同源四倍体甜荞新品种（系）选育

赵建栋 李秀莲 陈稳良 史兴海 秦秀珍

（1.山西农业大学农业基因资源研究中心 太原 030031；2.山西农业大学农学院 太原 030031）

荞麦有很重要的食用价值和药用价值,蛋白质不仅丰富,而且人体必需的氨基酸种类齐全、数量多、比例合适。荞麦与其他主粮比较,其蛋白质、脂肪含量都高于小麦和大米，维生素B2高于大米、玉米粉的2～10倍，无机盐、微量元素等也不同程度地高于其他粮食。荞麦含有的芦丁和叶绿素是禾谷类粮食籽粒中所没有的。芦丁具有扩张血管、抗栓塞降低血脂、降低血糖和胆固醇、防治心脑血管疾病的作用。人体中的叶绿素有解毒、防止感染、维持体液弱碱性防止痛风等作用，被誉为“人体的健康卫士”[1-3]。

甜荞是山西特色杂粮作物，约占全省荞麦（苦荞和甜荞）面积的66%，其具有生育期短的特性，山西“十年九旱、年年春旱”的气候特点，主产区人们的种植和生活习惯及外贸出口，使其在抗灾救灾、作为主产区人民的主粮及出口创汇方面的作用无可替代。从20世纪80年代开始，在政府的大力支持下，山西甜荞新品种选育工作取得了一定成效，育成了5个新品种——晋荞麦1号、晋荞麦3号、品甜荞1号、晋荞麦7号和晋荞麦8号。但近年来，荞麦加工实践表明，甜荞原料出米率和出粉率低直接影响加工企业效益；荞麦生产实践证明，生产中多种植中粒甜荞品种，并不受企业欢迎，价格低，影响荞农收入。中国甜荞资源十分丰富，但入编《中国荞麦品种资源目录》（第一辑）的964份和入编《中国荞麦遗传资源目录》（第二辑）的850份共计1 814份甜荞资源中，未见1份四倍体甜荞资源[4-5]。

据西北农林科技大学郑君君研究证明，荞麦籽粒大小、直径大小、千粒重与其出米率、出粉率呈显著正相关[6]；四倍体甜荞根系发达、抗旱；茎秆粗壮、抗倒伏、适于机收，花期长、花大、鲜艳，观赏价值不可小觑[7]。

前苏联在20世纪40年代，相继育成了甜荞四倍体品种Bolshevik4、Iskra和Minchanka。日本在20世纪80年代，育成四倍体甜荞品种信州大荞[8]。中国陕西榆林在20世纪80年代末育成四倍体甜荞榆荞1号[9]，但种性退化，已退出市场。山西省农业科学院作物研究所李秀莲等2015年育成四倍体白花甜荞品种晋荞麦7号[10-11]，是现在全国唯一一个在生产上应用的四倍体甜荞品种。四倍体甜荞品种（系）的短缺，不能满足各类消费者（加工企业、荞农、育种研究人员、观光农业等）的需求。因此开展四倍体甜荞新品种（系）选育研究尤为重要。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 甜荞品种品甜荞1号和西农9976。

1.1.2 试剂秋水仙素粉剂（上海试剂化工厂）、蒸馏水。

1.1.3 试验器材显微镜、烧杯、量筒、滴管、棕色瓶、小烧杯、吸管、脱脂棉、镊子等。

1.2 试验方法

1.2.1 亲本选择对150份国内外甜荞种质资源,通过多年田间种植和室内考种鉴定、评价、筛选，从中选出40份具有不同优异性状的优良资源,每年种植20份,根据生育期短、适应性强、白花、结实率高的优异性状，选择由本单位育成的2014年通过山西省农作物品种审定委员会认定的品甜荞1号和由西北农林科技大学农学院育成的红花甜荞西农9976为诱变亲本。

1.2.2 秋水仙素诱变在80个长有甜荞幼苗的大号花盆内，每盆均匀地留下6株健壮幼苗作为处理对象，拔除其余幼苗。当幼苗子叶展开时，将浸透0.2%秋水仙素水溶液的脱脂小棉球夹在两叶柄中间的生长点顶端。早晚把药液滴在小棉球上，湿透小棉球为止。如小棉球掉落，需重新将浸透药液的小棉球夹在两叶柄中间的生长点顶端。连续处理2～3 d。处理时气温在18～22℃。

1.2.3 后代选择C1：选择变异单株或嵌合体（既有二倍体籽粒又有四倍体籽粒的植株）上的变异大粒、混收；C2：点播，选择大子叶、大真叶、大花、大粒（四倍体）单株，淘汰假多倍体单株；C3～C4：进一步选择整齐一致不再分离的株行。C5：隔离繁殖多倍体株行，获得多倍体新品系。

1.2.4 鉴定多倍体通过新品系与二倍体亲本在田间比较生育期、叶片大小、叶色深浅、薄厚、花瓣大小，在室内考种比较株高、茎粗（植株底部第一节间中部周长）、主茎分枝、千粒重等性状鉴定多倍体；通过与二倍体亲本在实验室用显微镜测定花粉粒、保卫细胞、气孔密度的大小进行比较，最后用常规根尖压片观察染色体数目，鉴定多倍体。

2 结果与分析

2.1 育成的7个四倍体甜荞新品系

以品甜荞1号为诱变亲本创制了QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6和QP1-8-9这6个四倍体甜荞新品系；以西农9976为诱变亲本创制了QXN-3-2四倍体甜荞新品系,田间鉴定结果见表1。

由表1可知，新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2植株生长势增强，株高分别比亲本增高9.8 cm、12.7 cm、16.5 cm、19.9 cm、30.1 cm、29.8 cm和7.4 cm，茎秆分别增粗0.12 cm、0.14 cm、0.10 cm、0.15 cm、0.12 cm、0.10 cm和0.12 cm，叶面积分别增加（叶片变大）133.0 cm2、135.0 cm2、140.0 cm2、142.0 cm2、145.0 cm2、104.0 cm2和103.0 cm2，叶片变厚，叶色变深，叶片数分别减少14.9片、13.7片、10.1片、9.6片、8.9片、16.1片和16.0片，主茎分枝分别增加1.6个、1.7个、2.3个、1.3个、0.6个、1.7个和1.7个，生育期分别延长5 d、8 d、10 d、12 d、15 d、14 d和14 d，花朵、籽粒显著变大，千粒重分别增加25.5 g、15.5 g、15.3 g、15.1 g、18.9 g、14.5 g和23.1 g，结实率分别下降了2.2%、2.5%、3.2%、2.4%、4.1%、5.2%和4.0%。田间鉴定显示了多倍体特性。

表1 甜荞四倍体品系和二倍体品种性状比较（20株平均值）

由表2可知，新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2的花粉粒、保卫细胞比亲本增大，气孔密度比亲本下降幅度大，室内鉴定显示了多倍体特性。

表2 甜荞四倍体品系和二倍体品种花粉粒、保卫细胞和气孔密度

运用F-BSG法染色体Gimsa分带技术，进行染色体数目观察，新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2籽粒染色体数为2n=4X=32，而亲本品甜荞1号和西农9976则为2n=2X=16，可以认为新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2为四倍体甜荞类型。

以四倍体甜荞新品系QP1-1-1、QXN-3-2为例，与各自亲本比较，花器明显变大、籽粒显著增大，染色体增加了1倍（图1、图2）。

图1 QP1-1-1（4X）与品甜荞1号（2X）比较

图2 QXN-3-2（4X）与西农9976（2X）比较

2.2 产量

2019-2020年QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2四倍体新品系在东阳基地参加中心甜荞品种比较试验，以品甜荞1号为对照，平均折合亩产分别为120.0 kg、108.0 kg、109.3 kg、113.3 kg、100.7 kg、101.8 kg和83.3 kg，分别比对照增产8.4%、-2.4%、-1.4%、2.4%、-9.0%、8.0%和-24.8%，其中新品系QP1-1-1（暂命名品甜荞3号）表现突出，2021年参加山西省甜荞品种自主联合区域试验。

2.3 入库

将隔离繁殖的7个四倍体甜荞新品系QP1-1-1、QP1-2-3、QP1-3-5、QP1-7-8、QP1-8-6、QP1-8-9和QXN-3-2各0.5 kg入国家农作物品种资源种质库（太原）中，丰富了荞麦资源新类型。

3 结论与讨论

秋水仙素处理二倍体甜荞幼苗生长点是创制同源四倍体甜荞新种质和选育同源四倍体甜荞新品种的有效方法；由于四倍体比原来二倍体甜荞生育期延长、株高增高、结实率下降，诱变处理时应选择早熟、矮秆、结实率较高的亲本。