优良基因聚合利用及高油大豆‘合丰53’的创新

李灿东等

摘 要：为了探索优良大豆种质资源的利用及筛选优异育种中间材料，选育和推广北方春中早熟区组高油大豆新品种，采用梯级杂交育种方法，将多亲本优良基因进行聚合累加，经过多年连续定向选择和利用先进的品质分析与病害鉴定技术，创新出既高油又高产、抗病的大豆新品种‘合丰53，该品种油分含量21.94%，国家北方春大豆中早熟组区域试验平均公顷产量为3036.0 kg，比对照品种‘绥农14平均增产8.6%；生产试验平均公顷产量2613.0 kg，比对照品种‘绥农14增产9.9%。该品种的育成与推广创造了巨大的经济效益与社会效益。

关键词：梯级杂交；基因聚合；高油大豆；合丰53；创新

中图分类号：S565.1 文献标志码：A 论文编号：2014-0046

Abstract： In order to explore the soybean germplasm resources application and screening excellent breeding materials， new varieties were breeding and extension for the north spring premature group of high oil soybean. By using the methods of stepped cross breeding and polymerization additive the good genes of parents， new soybean varieties of high oil and high yield ‘Hefeng 53 was bred after many years of continuous directional selection and utilization of technical quality analysis and disease resistance identification. It was characterized by high oil content with average 21.94%， high yield performance and resistance to frogeye leaf spot， the average yield was 3036.0 kg/hm2 in the regional test of National North Spring Soybean in the early maturity group， 8.6% higher than the control variety ‘Suinong14， and the average yield was 2613.0 kg/hm2 in the production test， 9.9% higher than the control variety ‘Suinong 14. The varieties created huge economic and social benefits.

Key words： Stepped Crossing； Genes Aggregation； High-oil Soybean Variety； ‘Hefeng53； Innovation

0 引言

近年来，中国大豆品种的遗传改良取得了突破性研究进展，各育种单位先后育成和推广了大量优质、高产，多抗的大豆新品种，并且得到大面积推广应用，为中国大豆生产做出了巨大贡献[1-2]。这些品种含有优良遗传基因，在某些方面表现十分突出，曾经是一段时期的主导品种，在大豆生产上发挥重要作用，但是这些品种往往存在特性单一、综合性状差等问题[3-4]。20世纪90年代中国大豆平均公顷产量只有1800 kg左右，较世界平均公顷产量低450～500 kg，含油量只有20%左右，较国外大豆低1.0～1.5个百分点，生产上缺少抗病品种，抗性水平亟待提高，品种适应性差，推而不广[5-6]。

针对生产应用品种存在的主要问题和大豆生产需求，依据遗传学与生态育种学理论，确定育种目标，从国内外引入与筛选含有目标性状多的优异亲本，通过梯级杂交、聚合育种与连续定向改良的方法创新优异新种质，为育种改良创造中间材料[7-8]。利用现代育种条件与技术方法，以当地推广面积大、综合性状好、适应性强的优良品种为核心亲本，以自主创新的优秀种质资源为改良亲本，配制杂交组合，建立品种创新群体[9-10]。通过扩大选择群体与增加选择压力，对抗性、品质和产量分步进行选择，综合评定，累加与聚合优异基因，将多个优良性状聚合在一起，创新优良品种[11-12]。本研究针对大豆品种特性单一、综合性差等问题，利用表现突出育种亲本与中间材料进行优良基因的聚合利用，采用梯级杂交的育种方法选育与推广大豆新品种‘合丰53。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 亲本材料 一级改良核心亲本‘北丰9：亚有限结荚习性，株高80～85 cm；尖叶，白花，灰色茸毛，秆强，三、四粒荚多，百粒重18～20 g，蛋白质含量40.32%，脂肪含量18.53%；生育日数115天左右；中抗灰斑病。

一级改良亲本‘美国扁茎大豆：茎扁平，多花多荚，顶荚丰富，亚有限结荚习性，株高85～90 cm；尖叶，紫花，灰色茸毛，百粒重18 g左右，蛋白质含量42.54%，脂肪含量21.68%，生育日数115～120天；中抗灰斑病。

二级改良核心亲本‘合丰35：亚有限结荚习性，株高85～90 cm；尖叶，紫花，灰色茸毛，百粒重22～23 g，蛋白质含量42.22%，脂肪含量19.16%；生育日数115天左右；中抗灰斑病。

二级改良亲本合交9477F3：混合群体聚合了国内外优良品种和优异种质材料的优异基因，遗传基础好，群体内优良个体类型多，熟期适中，抗病优质，综合性状好，配合力突出。

核心亲本（母本）‘合丰45主要特点：无限结荚习性，株高90～95 cm；秆强，有分枝，荚熟黄褐色，尖叶，白花，茸毛灰色，百粒重22～23 g，蛋白质含量40.48%，脂肪含量21.51%，生育日数117天，需活动积温2347.5℃；抗灰斑病、抗疫霉根腐病、中抗大豆花叶病毒病SMV1号株系。

改良亲本（父本）合交9694F5主要特点：亚有限结荚习性，株高85～90 cm；尖叶，紫花，灰色茸毛，荚熟褐色，种皮黄色，脐黄色，百粒重18～20 g，蛋白质含量43.66%，脂肪含量22.81%，蛋脂总和66.47%；生育日数120天，需活动积温2450℃；抗灰斑病、中抗病毒病SMV1号株系。

1.1.2 中间材料创新 1994年以‘北丰9为核心亲本，以美国引入含有目标性状基因的扁茎大豆为改良亲本，配制杂交组合‘合交9477（‘北丰9ב美国扁茎大豆），建立一级改良选择群体。1996年以‘合丰35为核心亲本，以合交9477F3代混合群体为改良亲本，配制杂交组合‘合交9694[‘合丰35×合交9477F3（‘北丰9ב美国扁茎大豆）]，进行优良基因的聚合与累加，建立新种质创新二级改良选择群体。二级选择群体经过1996—1998年南繁北育和连续定向选择，创新出基本稳定的优良中间材料合交9694F5，并继续用于组合配制。

合交9694F5聚合与累加了美国扁茎大豆材料、国内著名品种‘北丰9、‘合丰35等优良品种含有的优良基因，具备了高产稳产、优质抗病、适应性广的突出优点，遗传基础好，血缘差异大，生态类型不同，为‘合丰53的育成奠定了良好的遗传基础（图1）。

1.1.3 选择群体的建立 1999年以适应性好、综合性状突出的品种‘合丰45为母本，与自主创新的优良种质资源合交9694F5为父本配制杂交组合，2000年分院种植F1，2001—2003年在分院试验地或海南岛南繁育种基地种植不同世代的合交9998后代材料，建立新品种创新选择群体（图2）。

1.2 试验时间与地点

1999—2008年在黑龙江省农科院佳木斯分院试验田及国家北方春大豆不同生态区试验点进行田间试验，在佳木斯分院实验室及农业部谷物品质监督检测中心（哈尔滨）进行室内试验。

1.3 品种选择与鉴定方法

1.3.1 田间设计 试验按组合从小到大采用顺序排列，不设重复试验，行长4.75 m，行距0.7 m，株距0.07 m。

1.3.2 选育过程 1999年配置杂交组合，2000年分院院内种植F1；2001年分院院内种植F2，当年南繁种植F3；2002、2003年分院院内种植F4、F5，并于F5决选品系，代号为合交00-783；2004—2005年佳木斯分院进行产量鉴定及品质分析；2006—2007年参加国家北方春大豆中早熟组区域试验，同时进行抗病性鉴定和品质分析，2007年在区域试验同时参加生产试验，2008年由国家农作物品种审定委员会审定推广，定名为‘合丰53（国审豆2008014）。

1.3.3 产量鉴定 鉴定试验采用标准区设计，2行区，行长5 m，垄距0.7 m，3次重复；品种比较试验以及国家区域试验采用随机区组设计，4行区，行长10 m，垄距0.7 m，株距0.05 m，3次重复；国家生产试验采用对比法，不设重复，小区面积300 m2。

1.3.4 品质鉴定 连续多年多点进行蛋白质含量及脂肪含量鉴定分析，从后代选择群体F5代到鉴定、品比试验采用近红外谷物分析仪检测；品种区域试验及生产试验委托农业部谷物分析检测中心（哈尔滨）检测。

1.3.5 抗病鉴定 抗病鉴定由国家品种审定指定鉴定单位接种鉴定。

2 结果与分析

2.1 品种创新

‘合丰53的选育，一是充分利用杂交育种遗传与变异特点，创造累加变异类型。二是通过扩大选择群体，增加选择压力，并连续定向选择优选个体。三是对抗病性、产量和适应性等重要性状分步进行选择，综合评定，实现优良基因的逐步累加与聚合，同时注意综合性状的评价。

该品种为亚有限结荚习性，植株高78.7 cm，秆强，节间短；结荚密，三、四粒荚多，单株有效荚数34.8个，顶荚丰富，荚熟草黄色；尖叶，白花，灰色茸毛，籽粒圆形，种皮黄色，有光泽，种脐黄色，百粒重18.7 g，油分含量21.49%，蛋白质含量39.68%；生育日数124天，在北方春大豆种植区域为中早熟品种；病害接种鉴定，抗灰斑病、中抗花叶病毒病SMVⅠ号株系、中感花叶病毒病SMVⅢ号株系。

2.2 产量鉴定结果

国家北方春大豆中早熟组品种试验，2006—2007年2年17点区域试验，平均公顷产量为3036.0 kg，比对照品种‘绥农14平均增产8.6%；2007年6点生产试验，平均公顷产量2613.0 kg，比对照品种‘绥农14增产9.9%（表1）。

2.3 品质分析结果

‘合丰53经农业部谷物及制品质量监督检验测试中心分析，2006—2007年连续2年分析测定：油分含量为21.49%，蛋白质含量为39.68%，蛋脂总和为61.17%（表2）。

2.4 抗病性鉴定结果

‘合丰53经国家品种审定指定鉴定单位接种鉴定，抗大豆灰斑病（由吉林省农科院大豆研究中心提供鉴定结果）；中抗花叶病毒病SMVⅠ号株系、中感花叶病毒病SMVⅢ号株系（由吉林省农科院大豆研究中心提供鉴定结果）（表3）。

2.5 适宜种植区域

‘合丰53适宜黑龙江省第一、二积温带大面积种植，同时适宜吉林省东部山区、半山区和内蒙古自治区的兴安盟、呼盟等同等种植条件的区域种植。

3 讨论

3.1 优良基因聚合利用的关键是亲本选择

在大豆新品种的创新过程中，要实现多个优良基因的聚合利用，选择恰当的亲本是关键。亲本的优良特性要互相补充，取长补短[13]。本研究所利用的美国种质资源扁茎大豆具有油分含量高（21.68%）、顶荚丰富的突出特点，被国内多家育种单位及企业广泛利用；‘北丰9杆强、稳产性及抗病性较好；‘合丰35产量性状突出，适应性广；‘合丰45为农业部推介主推品种，综合性状突出，一般配合力较好。将这些品种的优良基因进行聚合与累加，成功选育既高油又高产，同时具有抗病性好、适应性广等优点的大豆新品种‘合丰53。

3.2 梯级杂交是实现优良基因的聚合有效途径

传统的单交育种是在2个亲本基因进行重组、累加及互作等遗传效应的基础上，创造新类型，获得超亲的后代群体。而要进行多个品种多基因聚合利用则要通过梯级杂交的方式实现，首先利用单交方法进行几个品种的基因聚合，获得具有目标性状基因的育种中间材料，再进一步遗传改良，最终实现多基因聚合育种[14-15]。本研究采用二级梯级杂交方法，首先对‘北丰9及‘美国扁茎大豆材料为改良亲本建立一级改良选择群体，又以‘合丰35为核心亲本，以合交9477F3代混合群体为改良亲本建立二级改良选择群体，聚合与累加了‘北丰9的稳产及抗病基因，‘美国扁茎大豆的高油基因及合丰35丰产、广适应性等基因，获得育种中间材料9477F5，又与当时主推品种‘合丰45进行杂交，最终实现了优良多基因聚合创新利用，此方法在同类育种中可广泛应用。

4 结论

高油大豆新品种‘合丰53聚合了美国扁茎大豆以及国内著名大豆品种‘北丰9、‘合丰35及‘合丰45等优良大豆品种的优良基因，具备了产量高（2006—2007年国家区域试验平均公顷产量3036.0kg）、油分含量高（2006—2007年国家区域与生产试验脂肪含量21.49%）、抗大豆灰斑病（吉林省农科院大豆研究中心鉴定）及中抗花叶病毒病SMVⅠ号株系（吉林省农科院大豆研究中心鉴定）等优点，推广面积大，适应区广，创造了巨大的经济效益与社会效益。

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