航天突變系優選材料9940168為母本，以高產優質面條小麥濟麥19為父本進行雜交，經系譜法選育出高產穩產、廣適型小麥新品種魯原502，2011年通過國家農作物品種審定委員會審定，2012年通過山東省審定，2015年通過安徽省審定。魯原502自推廣應用以來，連續多年被列為農業部和省級主導品種。張世成等[9]通過對SP3代14個系的調查表明，株高、粒重、主穗小花數、葉長、葉寬、單株穗數和單株重均達顯著水平，但是各系內有關性狀的變異系數與對照相近，通過選擇育成2個品質優于對照的品系。李慧敏等[10]以邯6172誘變SP2代群體中篩選出6株矮稈突變株，對各SP3株系的株高進行測量得出，SP3中矮稈突變性狀表達充分，6株突變株系的株高在51.25～61.54 cm，較原親本降低5.43～15.72 cm，降低幅度為8.11％～23.47％，矮稈突變系與原親本的株高均達極顯著水平。在以改良株高為目標的后代選育中，對SP3代進行田間性狀的觀察、測量、記載，依據變異群體性狀表現情況，采取以株系為單位混合收獲，也可按單株進行收獲。李慧敏等[11]研究顯示，株高與株穗數均是獨立遺傳，可以對株高、株穗數同時進行改良。株穗數變異是雙向的，達極顯著水平。變異株穗數顯著高于對照的占觀察群體的16.67％，變異系株穗數≤對照的占33.33%；SP3株穗數穩定株系為16.67％，其余的繼續分離。根據田間觀察SP3代變異群體性狀表現情況，收獲時以株系為單位混收或單株收獲。吉克呷呷等[12]在航天誘變小麥后代材料選育中，根據株型、株高、生育期、穗部、籽粒等選留77個穗系，再繼續選育，5年后篩選出矮稈突變體19h-64，該品系春性中早熟，全生育期174 d，植株較矮，長方穗，穗長10.4 cm，穗粒數61粒，角質，千粒重60.4 g。張福彥等[13]介紹了近年來航天誘變對小麥重要農藝性狀的影響以及航天誘變遺傳機制的研究工作，探討了航天誘變研究中存在問題及今后研究方向、應用前景，為航天育種提供理論參考。

2 選育目標

根據黃淮南片麥區和安徽省氣候生態特點，結合當前小麥遺傳育種現狀，阜陽市農業科學院小麥研發中心以選育半冬性、高產穩產、優質的小麥新品種為育種目標，將航天誘變與小麥加代技術相結合，經多年選育出矮稈、大穗、高產、抗病、早熟的小麥新品種阜航麥1號。

3 選育方法及經過

2013年6月11日，阜陽市農業科學院小麥研發中心將精選后的阜麥8號干小麥種子100 g，搭載神舟十號飛船進行航天誘變處理。阜麥8號是2011年阜陽市農業科學院通過安徽省審定的小麥新品種，審定編號為皖麥2011008。太空環境條件下，種子持續接受宇宙空間中各種射線的強烈輻射，在微重力和高真空環境中產生各種基因變異，經過15 d的太空之旅返回地面。

返回的種子于10月中旬在阜陽市農業科學院試驗田稀植點播，次年1月初，帶有分蘗的麥苗被帶到海南三亞冬繁，自交繁育，不予選擇。收獲后3月中旬在青海西寧春繁，利用成功的三地兩代小麥加代技術，縮短育種年限，從第2代開始選擇優良變異單株，然后將選出的單株種成株行，繼續自交繁育，生長期間做好觀察記載工作，在后代株系中幼苗習性、色澤、小穗數等均有明顯變化。如此繁育3、4代，經單株鑒定選擇、株系鑒定、多點品比試驗，最后選出遺傳性狀穩定的優良突變系，2016年參加阜陽市農業科學院小麥多點品比試驗，綜合性狀表現突出，被確定出圃。與阜麥8號相比，該品系表現為株高降低，穗數略低，穗粒數多達60～70 粒，單穗重高，葉部從阜麥8號株型的半披散、葉片平展得光不好，轉成為株型半緊湊、葉片斜上舉、采光較好。全生育期縮短，品質更優、特別是新品系面團穩定時間變長，為5.3/6.0 min（阜麥8號面團穩定時間為3.7/3.6 min。從田間表現看，籽粒飽滿時產量最高。

4 參加試驗情況

4.1 品比試驗情況

該品系出圃后參加2015—2016年阜陽市農業科學院小麥多點品比試驗，平均單產7 573.5 kg/hm?，比對照皖麥52增產5.63％，增產顯著，并命名為阜航麥1號。2016—2017年參加安徽省品比試驗，平均單產9 022.5 kg/hm?，比對照濟麥22增產5.28％。因表現優良，升級參加安徽省區域試驗。

4.2 區試情況和生試情況

4.2.1 產量表現。阜航麥1號于2017—2018年和2018—2019年參加安徽省區域試驗，2019—2020年參加生產試驗。試驗產量結果表明（表1），阜航麥1號多年多點均表現增產顯著，是一個高產穩產品種。

4.2.2 品質特征。農業農村部谷物品質監督檢驗測試中心（北京）對阜航麥1號進行品質檢測，經品質分析，該品種屬于中筋小麥（見表2）。

4.2.3 特征特性和抗性表現。阜航麥1號屬半冬性早熟小麥品種[14]，苗期長勢較壯，葉色深綠，分蘗力中等，成穗率高。株型半緊湊，莖稈蠟粉較重，穗層整齊，落黃及熟相好。長方穗，長芒，白殼，白粒，半角質，飽滿度好。2017—2018年和2018—2019年2年抗性鑒定結果為中感/中感赤霉病、中抗/抗白粉病、中感/感紋枯病。由于該品系具有半冬性早熟特性，適宜在10月中下旬播種。生產中注意及時防治赤霉病等病害。當籽粒飽滿度好時，品種產量更高，建議增施2次葉面肥，以達到增產增收目的。

4.3 審定情況

阜航麥1號于2020年通過安徽省農作物品種審定委員會審定，審定編號：皖審麥20210019。該品種適宜在淮河以北地區及沿淮半冬性麥區推廣種植。2021年秋種中首次推廣種植，推廣種植面積超過0.67 hm2[15]。當前，阜航麥1號正在進行多地多點示范種植和新品種繁殖推廣和經銷。

5 小結與討論

種子是農業的“芯片”，培育高產優質的小麥新品種是我們的目標。阜航麥1號的育成，得益于2種育種技術的應用，一個是航天誘變技術，另一個是三地兩代小麥育種加代技術。

5.1 利用航天誘變技術選育阜航麥1號，是提高育種效率和質量的關鍵

小麥以常規育種為主，航天育種是誘變育種的方法之一，使作物染色體產生缺失、重復、易位、倒置等基因突變，該變異是基于作物自身基因的變異，加速了生物界幾百、上千年才會產生的自然變異，并且不存在生物安全性問題。航天育種與傳統育種相比，具有空間誘變材料變異率高、育種周期短的優勢，可在相對較短的時間內創制出優良的種質資源。其變異率較普通誘變育種高出3～4倍，育種周期較雜交育種縮短約1倍，是培育新品種的一種新途徑。阜陽市農業科學院自育品種阜麥8號干種子經由神舟十號飛船搭載送入太空，經過15 d的太空誘變，返回地面后經2013—2016年度3個生長季節的人工選擇、多點鑒定及三地兩代（阜陽、三亞、西寧）加代繁殖，于2016年成功出圃，參試名為阜航麥1號。

5.2 三地兩代小麥育種加代技術研究

小麥加代技術對低代材料的快速繁殖代數、縮短育種年限起到了重要作用，加速了本地區小麥育種進程。蔡東明[16]對我國冬小麥加代模式進行了總結，唐映軍等[17]對昆明、威寧小麥夏繁效果的比較研究同樣驗證了加代技術的可行性。經過幾年的實踐和改進，小麥的加代技術已十分成熟。阜麥8號從出艙后送回阜陽市農業科學院，于當地小麥播種季節，在小麥試驗田內按單粒點播種植，并培育壯苗→三亞冬繁→西寧春繁，進行三地兩代加代種植。2011年10月播種，利用阜陽地區11—12月份低溫條件，順利通過小麥春化階段，當有3～5個分蘗時帶到三亞繁殖，2012年1月17日起苗移栽到海南省三亞市南繁基地師部農場進行冬繁[18]，自然生長，3月10日收獲。脫粒后前往青海省西寧市平安縣于3月20日播種，利用當地3—4月份地面低溫條件通過小麥春化階段同時充分利用當地5—8月份的光熱資源，保證在8月下旬成熟收獲。

6 參考文獻

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（責編：張宏民）

基金項目 安徽省財政廳“小麥航天育種”項目。

作者簡介 張桂芳（1976—），女，安徽阜陽人，高級農藝師。研究方向：小麥栽培育種。