高粱優質多抗糯質雄性不育系LA34的創制與應用

摘要：為提高我國糯高粱育種水平，遼寧省農業科學院高粱研究所以具有印度血緣的糯質ICS12B為母本，以421B×121B F1為父本，去雄雜交，經過多年多代回交轉育，培育出矮稈、早熟、植株整齊、不育性穩定的糯質雄性不育系LA34。其集聚糯、粳多個材料優良基因，籽粒粗蛋白含量14.44%，粗淀粉含量71.32%，支鏈淀粉含量占總淀粉含量的97.00%，粗脂肪含量3.95%，單寧含量0.053%；抗病性強，抗蚜蟲、抗高粱絲黑穗病、抗葉斑病、抗倒伏、抗旱、抗澇、耐瘠薄。LA34配合力高，組配多個優質飼用、食用、釀造用高粱雜交種，大幅度提高了糯高粱的抗性和產量水平，降低了雜交種株高，縮短了生育期，適應范圍廣，同時也擴大了糯質不育系的遺傳基礎，為提升我國糯高粱育種和生產水平奠定了基礎。

關鍵詞：糯高粱； 雄性不育系； LA34； 優質

中圖分類號：S514 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2024）05-0001-04

高粱（Sorghum bicolor （L.） Moench）是重要的禾谷類作物之一，在世界各地均有種植，主要分布于干旱和半干旱地區[1]。近年來，我國高粱育種取得了長足進展，針對糯質專用種質資源稀缺、糯性不穩定、糯性遺傳單一、親本系及品種選育落后等問題，在糯高粱親本系選育上有所突破，選育出一批糯性穩定的高粱親本，并培育出糯高粱品種，改善了產量低、不抗絲黑穗病和難以適應規模化、機械化生產等情況。

國內多家科研單位、企業等在糯高粱種質創新方面開展了大量工作。遼寧省農業科學院高粱研究所經過多年研究，在糯高粱親本系選育方面取得顯著成績，選育出LA34、003A、LA25、LA23、遼粘A-1、遼粘A-2等一系列糯高粱不育系，并在品種選育中應用。四川省農業科學院水稻高粱研究所選育出糯高粱不育系13163A、72A、45A，其中以45A為母本配制10個糯高粱雜種[2-3]。湖南省寧遠縣種子公司以九嶷糯粱HS-57為母本選育出兩糯一號[4]。湖南農業科學院高粱研究中心以湘糯粱2S為母本選育出興湘粱2號[5-6]。四川省宜賓市農業科學院以209A為母本選育出糯高粱宜糯紅11。吉林省農業科學院以吉5535A選育出糯高粱雜交種吉雜238、吉糯雜3號[7]和一批糯高粱雜交組合種。吉林市農業科學院以598A選育出九糯5 號[8]。山西農業大學高粱研究所以10480A選育出晉糯3號、晉糯粱7號、晉糯粱8號，以11494A選育出紅糯16號、晉糯粱6號、晉白糯2號[9]。河北省農林科學院谷子研究所以L407A選育出冀釀2號[10]。河北省張家口農業科學院選育出張2A。這些親本系的成功創制，豐富了我國糯高粱種質，為優質糯高粱品種培育奠定了堅實基礎。

本研究闡釋遼寧省農業科學院高粱研究所新培育的優異糯高粱不育系LA34的親本來源、特征特性和應用情況，以期為糯高粱親本系和雜交種的選育提供技術保障。

1親本來源和選育過程

1.1親本來源

糯質高粱雄性不育系LA34集聚了糯、粳多個材料優良基因。LB34是遼寧省農業科學院高粱研究所以具有印度血緣的糯質ICS12B 為母本，以421B×121B F1為父本，再以ICS12A為母本回交，經過多年多代選育而成。2005年命名為LA34 和LB34。ICS12B 以國際熱帶半干旱地區作物研究所（ICRISAT）配制的（BTX623/CS3541）/B.Bulk 的幼胚為外植體，通過組織培養產生再生植株優選回交育成，具有糯性穩定的特性。421B是1983年從國際熱帶半干旱地區作物研究所（ICRISAT）引進的不育系，原編號SPL132B，經南繁北育7個世代的鑒定、選擇，從分離的世代中選出帶有頂芒的單系[11]。421B具有高抗絲黑穗病3號小種、抗葉斑病、抗倒伏、分蘗力強、大穗、多粒、親合力高、育性穩定的特點，但晚熟、粒小。121B是從TAM428B 系選出的一株變異株，TAM428由美國引入通過熱帶高粱資源轉換計劃育成，對絲黑穗病為水平抗性、早熟、抗蚜、配合力高，但葉病較重，而且為A1細胞質恢復系、A2細胞質保持系[12]。根據優質雜交高粱育種理論，選育糯高粱雜交種是當前重要的育種目標之一，將具有遺傳基礎廣泛和地理遠源的粳糯高粱進行雜交，導入帶有抗蚜基因的TAM428，經過創新與改進，培育出矮稈、早熟、抗蚜、品質優良的糯高粱不育系LA34。LA34的創制與應用，大幅度提高了糯高粱的抗蚜和產量水平，提高了絲黑穗病抗性，降低了雜交種株高，縮短了生育期，適應范圍廣，為提升我國糯高粱育種和生產水平奠定了基礎，同時也對雜交高粱優質育種學科發展起到了促進作用。

1.2選育過程

1998年夏在遼寧省農業科學院沈陽試驗地育成421B×121B，1999年夏在沈陽以具有印度血緣的糯質ICS12B為母本、以421B×121B F1為父本、經過人工去雄有性雜交得到F0種子，2000年在沈陽從粳質和糯質都有的F1 代中選擇糯性雜交種子種植，2000—2005年經過沈陽和海南兩地8代套袋自交加代選擇、回交轉育5代而成。在F2—F4代中選擇早熟、矮稈、抗蚜、糯性穩定的單株套袋自交，2002年冬在海南F6代時以具有印度血緣的糯質不育系ICS12A為母本進行回交轉育，2003年春在沈陽得到BC1，選擇不育性好的材料與F7回交轉育，經過沈陽和海南兩地加代，在2005年得到糯質、矮稈、早熟、整齊一致、不育系穩定的單株，培育出雄性不育系LA34，其系譜如圖1所示。

2特征特性

2.1植物學特征

LA34芽鞘綠色，葉片濃綠，中脈蠟質，葉上沖，苗期長勢旺盛，分蘗1～2個，柱頭乳白色，花藥瘦小、干癟，不育率100.00%，株高84.0 cm，穗中緊、紡錘形，穗長31.0cm，穗粒質量80.0g，千粒質量24.7g，褐殼，白粒。LA34是優質糯高粱不育系，一般配合力好，特殊配合力高，其配制的雜交組合整齊度好，株高優勢不顯著，一般在130.0～165.0 cm之間，葉片窄小，耐密植，穗柄稍長，穗中緊，主莖分蘗一致，適宜機械化作業。

2.2生物學特性

LA34不育性穩定，花期長，花藥瘦小干癟、白色、柱頭較長且外露率高，存活時間長，不敗育，自交不結實。經農業農村部農產品質量監督檢驗測試中心（沈陽）檢測，LA34籽粒粗蛋白含量14.44%，粗脂肪含量3.95%，粗淀粉含量71.32%，單寧含量0.053%，支鏈淀粉占總淀粉含量的97.00%，糯性遺傳穩定，是優質的高粱親本材料。

2.3抗性強

LA34根系發達，植株粗壯，抗倒伏能力強，胚芽拱土能力較強。經遼寧省農業科學院高粱研究所接種鑒定，LA34抗高粱絲黑穗病3號生理小種，接種發病率10.00%，抗葉斑病，抗旱，抗澇，耐瘠薄，活稈成熟。

2.4抗蚜蟲

LA34高抗蚜蟲，基于轉錄組、生理代謝組聯合分析， LA34 可通過多糖結合生物學途徑調節抗蚜代謝，增強其對蚜蟲危害的抵御能力，以其為母本配制的雜交組合可將抗蚜、矮稈、糯質有機結合，突破了矮稈抗蚜糯質不育系稀缺的育種“瓶頸”。

3不育系LA34 的比較優勢與應用

3.1不育系LA34 的比較優勢

LA34與其他骨干糯質不育系的品質性狀對比見表1。

由表1可知，遼寧、吉林、山西、四川等省級農業科研單位選育出多個骨干糯質不育系，并選育出多個糯質雜交種應用于生產。親本總淀粉含量69.53%～75.56%，支鏈淀粉占總淀粉比例均在94.00%以上，糯性遺傳穩定，單寧含量0.053%～1.070%。高粱籽粒的蛋白質含量直接關系到其營養價值[13]，LA34在蛋白質含量上有所突破，達14.44%，高于12.00%，但蛋白質含量的提高會降低蛋白質的可消化性，影響蛋白質的品質[14]。降低單寧含量一直是高粱品質育種的首要目標，尤其在食用飼用高粱育種中更為重要，全國高粱品種區域試驗鑒定標準要求食用飼用高粱單寧含量低于0.500%，籽粒的單寧含量超過0.500%會嚴重影響食用和飼用價值，而低于0.100%則幾乎沒有影響[15]。LA34單寧含量0.053%，是優良的食用飼用親本系，為食用飼用高粱品種選育提供了有力支撐。

3.2不育系LA34 的應用

2012—2023年，國內多家科研單位、企業等以LA34為母本組配了一系列品質優良、產量高、豐產性好、適應性廣、抗逆性強的優質雜交高粱品種。其中，遼寧省農業科學院高粱研究所以LA34為母本，配制出遼粘6號、遼糯7號、遼糯10、遼糯11、遼糯22、遼雜69等6個雜交種，通過國家和重慶市鑒定、登記，并有多個組合參加全國高粱品種區域試驗。四川省宜賓市農業科學院應用LA34配制雜交組合LA34×宜123R和LA34×宜127R，準備申請國家登記。LA34系列品種適應性廣，北方和南方均適宜種植。配制的雜交種類型豐富，可作釀造用和食用（飼用），胚乳類型為糯質或半糯質，株高在150.9～168.4 cm之間（見表2）。籽粒總淀粉含量71.24%～76.26%，糯質支鏈淀粉占總淀粉比例均在94.00 以上，半糯質占比76.10%；2個食用（飼用）品種單寧含量分別為0.100%和0.180%、適口性好，釀造用品種單寧含量為0.620%～1.220%；千粒質量較小，為20.6～27.2g（見表3）。

由于不育系LA34配合力高，以LB34為親本與其他親本去雄雜交，選育出一批高抗、高配合力、株高70.0～100.0 cm、釀酒專用的紅粒糯質不育系，極大豐富了糯質高粱資源。遼寧省農業科學院高粱研究所已對LA34申請品種權保護。

矮稈糯質不育系LA34及其雜交種能夠滿足規模化、專用化生產需求，在提高機械化程度、降低生產成本、解放勞動力、提高農民種植高粱積極性和增加農民收益等方面起到重要作用。以其為母本選育的糯高粱雜交種具有抗旱、耐瘠、多抗、熟期較早的優點，能充分利用溫光資源，節約水資源，減少農藥、化肥對環境的污染和破壞，生態效益顯著。推廣糯高粱雜交種夏播復種模式，可以極大地挖掘單位面積土地利用率，增加單位面積土地產值，促進農業可持續發展。