航天誘變抗條銹豐產冬小麥新品種蘭航選151的選育

韓滌平 黃 勇 常有凱 郭四拜 白 斌 杜久元

（1 甘肅省天水農業學校，天水 741400；2 甘肅省平涼市崇信縣種子站，平涼 744000；3 天水神舟綠鵬農業科技有限公司，甘肅天水 741030；4 甘肅省天水市種子管理站，天水 741000；5 甘肅省農業科學院小麥研究所，蘭州 730070）

航天誘變育種是我國科學家首創的一種新的誘變育種方法。我國自1987 年開始進行此項工作，至今已取得了很大進展，在水稻、小麥、玉米等多種農作物以及蔬菜、牧草上育成了一批優良新品種通過國家和省級品種審定[1-4]。目前，航天誘變育種已成為我國多種農作物高產、優質、抗病新品種培育和種質創新的一條新途徑。甘肅省農業科學院小麥研究所與天水神舟綠鵬農業科技有限公司從2004 年開始進行小麥航天誘變育種的研究，先后多次在我國返回式衛星和神舟飛船上搭載25 個冬春小麥品種進行誘變育種，育成了蘭航選01[5]、蘭航選122、蘭航選151 等抗條銹豐產冬小麥新品種并通過甘肅省農作物品種審定。其中蘭航選151 是以蘭天15號為親本，于2011 年搭載神舟八號飛船，后經過10年的地面選育育成，2022 年通過甘肅省農作物品種審定委員會審定，審定編號：甘審麥20220012。

1 親本來源與育種目標

蘭航選151 的親本為蘭天15 號。該品種是甘肅省天水農業學校與蘭州商學院小麥研究所以國際已知抗條銹基因Yr12的載體品種Ibis 為母本、蘭天10 號為父本雜交育成的一個抗條銹山地冬小麥新品種。冬性，株高85cm 左右，穗長方形、無芒，白殼，紅粒。主要優點是抗條銹病，抗寒性強，適應性廣，營養品質好（粗蛋白含量15.83%、賴氨酸含量0.51%），缺點是籽粒紅色、皮厚、商品性差，熟性偏晚，抗旱耐瘠性較差，在旱地種植植株偏低。為克服上述缺點并進一步提高產量，本課題組利用航天誘變技術對其進行改良，希望誘變后代出現生育期較原品種提早、籽粒商品性和加工品質有所改善、抗寒抗旱性更好的優良突變系。

2 航天搭載和地面選育過程

2.1 航天搭載取蘭天15 號純系單株種子300 粒，其中200 粒于2011 年搭載我國神舟八號飛船進行誘變處理，另100 粒留作地面選育對照（LT15），飛船在軌時間11 月1-17 日，共17d。

2.2 地面選育地面選育在甘肅省農業科學院小麥研究所清水試驗基地進行。

2.2.1 誘變一代（SP1）的處理2011 年11 月23日收到誘變處理種子，11 月25 日在室溫條件下對誘變種子及預留對照種子進行催芽處理，12 月5 日發芽（胚芽長0.5cm 左右），然后按行長1m、行距20cm、株距5cm 移栽大田，覆膜保溫至翌年2 月揭膜，其后管理與大田相同。生長期間觀察幼苗及成株各方面性狀變異情況，抽穗期誘變區用塑料膜隔離，防止其他品種串粉。植株落黃前鑒定所有誘變處理及對照單株的抗條銹性，單株編號、收獲，然后每個單株按株高、穗長、小穗數、穗粒數、粒色、粒重進行考種，脫粒后單株保存。

2.2.2 誘變二代（SP2）：突變系的確認2012 年10月上旬，將誘變一代收獲的全部誘變處理單株和原品種對照單株點播成株系。首先點播對照單株的株系組成對照株系群，每株系2 行（60 株），然后點播誘變單株的株系組成誘變株系群，每株系種3～5行（90～150 株），在誘變株系群中每隔20 行再插入2 行原品種對照。生長期鑒定誘變株系和原品種對照株系的各方面性狀和抗病性，成熟后保留顯著突變系的所有單株，分單株收獲、考種、脫粒、保存，再保留部分不顯著的突變系或疑似突變系，繼續觀察其性狀表現。其中株系LT15Ⅰ-29 的抽穗期為5 月8 日，比原品種對照株系LT15 的5 月10 日提早2d（表1）；株高、穗長、小穗數、穗粒數和千粒重均與原品種對照差別不大，但穗長、小穗數、穗粒數和千粒重的變異系數高于原品種對照；籽粒形狀由原品種對照的卵圓形變為長圓形。于是將株系LT15Ⅰ-29作為抽穗期和籽粒形狀的不顯著突變株系保留，分單株收獲，淘汰籽粒灌漿太差的單株，保留籽粒飽滿的部分單株進入誘變三代。

表1 2012-2013 年度SP2 突變系LT15Ⅰ-29 與原品種對照的性狀表現

2.2.3 誘變三代（SP3）至誘變五代（SP5）：不顯著突變系LT15Ⅰ-29 的選擇誘變三代（SP3）2013-2014 年度將誘變二代保留的LT15Ⅰ-29 的16個籽粒灌漿飽滿的單株點播成株系，重點對其抽穗期進行考察。結果有1 個株系抽穗期為5 月13 日、3 個株系為5 月14 日、10 個株系為5 月15 日、2個株系為5 月16 日，原品種對照抽穗期為5 月17日。其他表型方面（表2），除LT15Ⅰ-29-39 株系在株高上略高于原品種對照外，其余15 個株系各方面性狀均與原品種對照無可觀察的變異，所以僅保留LT15Ⅰ-29-39 一個株系單株收獲進行考種。結果其單株平均株高比原品種對照增加12cm，同時籽粒形狀為長圓形，由此確定LT15Ⅰ-29-39 為一個抽穗期比原品種對照提早2d、株高增加、籽粒形狀變異的不顯著突變系，最后根據株高、小穗數、籽粒飽滿度和粒重選留不同類型的8 個單株進入誘變四代。

表2 2013-2014 年度LT15Ⅰ-29-39 突變系與原品種對照的性狀表現

誘變四代（SP4）2014-2015 年度將上一代保留的8 個LT15Ⅰ-29-39 突變系的單株繼續點播成株系，重點考察其抽穗期的表現，其中4 個株系抽穗期比原品種對照提早2d，3 個株系提早1d，1 個株系晚1d。田間選留綜合性狀較好、抽穗期提早2d 的LT15Ⅰ-29-39-5 和LT15Ⅰ-29-39-12 兩個株系單株收獲考種，結果2 個株系的株高均比原品種對照株系增加約5cm，穗粒數分別增加5～7 粒，籽粒形狀從卵圓變為長圓，其他性狀無明顯差異（表3）。選留LT15Ⅰ-29-39-5 的2 個單株和LT15Ⅰ-29-39-12 的7 個單株進入誘變五代。

表3 2014-2015 年度突變系LT15Ⅰ-29-39-5 和LT15Ⅰ-29-39-12 與原品種對照的性狀表現

誘變五代（SP5）2015-2016 年度將誘變四代保留的LT15Ⅰ-29-39-5 的2 個單株和LT15Ⅰ-29-39-12 的7 個單株點播成株系，繼續對其抽穗期和株高進行選擇。結果9 個株系的抽穗期均比原品種對照提早，其中株系LT15Ⅰ-29-39-12-18 提早4d，其余8 個株系提早2～3d，各誘變系株高及其他性狀與原品種對照無明顯變異（表4）。各株系混合收獲進入品系鑒定和品種比較試驗。與原品種對照相比，其主要變異性狀是：（1）抽穗期提早3d；（2）籽粒變長；（3）千粒重略微降低（2g 左右）。

表4 2015-2016 年度LT15Ⅰ-29-39-5 和LT15Ⅰ-29-39-12 各株系抽穗期和株高的表現

3 LT15Ⅰ-29-39 突變系的品系鑒定和品種比較試驗

3.1 品系鑒定試驗2016-2017 年度9 個LT15-29-39 突變系在清水縣永清鎮東山村山地進行品系鑒定試驗，其中LT15Ⅰ-29-39-12-18 表現優秀，小區每667m2平均折合產量356.6kg，較原品種對照蘭天15 號（340.6kg）增產4.7%。

3.2 品種比較試驗 2017-2018 年度品種比較試驗，LT15Ⅰ-29-39-12-18 小區 每667m2折合產量326.1kg，比原品種對照蘭天15 號（296.8kg）增產9.87%，比當地區域試驗對照蘭天19 號（301.2kg）增產8.27%。2018 年秋播推薦參加甘肅省隴南片旱地冬麥區域試驗。

4 品種特征特性和產量表現

4.1 生物學特性蘭航選151 為冬性。生育期224～ 278d，平均262d，中晚熟。幼苗匍匐，分蘗力強。株高80～116cm，平均96cm，中稈。穗長方形，無芒，白殼。護穎長圓形、斜肩，有穎脊、窄、無齒。葉色深綠、無毛，葉耳綠色，葉鞘蠟質中。旗葉直立至半下披、蠟質中。穗長5.00～8.63cm，平均7.32cm；小穗數14～18 個，平均17.0 個；穗粒數29.7～47.9 粒，平均36.4 粒；千粒重41.3～54.0g，平均46.3g。籽粒長圓形、紅色、半角質。

4.2 品質農業農村部谷物及制品質量監督檢驗測試中心（哈爾濱）分析，籽粒粗蛋白（干基）含量14.55%，賴氨酸含量（干基）0.38%，濕面筋含量（14%水分基）34.20%，Zeleny 沉淀值30.5mL；吸水量59.2mL/100g，面團形成時間3.5min，穩定時間2.6min，弱化度115F.U.，粉質質量指數55mm，評價值49；最大拉伸阻力（Rm，135）175E.U.，延伸性（E，135）213mm，能量55cm2。

4.3 抗病性甘肅省農業科學院植物保護研究所接種鑒定，苗期對條銹菌混合菌免疫，成株期對CYR32 號、CYR33 號、CYR34 號和中4-1、中4 混合，以及混合菌均為免疫。中抗白粉病，中感葉銹病。

4.4 產量表現2018-2019 年度參加甘肅省隴南片旱地冬麥區域試驗，各點每667m2平均產量426.7kg，比對照 品種蘭 天19 號（406.2kg）增產5.05%；2019-2020 年度續試，各點平均產量434.9kg，比對照 品種蘭 天19 號（394.7kg）增 產10.18%；2 年區域試驗平均產量430.8kg，比對照蘭天19 號增產7.61%。2020-2021 年度參加甘肅省冬麥山區組生產試驗，每667m2平均產量402.4kg，比對照蘭天19 號（382.4kg）增產5.23%。

5 討論

育種是一個復雜而又細致的工作，需要育種者既要能夠從生命系統的層面宏觀地認識、把握所面對的對象，又要能夠從微觀的層面去深入地了解、處理一個個具體的性狀。只有把具體的性狀處理好了，才能塑造出一個優秀品種。所以，要想成為一個合格的育種者，必須了解和掌握作物每一個性狀的遺傳變異規律。航天誘變作為一種新的育種手段，其誘變后代的遺傳變異必然有其特殊性，只有掌握了它的這些規律，才能更好地進行這項工作，提高育種工作的成效。因此，在育種工作中有必要對誘變后代的表現，尤其是一些重要農藝性狀的遺傳變異和選擇效果進行研究。

抽穗期是小麥品種的重要農藝性狀之一，在蘭天15 號航天誘變后代中普遍出現了抽穗期的不顯著變異。LT15Ⅰ-29 是誘變二代出現的一個抽穗期比原品種提早2d 的不顯著突變系，經過采用系譜法3 個世代的選擇，至誘變六代獲得了比原品種提早抽穗3d 的優良突變系LT15Ⅰ-29-39-12-18。同時，它的籽粒性狀也發生了不顯著的變異，籽粒長度比原品種變長、千粒重略微降低，但整體產量比原品種提高，最后育成了抗病豐產新品種蘭航選151。表明對這類突變體可以進行有效的選擇，而且在選擇過程中還可能繼續出現其他性狀的變異，提示了育種人員，在航天誘變育種中不能忽視對這類不顯著突變系的選擇。