浙江省优质油菜育种进展

张冬青

(浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所,浙江杭州 310021)

浙江省优质油菜育种进展

张冬青

(浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所,浙江杭州 310021)

本文主要综述浙江省优质油菜的育种进展,“九五”期间育成了浙优油1号和浙优2号,实现了浙江省单双低优质油菜零的突破;“十五”期间育成的双低油蔬两用型油菜新品种浙双72,使浙江省油菜从双高(高芥酸、高硫苷)走向双低(低芥酸、低硫苷)。“十一五”期间育成的浙油18是浙江省首个适宜机械化生产的品种,该品种的育成和推广应用,使浙江省油菜实现了从手工操作到机械化生产的转变。“十二五”育成的油菜新品种浙油50和浙大619现已在生产上大面积推广应用;与以往育成品种相比,浙油50产量、含油量和株型等主要性状取得重大突破,使浙江省油菜生产从双低走向双低高油。在此基础上正向双低高油酸育种迈进,使食油更健康。

甘蓝型油菜;双低;高油分;高油酸;机械化生产

文献著录格式:张冬青.浙江省优质油菜育种进展[J].浙江农业科学,2015,56(5):650-654.

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20150526

油菜是我国重要的食用植物油源和高蛋白饲料源,也是生物柴油最理想的原料来源之一。油菜是集油用、菜用、饲用、能源用和休闲观光用于一体的作物,在人类生产和生活中起着重要的作用。浙江省常年油菜种植面积20万～27万hm2,历史上种植面积最高达30万hm2,近年来由于比较效益下降,种植面积有所下滑,目前稳定在17万～20万hm2之间。浙江省农科院油菜课题组成立于1954年,历经半个多世纪,在浙江省科技厅项目资助和各部门的重视和支持下,油菜育种目标始终伴随着社会进步、生产发展和人民生活水平提高而不断调整,使油菜科研更好地服务于生产发展和人民生活水平提高对农业科技成果和优质农产品的需求。

1 浙江省优质油菜育种发展历程

国际上油菜的品质改良始于加拿大。1961年,加拿大Stefans-Soft从德国饲料油菜Liho中分离到首个低芥酸的甘蓝型油菜Liho单株,于1964年育成了世界上首个甘蓝型低芥酸春油菜品种Oro。利用低芥酸的Liho自交系做母本与人工合成的品种Nugget杂交,再通过与Nugget回交,从回交后代中选育而成。1968年,波兰Krzymanski发现了低硫苷资源甘蓝型油菜Bronowski,引入加拿大后,与低芥酸材料杂交、回交,于1974年育成世界上首个双低甘蓝型春性品种Tower后,成为世界各国油菜品质育种的优质资源。

浙江省优质油菜育种与国内其他省份一样,始于20世纪70年代末80年代初。至今历经3个阶段:1980-1995年起始阶段,1996-2000年跨越阶段,2001-2015年油菜产量和品质提升阶段。

优质油菜育种起始阶段。“六五”、“七五”、“八五”期间,以王庆伦、陈曼玲为课题组长的油菜育种团队非常重视油菜品质的遗传改良,坚持以产量和品质二条腿走路的方针,田间育种与实验室品质分析并重,并取得较好的科技成果。先后育成浙优油1号和浙优油2号2个优质油菜品种[1],前者为甘蓝型低硫苷品种,后者为甘蓝型双低品种,分别于1989和1992年通过浙江省品种审定(表1)。“浙优油系列品种选育与应用的研究”于1994年获浙江省科技进步三等奖,为以后优质油菜育种奠定了较好的基础。

浙江省优质油菜育种的跨越阶段。“九五”、“十五“期间,在单、双低育种基础上,针对浙优油1号、浙优油2号在生产上表现出生育期长、角果短、抗病性弱等不足之处,提出“双高(高产、高油分下同)双低(低芥酸、低硫苷下同)优质油菜新品种选育”,在对品种资源和育成品种深入研究的基础上,选用国内高产主栽品种为母本,国外优质油菜为父本进行杂交,田间采用集团系谱选择法,即低世代采用集团选择,集聚各品系的优良基因,中高世代采用系谱选择法,对优良单株或株系采取套袋或套帐保纯,加速基因纯合,提高选种效率。各世代采用近红外光谱分析仪快速测定其含油量、芥酸、硫苷和油酸等品质性状,高世代优良株系采用精测法,为高产、多抗、优质油菜新品种的选育提供技术保障。其间浙江省农科院育成的优质油菜品种有浙油758、浙双758、浙双72、浙双3号、浙双6号,浙江大学育成浙大605等品种[2-3],其中浙油758、浙双758、浙大605通过浙江省品种审定,浙双72、浙双3号、浙双6号分别于2001,2003年通过国家品种审定。上述品种中浙双758和浙大605获浙江省科学技术二等奖,浙双72获浙江省科学技术一等奖。其中最具代表性的优质品种为浙双72,该品种以江苏省油菜主栽品种宁油七号为母本,与澳大利亚引进的双低品种马努为父本杂交,后经多年多代田间农艺性状和实验室品质性状同步定向选育。育成了双高双低油蔬兼用型油菜新品种浙双72,该品种在2年浙江省区试中,667 m2平均产量分别为132.86 kg和141.7 kg,比对照1浙优油2号增产12.33%和16.73%,比对照2浙江省主栽品种九二58系增产12.27%和31.63%。品质经农业部油料及制品质量检测中心检测结果,芥酸含量0.67%,硫苷22.73 μmol·g-1,含油量43.5%。双低品质达到国际标准,含油量比对照品种高2～4个百分点。该品种于2001年通过浙江省品种审定,同年8月被农业部列入长江流域双低油菜主推品种之一。2002年获农业部“九五”主要农作物新品种“一等”后补助,2003年通过国家品种审定,同年获国家科技部成果转化项目资助。浙双72是浙江省育成的首个大面积推广应用的双低油菜新品种, 2003-2009年在浙江省年推广面积持续超过6.67万hm2,对浙江省油菜产业发展做出重大的贡献。该品种的育成和推广应用,使浙江省油菜品种实现双低化,至2003年,浙江省双低油菜的普及率达80%左右。1996-2005年浙江省审定品种在区试中的产量和品质表现详见表2。

表2 1996-2005年浙江省审定品种在区试中的667 m2产量和品质表现

油菜产量和品质提升阶段。2001年初,浙江省在全国首个实现粮食购销市场化改革,在这项改革推动下,浙江各地适时加快土地流转步伐。据2002年新华网报道,浙江省70%以上的县(市)政府都已相继出台加快土地流转、发展效益农业和与现代农业对接的政策措施。土地流转从农民相互间的自发流向组织化、有序化流转发展。农业生产已从产量型向效益型转变,油菜育种也必须要向效益农业和现代农业转变。因此在双高双低油菜新品种选育的基础上,适时开展适合机械化生产的油菜新品种选育和高含油量油菜新品种选育,并把油菜育种目标锁定在立足浙江,面向长江中下游油菜主产区[4]。2006年浙江省农科院首次育成抗倒、抗裂角性强,株型紧凑适合机械收获的双低油菜新品种浙油18,通过了浙江省品种审定,该品种在2004-2005年浙江省油菜区域试验中,667 m2平均产量154.04 kg,较对照浙双72增产5.36%[5]。在省内生产试验结果中,667 m2平均产量130.2 kg,居首位,较对照浙双72增产5.0%。抗倒性、抗裂角性强、株型紧凑、适宜机械化收获的特点解决了大户和合作社油菜收获难的问题,在推广中得到浙江省农业厅和浙江省农科院农科种业的大力支持。截至2011年夏收,省内累计推广面积18.26万hm2,其中浙江省14.79万hm2,2011年省内已达6.53万hm2以上。该项成果的推广应用使浙江省油菜从手工操作向机械化生产方向转变,于2012年获浙江省科学技术二等奖。在浙油18的基础上,2007年又育成通过长江中游区国家审定品种浙油21,2008年相继育成的浙双8号和浙油601分别通过长江中下游国家品种审定,其品种经营权分别转让给安徽国盛种业公司和湖北中农种业公司经营,使油菜品种走出省外遍布长江中下游地区推广种植;2009年育成的高油分双低适合机械收获的油菜新品种浙油28,通过长江中游区国家品种审定,该品种经营权已转让给武汉锦绣华农总经销,2013年该品种由于含油量高,抗倒、抗裂角性强已成为湖北省油菜主导品种。

我国是世界油菜籽生产大国,面积和总产量居世界首位。由于我国人口众多,食用植物油一直产不足销,2001年进口量已达450多万t,2002年为550万t,进口量每年递增,2010年消费总量达2 300～2 400万t,国产仅1 000万t左右,60%以上需要进口来弥补不足,食油安全形势十分严峻。随着世界石化能源的逐渐枯竭,油菜又是生产生物柴油最理想的原料之一。面对市场需求,进入新世纪油菜育种组狠抓双低高含油量油菜新品种的培育,从高产、高油分育种到株型改良,经历了长达10余年的努力,于2009年育成高产、高油分、广适应性、适宜于机械化生产的油菜新品种浙油50,在浙江省区试中,平均667 m2产量168 kg,比对照浙双72增产15.4%,平均含油量49%,比对照高5.5个百分点;667 m2产油量82.2 kg,较对照增产29.8%,生产试验中含油量高达50.79%。长江下游2009,2010的2年区试中,平均667 m2产量为175.09 kg,较对照杂交油菜秦优7号增产10.27%,长江下游2年平均含油量47.71%,最高年份49.32%,667 m2产油量83.5 kg,较对照增产18.2%。长江中游国家区试2年平均667 m2产量172.51 kg,较对照中油杂2号减产0.25%,平均667 m2产油量80.42 kg,较对照中油杂2号增产8.14%,中游区试中平均含油量46.53%,最高年份47.84%。2013年经浙江省农业厅组织测产验收,海宁市25.3 hm2示范方平均667 m2产量286.4 kg,最高296.6 kg;长兴县攻关田667 m2产量303.8 kg,分别创浙江省油菜高产纪录。该品种的育成极大地提高了油菜的产油量和种植效益,颇受生产者和国内同行的关注。该品种2009年通过浙江省品种审定,2010年通过长江下游区国家品种审定,2011年通过长江中游区国家品种审定,该品种的推广得到浙江省农业厅主管部门和院、所两级领导的高度重视,2011-2014年被列入浙江省油菜主导品种, 2014,2015年被农业部列入国家主导品种。2013年冬种被农业部农技推广中心列入全国2个高含油量适宜机械化栽培的品种之一,2014年省内种植面积达6.6万hm2,通过良种良法配套,促进了该品种在省内外大面积推广应用。期间又相继育成浙油21、浙大619、浙油51、浙油杂1号、浙油杂2号、浙杂903等系列高产高油品种。详见表3—4。

油酸是油菜脂肪酸的重要组成成分,有较高的营养价值,热稳定性好。高油酸菜籽油的油酸含量高,可降低人体心脑血管疾病和血浆中的低密度脂蛋白胆固醇含量,可有效地预防动脉硬化;在高温下不易氧化变质,保质期长;在煎炸过程中具有高稳定性,不易产生反式脂肪酸,对人体健康有利;此外还有利于生物柴油的生产。因此,高油酸油菜的研究受到国内外的油菜育种家的高度关注,油菜育种专家提出了培育“双低一高”(低芥酸、低硫甙、油酸含量高达80%以上)的油菜品种的目标[6]。世界上首个高油酸突变体是德国的R ǜcker和Röbbelen[7]选育出来,高油酸类型油菜育种材料的油酸含量高达86%,最高油酸品系接近90%[8]。欧洲首个获得注册的HOLL品种SPLE NDOR于2004年在法国注册,油酸含量为76.48%。加拿大Cargill种子公司在2004年已有CNR604(油酸含量75%)、CNR603(油酸含量85%)等品系参加品比试验。浙江省农科院油菜育种组紧跟世界油菜育种的发展前沿,从20世纪90年代末开始高油酸育种研究,目前已育成一批油酸含量在83%以上的品系。其中I10的产量和株型接近主栽品种浙双72,2010年该成果已转让给浙江农科粮油股份有限公司进行产业化开发,该产品面市深受消费者欢迎。

表4 2006-2015年育成品种在浙江省和国家区试中的667 m2产量和品质表现

当前浙江省农业已从效益型向效益生态型的现代农业转变。因此,油菜新品种选育中,高产、优质(高油分、高油酸)、多抗、适宜于油稻两熟制栽培仍然是主要目标。此外,近十余年由于化肥的大量施用,造成农田酸化,有机质下降,土壤有益微生物减少,土壤理化性状衰退,给农产品安全和农业可持续发展带来了阻碍。据华中农业大学傅廷栋院士研究,油菜营养体的粗蛋白含量为20.44%,粗脂肪2.62%,粗纤维15.93%,无氮浸出物47.1%,粗灰分13.29%,钙2.1%,磷0.3%;而箭舌豌豆的粗蛋白含量为21.97%,粗脂肪1.25%,粗纤维23.77%,无氮浸出物37.89%,粗灰分15.12%,钙1.53%,磷0.32%与油菜相仿;可见油菜又是很好的鲜食饲料作物,可选育生物学产量高和营养体蛋白质含量高的油菜品种,以满足目前草食动物对鲜食饲料的需求,同时还可以培肥土壤。另外,油菜又是一个很好的景观作物,目前国内云南罗平、江西武源、浙江仙居等地均在利用油菜花节开发农业休闲观光旅游。浙江省委、省政府把发展休闲观光农业旅游业,作为新时期农业转型、农民就业和农村持续增收的一项重要工作来抓。为了配合这一新兴产业的发展,油菜育种组也正在培育油菜不同花色的品种,以满足各地农业休闲观光的需要。

2 优质油菜育种存在的主要问题

2.1 油菜育成品种的综合抗性有待加强

在目前油菜生产已向大户和合作社转变的情况下,大面积油菜的高产稳产显得尤其重要。油菜品种的产量、含油量和油酸含量达到一定程度下,要继续提高有一定难度。但通过病圃抗病性鉴定和逆境筛选,提高油菜新品种的抗逆性和稳产性是油菜生产急待解决的问题。近年来由于环境恶化,油菜生产常遇苗期干旱,越冬期低温冷害,花期雨水多,结角期遇高温干旱等不利天气,选择高产、优质、多抗品种是今后油菜产业发展亟待解决的问题。

2.2 早中熟适宜机械化生产的品种选育有待加强

目前稻-油、稻-麦两熟制生产已成为主要种植模式。随着稻-油生产向全程机械化方向发展,机械收获要比人工收获延迟5～7 d,造成茬口矛盾突出,因此,必须加强早中熟适宜机械化生产的油菜品种选育,以满足生产发展的需要。

3 优质油菜育种展望

油菜是集油用、菜用、饲用、能源用和休闲观光用于一体的作物,在人类生产和生活中起着重要的作用。浙江省优质油菜育种仍然任重而道远,有5个方面值得考虑:

3.1 关于特异性育种材料的发掘和创新

油菜育种上的突破是从特异性育种材料的发掘开始的。加拿大的Stefans-Soft从德国饲料油菜Liho中发现低芥酸资源,育成世界上首个甘蓝型低芥酸品种Oro;波兰的Krzymanski发现低硫甙资源甘蓝型油菜Bronowski,1974年育成世界上首个双低品种Tower。1972年华中农业大学傅廷栋院士在国际上首先发现波里马细胞质雄性不育,育成稳定的胞质雄性不育系和优质高产杂交油菜品种华杂2号、华杂3号、华杂4号等;西南农大李加纳教授通过远源杂交和辐射诱变得到甘蓝黄籽油菜材料,以其为亲本选育出甘蓝型黄籽杂交油菜组合-渝黄1号。但育种材料的发掘与创新随着品种改良进程的提高而增加难度,21世纪特异性育种材料的发掘和创新对育种工作者提出了更高的要求和挑战。

3.2 关于优异性状和杂种优势利用相结合

优异性状和杂种优势利用相结合的技术路线,途径有利用白菜型油菜与甘蓝型油菜杂交,解决早熟性和耐湿性问题;春性与半冬性杂交或地理远缘杂交创造株型变异和强优势,选育超高产新品种和早熟油菜新品种,尤其是杂交油菜新的不育系统的创制。如Ogura新恢复系创制和非转基因抗除草剂材料的选育都将对油菜育种带来革命性的影响。

3.3 关于跨地域、跨学科的强强联合

随着油菜杂种优势利用研究的深入,油菜种间杂交的血缘渗透将导致品种的农艺性状出现新的突破。21世纪何时出现这种新格局现将尚难预测,但育种家之间的交流和合作已为油菜育种提供了跨地域大合作的契机,如果各育种单位依据多年育种积累形成的材料和方法特色,加强真诚合作,相信会大有所获的。

21世纪是科技飞速发展的时代,油菜是关系国计民生的重要作物,油菜育种的上、中、下游合作,将有利于有效解决生产上的重大问题,如油菜抗病基因的发掘利用、含油量、多不饱和脂肪酸等品质性状的选育研究、油菜抗性基因的分子标记和克隆、杂种优势机理等,将会带来油菜育种上的革命。

3.4 关于常规技术与高新技术的结合

常规育种技术仍将在21世纪发挥重要作用,但高新技术将对一些重大技术问题起着有效的辅助作用。油菜品种的丰产性、品质性状、抗逆性和综合农艺性状是由基因系统决定的,随着油菜全基因序列的公开,将为油菜目标性状改良和程序化育种创造条件,油菜育种软件的开发和数字育种的开展将大大提高作物选种的效率和准确性,是将来油菜育种必不可少的技术。

3.5 关于企业成为科技创新主体

要重视油菜种子产业化和加工产业化对育种源头的促进作用。近年来许多有实力有条件的种业公司都开始着手开展油菜育种研究。企业成为科技创新的主体及商业化育种等是21世纪我国育种工作者应有的意识。

21世纪的油菜品种改良不同于前50年。前50年主要是提高单产,改善品质,未来的品种遗传改良则要求在原来高产的基础上再高产,同时提高品质和用途多元化,并具有较全面的综合抗逆性。这是一个系统工程,其实施需要有明确的策略和方案。制定有效激励机制,鼓励育种家与企业合作创造更大的社会效益和经济价值。主要依靠政府层面的政策调控及多种方式促使企业成为科技创新的主体。

[1] 陈受玲,赵坚义,朱宜章.浙优油1号、2号的主要农艺、品质性状及产量[J].中国油料,1996,18(1):64-66.

[2] 沈惠聪,周伟军.高油分高产抗病油菜高油605通过浙江省品种审定[J].浙江农业大学学报,1998,24(4): 339-343.

[3] 张冬青,张尧锋,丁厚栋,等.高含油量双低甘蓝型油菜新品种浙双72[J].中国油料作物学报,2002,24(3): 63-64.

[4] 张冬青,张尧锋,丁厚栋.浙江省油菜产业现状及其发展趋势[J].浙江农业科学,2003(4):155-159.

[5] 张冬青,张尧峰,林宝刚,等.适合机械化栽培的双低油菜新品种浙油18的选育[J].中国油料作物学报,2008, 30(5):277-278.

[6] 张振乾,肖钢,谭太龙,等.高油酸油菜研究进展及其前景展望[J].作物杂志,2009(5):1-6.

[7] GRöbbelen.Mutation breeding for quality improvement:a case sudyfor oilseed crops[J].Plant Mutation Breeding for Crop Improvement,1991:3-30.

[8] Christian M,Beate R,Dieter S,et al.In vitroselection foroleic and linoleic acid content in segregating population sofmicros pore derived embryos of Brassica napus[J].Euphytica,2000, 112:195-201.

(责任编辑：张瑞麟)

S 565

A

0528-9017(2015)05-0650-05

2015-03-20

浙江省重点科技项目(021102109);安徽省科技攻关项目(1301032147)

张冬青(1953-),女,浙江黄岩人,研究员,主要从事油菜育种工作。E-mail:dq_zhang@126.com。