大豆优异种质北丰11资源特点及育种上的利用

郭美玲， 郭 泰， 王志新， 郑 伟， 李灿东， 赵海红， 徐杰飞， 赵星棋

(1.黑龙江省农业科学院， 哈尔滨 150086；2.黑龙江省农业科学院佳木斯分院/国家大豆区域技术创新中心/国家大豆产业技术体系佳木斯综合试验站， 黑龙江 佳木斯 154007)

我国是大豆的起源地，种植历史超过5 000年[1-2]。大豆在长期进化和人类栽培与选择过程中，形成了丰富多彩，类型各异的种质资源，包括野生资源和栽培资源。到目前为止，中国农业科学院国家作物种质库(长期库)保存大豆种质资源3.5万余份，其中栽培大豆资源26 482份，野生大豆资源8 518份[3]。这些大豆种质资源弥足珍贵，为开展大豆研究与品种改良创新夯实了基础。

大豆种质资源特别是优异种质资源对品种改良创新十分重要。1954年美国大面积发生孢囊线虫病，使大豆生产遭受毁灭性打击，为了解决该病害，20世纪初利用我国地方品种北京小黑豆的抗病基因进行品种改良创新，育成了一批抗孢囊线虫病品种，挽救了美国大豆生产[4]。1960年，巴西引入我国和日本的“长童期”大豆种质，进行品种改良创新，培育出一批适应热带短日照与高温条件下种植的“大豆品种”，并在生产上大面积推广应用，使巴西成为当今世界第一大豆生产国和出口国[5]。20世纪70年代，为了提高大豆品种产量，我国利用日本高产种质“十胜长叶”创制了优异种质资源克4430-20[6-7]，以其为亲本育成了全国推广面积最大的品种合丰25[8]，产量提高225～300 kg·hm-2，年推广应用面积达到100万hm2，累计推广应用面积0.12亿hm2[9-10]；大豆灰斑病是20世纪70年代黑龙江省最为严重的病害，特别是三江平原，一般减产5%～10%，严重时减产30%～50%，甚至绝产，感病籽实脂肪含量降低2.9%，蛋白质含量降低1.2%，商品粮等级降低2～3个。为了解决该病害，我国从美国引入Amsoy、Ohio等一批抗灰斑病种质资源，以其为亲本育成了合丰29、合丰30等一批抗灰斑病品种，并在生产上大面积推广应用，有效的解决了大豆灰斑病危害[11-12]。20世纪90年代，我国利用含有日本品种“十胜长叶”和俄罗斯品种“尤比列”血缘的材料创制了优良种质资源黑交92-1544和黑交94-1211，以其为亲本育成了近年来全国推广面积最大的品种黑河43，年推广应用面积达到67万hm2，累计推广应用面积633.33万hm2[13-14]。

大豆优异种质资源北丰11是黑龙江省北安农场局科研所，以合丰25为母本，北69-1483为父本，经有性杂交，系谱法选择育成，1995年由黑龙江省农作物品种审定委员会审定推广[15]。由于该品种含有日本最高产品种十胜长叶和国内推广面积最大的品种合丰25的血缘与优良基因(见图1)，所以具有早熟抗逆、丰产性突出、品质优良和综合性状好等优点，既是育种利用的优异种质资源，又是生产应用的优良品种。

图1 优异大豆种质资源北丰11亲本系谱树

1 优异种质北丰11资源特点

1.1 聚合了优良基因与性状，遗传基础好

该种质资源经过7～8轮改良与创新，亲本系谱树由核心祖先亲本和直接亲本组成。其中，国内核心祖先亲本包括金元、四粒黄、白眉、克山四粒荚、小粒豆9号和大白眉，国外核心祖先亲本为日本品种十胜长叶；直接亲本包括育成品种元宝金、满仓金、合丰23、合丰25、丰收6号、丰收10和优良种质资源克4430-20和北69-1483等[16]。该种质资源经过自然进化与人为选择，拓宽了血缘关系，聚合与累加了优良基因与性状，遗传基础好(见图1)

1.2 早熟，适应性好

该种质资源，在适应区种植，生育期为116 d，需≥10 ℃活动积温2 208.7 ℃，适宜北方春大豆早熟区种植，包括黑龙江省西部、北部第三四积温带，内蒙古大兴安岭以东嫩江流域的传统农区、通辽市和赤峰市的北部山区，吉林省延边州、白山市的高寒山区，新疆阿勒泰山区、萨吾尔山谷地、两河间平原、塔城盆地、伊犁河谷丘陵区及北疆沿天山一带东部的部分地区，对土壤环境、生态环境及栽培条件要求不严，种植范围广，适应性好[17]。

1.3 综合农艺性状好，丰产性突出

该种质资源，亚有限结荚习性，株高80～85 cm，主茎18～20节，秆强，株型收敛；结荚密，三、四粒荚比例占75%～85%，顶荚4～5个；每荚粒数2.7个左右，百粒重18.0 g，单株粒重16～18 g，综合农艺性状好，丰产性突出，具有高产稳产基础[17]。

该种质资源，1991—1994年参加黑龙江省品种区域与生产试验，1991—1992年2年区域试验，平均产量2 457.8 kg·hm-2，较对照品种黑河5号增产10.1%；1993—1994年2年生产试验，平均产量3 125.1 kg·hm-2，较对照品种黑河5号增产9.23%[17]。小区试验结果证明，该种质表现高产稳产，增产效果显著。

1.4 品质优良，适宜食用

该种质资源，籽粒圆形，种皮黄色，有光泽，种脐黄色；粗蛋白质含量40.08%，粗脂肪含量20.11%，蛋脂总和60.19%。该品种蛋脂含量配比合理，适宜做食用大豆[17]。

1.5 抗逆性强，抗生产主要病害

该种质资源，病害接种鉴定，中抗SCSH(MR)，抗大豆生产主要病害[17]；在不同产区与栽培条件下种植，对温光反应不敏感，植株高度差异小，农艺性状表现正常，产量变异系数小；对旱涝灾害有很强的适应能力，并获得高产稳产，结果说明抗逆性强。

1.6 种植面积大，应用效果好

该种质资源，1995年由黑龙江省农作物品种审定委员会审定推广，由于该品种表现早熟高产，优质抗逆，适应性好，种植范围与面积迅速扩大，很快发展成为黑龙江省北部第三四积温带大豆生产主导品种，并扩展到吉林、内蒙古、新疆等省(区)相同条件的地区种植。据黑龙江省种子管理部门统计，该品种在黑龙江省年推广面积最大为24.7万hm2(1997年)，1995—2010年6年累计推广面积106.7万hm2，纯增产大豆2.41亿kg，创造了显著的社会经济与生态效益，1997年获黑龙江省省特别奖和重大科技效益奖，1998年获黑龙江省政府科技进步三等奖[15]。

2 优异种质资源北丰11作育种材料的利用与效果

2.1 育成品种情况

截止到2021年，据不完全统计，优良种质资源北丰11做育种亲本直接利用(直接做亲本，一级利用)育成大豆新品种37个[16-18]，其中合丰55(合交02-69)为省级与国家两级审定品种[19]，垦鉴豆27为黑龙江省和内蒙古自治区两省(区)审定品种[20]；涉及科研单位和种子企业及管理部门18个，其中，黑龙江省农业科学院佳木斯分院育成大豆新品种7个(合丰42[21]、合农60[22]、合农61[23]、合农62[24]、合丰55[19]、佳豆33、合农151)，黑龙江省农业科学院黑河分院育成大豆新品种6个(黑河27[25]、黑河31、黑河32[26]、黑河36[27]、黑河42、黑河45)，黑龙江省农垦北安分局科研所和北安市华疆种业有限责任公司联合育成大豆新品种4个(北丰17、垦鉴豆25[28]、垦鉴豆27、垦鉴豆28[29])，黑龙江省农垦总局北安分局科研所育成大豆新品种3个(北豆47[30]、垦鉴豆1号、垦鉴豆4号)，黑龙江省北安农校北疆农科所和呼盟莫旗种子公司联合育成大豆新品种2个(疆莫豆1号、疆莫豆2号)，北安市汇农大豆育种所和黑龙江普兰种业有限公司联合育成大豆新品种2个(汇农416、汇农417)，黑龙江省农垦科学院农作物开发研究所育成大豆新品种2个(垦丰20、垦豆18)，呼盟种子管理站与黑龙江省农垦北安分局科研所联合育成大豆新品种1个(呼北豆1号)，黑龙江省农垦北安分局科研所和农垦科研育种中心联合育成大豆新品种1个(北豆1号)，黑龙江省生物科技职业学院(北安农校北疆农科所)育成大豆新品种1个(北疆2号)，黑龙江省北安华疆种业有限责任公司与农垦总局北安科研所联合育成大豆新品种1个(北豆5号[31])，黑龙江省农垦科研育种中心和华疆科研所联合育成大豆新品种1个(北豆33[32])，北大荒垦丰种业股份有限公司育成大豆新品种1个(北豆54[33])，北大荒垦丰种业股份有限公司和黑龙江省农垦科学院农作物开发研究所联合育成大豆新品种1个(垦豆68)，哈尔滨明星农业科技开发有限公司育成大豆新品种1个(星农2号)，绥化市北林区种子公司育成大豆新品种1个(龙菽1号)，黑龙江圣丰种业有限公司和肇源县鑫科农业技术研究所联合育成大豆新品种1个(鑫科4号)，北安市昊疆农业科学技术研究所育成大豆新品种1个(昊疆1号)(见表1)。

表1 优良种质资源北丰11直接做亲本利用育成新品种情况

2.2 优异种质资源北丰11直接育成品种(一级利用)效果

2.2.1产量性状

依据试验产量结果分析，区域试验平均产量变化幅度为1 523.2 kg·hm-2(呼北豆1号)～3 608.9 kg·hm-2(合农60)，平均值为2 522.1 kg·hm-2，较对照品种增产幅度为4.5%(垦豆68)～24.3%(合农60)，平均值为10.3%；生产试验平均产量变化幅度为1 559.3 kg·hm-2(北豆1号)～3 909.8 kg·hm-2(合农60)，平均值为2 473.1 kg·hm-2，较对照品种增产幅度为4.6%(垦豆18)～31.3%(龙菽1号)，平均值为11.8%；小区试验结果说明，该种质产量性状能够充分遗传给后代，并显著提高品种产量水平(见表2)。

表2 以优良种质资源北丰11为育种亲本直接育成品种主要农艺性状

表2(续)：

2.2.2品质性状

依据试验品质结果分析，油分含量变化幅度为18.71%(合农151)～23.04%(合丰42)，平均值为20.58%，较亲本北丰11油分含量(20.11%)提高0.47个百分点，其中油分含量>21.0%的品种14个；蛋白质含量变化幅度为36.83%(垦鉴豆27)～44.01%(垦丰20)，平均值为39.93%，较亲本北丰11蛋白质含量(40.08%)低0.15个百分点；百粒重变化幅度为17.1 g(合农151)～25.0 g(龙菽1号)，平均值为20.22 g，较亲本北丰11百粒重(18.0 g)提高2.22 g，其中百粒重>21.0 g的品种有10个。品质结果分析说明，该种质资源直接做育种亲本，育成品种含油量整体呈增加趋势，个别品种有超亲现象，遗传效果好；育成品种蛋白质含量整体呈降低趋势，个别品种有超亲现象。

2.2.3抗病性状

大豆灰斑病(SCSH)是东北地区尤其是黑龙江省大豆生产上的主要病害之一，主要为害叶片，也可侵染茎、荚和种子，一般减产5%～10%，严重时减产30%～50%，甚至绝收；百粒重下降2～3 g，蛋白质含量降低1.2%，脂肪含量降低2.9%[11-12]。SCSH是东北地区品种改良创新的重要目标之一，也是品种审定必须鉴定的病害。优良种质资源北丰11，SCSH接种鉴定结果为中抗(MR)，以其为亲本直接育成品种37个，其中SCSH接种鉴定结果，抗病(R)品种6个(合丰42、垦豆18、汇农417、黑河45、黑河36、合农151)，占直接育成品种总数的16.2%；中抗(MR)品种24个(呼北豆1号、疆莫豆1号、疆莫豆2号、北疆2号、北豆33、北豆47、垦鉴豆1号、垦鉴豆4号、垦鉴豆25、垦鉴豆28、北豆54、垦豆68、合农60、合农61、合农62、合丰55(合交02-69)、佳豆33、黑河27、黑河31、黑河42、龙菽1号、汇农416、鑫科4号、垦丰20)，占直接育成品种总数的64.9%；中感(MS)品种2个(星农2号、昊疆1号)，占直接育成品种总数的5.4%；感病(S)品种5个(北豆1号、北豆5号、北丰17、垦鉴豆27、黑河32)，占直接育成品种总数的13.5%。以上结果说明，优良种质资源北丰11做亲本，育成品种灰斑病抗性总体呈提升趋势，并出现超亲现象，个别品种受另一亲本影响，灰斑病抗性呈下降趋势。

2.2.4适应性

以优良种质资源北丰11为亲本直接育成的37个大豆新品种，生育期100 d(昊疆1号)～122 d(合交02-69(合丰55))，平均值为112 d；≥10 ℃活动积温为1 823 ℃(北豆1号)～2 400 ℃(合交02-69(合丰55))，平均值为2 169.4 ℃；按照积温带分析，从黑龙江省二至六积温带均有育成品种，其中适宜黑龙江省第二积温带种植品种7个(垦丰20、垦豆18、合农60、合农61、合农62、合丰55(合交02-69)、龙菽1号)，占直接育成品种数18.9%，适宜黑龙江省第三积温带种植品种7个(呼北豆1号、北豆47、垦鉴豆4号、北豆54、垦豆68、星农2号、鑫科4号)，占直接育成品种数18.9%，适宜黑龙江省第四积温带种植品种11个(合丰42、北疆2号、北豆5号、垦鉴豆25、垦鉴豆27、垦鉴豆28、佳豆33、黑河27、黑河36、黑河42、汇农416)，占直接育成品种数29.7%，适宜黑龙江省第五积温带种植品种8个(疆莫豆1号、疆莫豆2号、北豆33、垦鉴豆1号、黑河31、黑河32、黑河45、汇农417)，占直接育成品种数21.6%，适宜黑龙江省第六积温带种植品种4个(北豆1号、北丰17、合农151、昊疆1号)，占直接育成品种数10.8%；从应用范围与区域分析，育成品种适宜北方春大豆中早熟、早熟、极早熟和超早熟区种植，包括黑龙江、吉林、内蒙古与新疆等省区。由于品种熟期类型不同，拓宽了种植区域与范围，证明了该种质在改良品种适应性上的作用与效果显著。

3 小结与讨论

北丰11是以合丰25为母本，北69-1483为父本，经有性杂交育成，既是优良品种又是优异种质资源，已经在大豆生产和品种改良创新中广泛应用[15]。该种质资源亲本系谱树含有金元、四粒黄、白眉、克山四粒荚、小粒豆9号和大白眉等6个国内核心祖先亲本和十胜长叶(日本品种)1个国外核心祖先亲本及元宝金、满仓金、合丰23、合丰25、丰收6号、丰收10、克4430-20、北69-1483等一批亲本，拓宽了血缘关系，聚合与累加了优良基因与性状，遗传基础好[16]。作为品种利用，1995年由黑龙江省农作物品种审定委员会审定推广，在黑龙江省年最大推广面积为24.7万hm2(1997年)，1995—2010年6年累计推广面积106.7万hm2，纯增产大豆2.41亿kg，产生了良好的社会经济与生态效益[15]；作为优异种质资源育种利用，直接做育种亲本(一级利用)育成大豆新品种37个，从黑龙江省第二积温带至第六积温带均有育成品种，类型包括高产、高蛋白、高油、抗灰斑病和特用(菜用大豆)等品种，已在生产上大面积推广应用。综上所述，该种质为黑龙江省及相邻省区大豆生产和品种改良创新做出了重要贡献，为此，深入研究与开发利用该种质资源具有十分重要的意义。