陇鉴系列抗旱优质冬小麦品种选育实践及成效

摘要：为了持续推进寒旱区冬小麦品种选育与应用，以陇鉴系列冬小麦品种为例，回顾和讨论了陇东地区冬小麦育种目标、基因背景来源、主要方法措施、品种改良进展和推广应用情况。提出今后的冬小麦育种工作应以抗旱优质为主，兼顾抗条锈病、白粉病等的育种目标，采用辅助选择和多生态鉴定方法相结合的后代选择方法，保持抗寒抗旱和抗条锈病的优势，同时要加强矮秆丰产品种、抗白粉病品种的筛选，加快寒旱区优质小麦推广应用。

关键词：陇鉴系列；冬小麦；抗旱；优质；选育实践；成效

中图分类号：S512.1 文献标志码：A 文章编号：2097-2172（2024）06-0503-07

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.06.003

Breeding Practices and Achievements of Drought-resistant High-quality Winter Wheat Varieties in the Longjian Series

LI Xingmao， NI Shengli

（Institute of Dryland Agriculture， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： In order to continuously promote the breeding and application of winter wheat varieties in cold and arid areas， taking the Longjian series of winter wheat varieties as an example， the breeding goals， genetic background sources， main methods and measures， progress in variety improvement and promotion and application of winter wheat in the Longdong area were reviewed and discussed. It was proposed that the future winter wheat breeding work should focus on drought resistance and high quality， while taking into account of the breeding goals such as resistance to stripe rust and powdery mildew. The progeny selection method combining assisted selection and multi-ecological identification methods should be used to maintain the advantages of cold resistance， drought resistance and resistance to stripe rust. At the same time， the screening of short-stalked high-yield varieties and powdery mildew-resistant varieties should be strengthened to accelerate the promotion and application of high-quality wheat in cold and arid areas.

Key words： Longjian series; Winter wheat; Drought resistance; High quality; Breeding practice; Achievement

自20世纪70年代起，甘肃省农业科学院镇原试验站就开始了旱地冬小麦新品种选育工作，截至目前共选育出陇鉴系列冬小麦新品种19个，包括16个中筋冬小麦品种、2个强筋冬小麦品种和1个特色紫粒冬小麦品种。其中陇鉴196、陇鉴127、陇鉴386等都曾在生产上作为主导品种被大面积推广种植，在应对条锈病生理小种灾变方面发挥了重要作用。目前生产上大面积种植品种为陇鉴110，搭配种植强筋冬小麦新品种陇鉴115、陇鉴117及中筋冬小麦品种陇鉴116，特色冬小麦品种陇紫麦1号也有一定面积的订单种植。以上冬小麦品种的共同特点是抗旱、抗寒、抗条锈病，且品质优良。现从陇鉴系列品种选育和应用方面来探讨寒旱区冬小麦育种的思路和方法，以供同行借鉴。

1 育种目标

甘肃省陇东地区属北部冬麦旱地类型区，为半干旱半湿润雨养农业区，冬小麦生育期内的需水完全依靠自然降水，是典型的雨养农业区。水分是限制陇东地区小麦生产的主要因素，干旱、特别是春季干旱对冬小麦生产影响范围、程度显现扩大和加重趋势。随着气候变化，暖冬现象明显，春季极端低温出现频率增加；条锈病发生频率减小、白粉病发生频率增加。同时市场对优质小麦的需求日益增加。针对这些因素，陇鉴系列小麦育种目标是在保持抗旱、抗寒、抗条锈病等优势的基础上，强化以降低株高为目标的丰产育种和以强筋为目标的优质育种，兼顾白粉病、穗发芽等性状的改良。

2 亲本选择与配置

2.1 亲本选择

亲缘关系越远，获得突破性品种的机会越大。利用国外种质资源， 是甘肃省冬小麦抗条锈病、 优质育种取得成效的重要经验。以强筋品种陇鉴115和陇鉴117选育为例：2005年从美国引进40份优质硬红冬麦资源，在甘肃省镇原县旱塬地繁殖鉴定，后又在甘谷县、临洮县进行抗病性、丰产性鉴定，发现这些资源在农艺性状、生理性状、产量、养分利用效率和水分利用效率方面存在明显差异［1 - 2 ］，遗传背景上表现出丰富的遗传多样性［3 ］，对条锈病的抗性也有明显差异。2005 — 2006年，利用引进的优质硬红冬麦资源与当地资源配置大量杂交组合，经过对分离世代抗旱、抗寒、抗病株系的筛选，对F7代稳定品系进行品系鉴定时，同时送甘肃省农业科学院植物保护研究所进行条锈病接种鉴定，然后经过优质基因分子标记辅助检测，选择综合表现优异的品系进入区域试验。

抗旱、抗寒性基因的选择以本地农家品种白齐麦、山西品种以及从美国等地引进的冬小麦种质资源为主。当前抗旱、抗寒的种质基础以西峰系列、陇育系列及陇鉴系列为主。以上各系列小麦品种均表现出植株较高、抗旱性好、抗寒性好、耐瘠薄等特性，生长发育节奏与环境适应性好，春季低温冻害对其影响较小，且主茎和分蘖茎的生长发育节奏有一定差异，从而表现出对春季冻害有较好的韧性，遭遇严重春冻时，主茎死亡后可通过分蘖茎成穗来减少产量损失，部分本地品种抽穗迟、灌浆速率较快的特点对晚霜冻害的抵抗也有明显效果。此外，山西太原、长治、临汾等地育成的旱地小麦种质，其抗旱性、抗寒性较好，植株较矮、丰产性好，但抗锈性差；从俄罗斯、乌克兰引进的种质资源抗旱寒能力较好，但晚熟；从美国引进的种质资源的抗旱性、抗寒性、耐热性均较好，灌浆速率较快，但抗白粉病能力较差。

抗条锈病基因主要来自陇鉴系列、兰天系列及长武系列冬小麦品种。其中陇鉴127抗条锈病基因复杂，已推广种植近20 a，但其抗锈性仍然表现较好。兰天系列冬小麦品种应用国外抗源较多，但1B/1R背景较多，对其后代品质影响较大；长武系列冬小麦品种的抗病性普遍较好，但抗寒性较弱。优质基因主要来源于美国硬红冬麦种质资源，国内的优质基因源中麦578优质种质利用也取得了较好效果，长优173、济麦44等黄淮优质资源也正在逐步利用中。丰产基因主要偏好于北京、山西等北部冬麦水地种质，其丰产抗寒性好，但抗条锈病较差。陇南地区兰天系列品种的抗病性、丰产性较好，但抗旱、抗寒性相对较弱，利用其与当地品种杂交，育成的苗头丰产品系陇鉴119已进入甘肃省冬小麦生产试验。近年来与西北农林科技大学合作，导入矮秆基因到陇东抗旱耐寒品种中，从F2代开始在本地旱地进行选择，目前已有表现较好的后代群体。

2.2 组合配置

根据亲本性状的特点，利用单交、复交和回交等方法均已选育出了新的冬小麦品种。19个陇鉴系列冬小麦品种中有11个是采用单交育成（表1）［4 - 10 ］。回交在特殊种质利用中也取得明显效果，即利用漯珍1号为母本、主栽的面条品种陇鉴127为父本，杂交后利用紫粒基因的显性特征，每年选择紫粒的抗旱、抗寒、抗条锈病株为母本，继续以陇鉴127为父本，回交2次，选育出了陇紫麦1号特色小麦，其在抗旱、抗寒、抗条锈病、面条品质方面完全继承了父本陇鉴127品种特点。同时综合双亲的抗白粉病特点，以美国硬红冬麦1R15为母本、当地主栽品种陇鉴386为父本杂交并回交，选育出了强筋品种陇鉴115和陇鉴117，抗穗发芽性能和耐热性均优于父本陇鉴386。

3 后代选择

3.1 分子标记辅助选择

甘肃寒旱区小麦育种有着多目标特点，抗病、抗旱、抗寒性是品种的基本特征。为了节约成本，提高优质基因标记辅助选择的效果，辅助育种思路是亲本辅助选择和高代稳定品系辅助选择相互补充，以品种的应用性（丰产、稳产）为主，品质为辅的选择。

分子标记辅助选择，一方面是亲本选择的依据，另一方面也为后代提供了辅助选择方法。在甘肃省主要栽培品种中，兰天10号不含优质基因5+10，含有1B/1R易位基因。以美国优质小麦为母本、兰天10号为父本杂交选育的陇鉴111，含有1B/1R易位基因和5+10基因，稳定时间达不到强筋标准。陇鉴386不含优质基因5+10，排除了其亲本陇鉴127 的1B/1R基因，以该品种为父本，美国优质麦为母本，杂交后继续用抗旱品种陇鉴386回交1次，在稳定品系进入品系比较试验之前对优质背景后代品系进行分子标记辅助选择，选定含有5+10基因、不含1B/1R易位基因的优良品系入选下级育种程序，选育出陇鉴115和陇鉴117达到优质强筋小麦标准。

3.2 性状辅助选择

小麦苗期活力、叶片衰老速率等直观性指标均可作为抗逆性的辅助选择指标。小麦优良的苗期活力，可增加营养吸收和生物量的积累，水分胁迫条件下，有活力的幼苗能保持较低的蒸腾速率，高活力品种在水分限制环境下具有明显的节水增产效果，故陇鉴系列冬小麦品种的高幼苗活力特点，能够更好地适应晚播环境。叶片衰老可能是后期干旱胁迫下有益的应对机制，如陇鉴110通过下部叶片的快速衰老，减少水分消耗而获得产量优势。

冠层温度等生理指标的辅助选择也有较好的效果，干旱环境下冠层低温品种具有明显产量优势。在陇紫麦1号选育时，通过冠层温度从8个稳定品系中筛选低温优势品系，在后来的抗病鉴定中发现也具有抗条锈病的优势［11 ］。植被归一化指数（NDVI）被用来研究小麦生物量积累、苗期活力以及后期衰老的差异；在水分胁迫条件下，生长发育后期的光谱指数与产量的相关性显著［12 ］，也是抗旱品种评价的有效指标。另外，容重高的品种，其抗病、抗旱耐热方面也具有显著优势，这也被用在陇鉴品种的最终决选中。面筋仪和揉混仪，使用面粉量少，作为辅助选择手段，也在逐步展开。

3.3 多生态点鉴定

甘肃复杂的生态条件为陇鉴小麦品种的多抗性选择提供充分条件。稳定品系送甘肃省农业科学院植物保护研究所进行抗条锈病温室苗期鉴定（兰州）和田间鉴定（甘谷），这项工作从“七五”持续到现在，为抗条锈育种提供了很大支撑。甘肃省农业科学院植物保护研究所为各参与单位提供了抗源，也为育种者鉴定了其稳定品系的最新抗病性，这种单位间的广泛协作模式，也是甘肃省抗条锈育种取得进展的成功经验。同时，在陇东地区北部的环县、镇原等地可鉴定抗旱性、抗寒性，中部宁县、镇原县等地可鉴定干热风危害，南部灵台县可鉴定抗倒伏、病害等。总之，在多生态条件下的选择，提高了育种效率。

4 育种成效

4.1 品种产量和性状的演变

陇鉴系列冬小麦品种的产量和性状随着时代的发展而演变，其中产量水平呈递增趋势，逐渐由3 000 kg/hm2向4 500 kg/hm2递增；水分利用效率也有相应的增加，由0.51 kg/mm增加至0.57 kg/mm；株高呈先降低后升高趋势，逐渐由120 cm向90 cm递减后又升高至98 cm；穗粒数也明显递增，由29粒增至37粒；穗长也明显递增，由7.2 cm增至8.8 cm；千粒重呈先增后减趋势，由34 g增至38 g然后又降至36 g（表2）［4 - 10 ］。

4.2 抗病性

随着抗病小种的变异和不同抗源亲本的应用，陇鉴系品种的抗条锈病均能达到中抗至高抗水平，多小种抗性特点明显。目前在陇东地区的鉴定品种中，陇鉴127仍然保持一定抗病性，其后代品系也表现优异的抗病性。生产上应用品种中，陇鉴110表现慢病特点，陇鉴111、陇鉴114、陇鉴115、陇鉴116、陇鉴117等表现抗病性良好。 育成品种的抗病性由甘肃省农业科学院植物保护研究所鉴定，抗病基因鉴定则综合了不同实验室鉴定结果（表3）［4 - 10 ］。

4.3 品质及部分基因检测结果

陇鉴系列品种以中筋品种为主，其稳定时间短，淀粉峰值粘度高，蛋白质含量、面团延伸性指标较高。其中品种陇鉴110、陇鉴111、陇鉴121的延伸性分别达158、173、218 mm，面条、馒头品质普遍较好（表4）。育成的优质面条冬小麦品种陇鉴127，面条评分88.8分；优质馒头、面条冬小麦新品种陇鉴110馒头评分90.0分，面条评分87.0分。随着经济水平和消费市场的发展，强筋面包小麦品种的需求提升，我们应用美国硬红粒小麦种质与当地主栽品种杂交与回交，历经16 a育成的强筋冬小麦品种陇鉴115（面包评分90.3分）、陇鉴117（面包评分92.0分），延伸性均超过220 mm，稳定时间均在10 min以上［13 - 14 ］。

5 品种应用概况

5.1 国有种子公司与育种单位协同推广阶段

国有种子公司存在时，各县种子公司都开展种子生产，与育种单位的种子生产相配合，加之国家政策的扶持与重视，品种推广速度较快。多抗、丰产、优质旱地冬小麦新品种陇鉴196截止到1996年累计推广面积44.973万hm2，获1996年度甘肃省科技进步一等奖；抗锈、丰产、优质冬小麦新品种陇鉴127截止到2002年累计推广面积35.715万hm2 ［15 ］，获2002年度甘肃省科技进步一等奖。

5.2 育种单位为主体， 公司为辅助的推广阶段

国有种子公司改制后，育种单位成了品种推广的主体，品种推广速度明显放缓，但良种补贴阶段加速了品种推广，2007年后，随着良种补贴项目实施，陇鉴301、陇鉴386推广速度较快。其中陇鉴386由于籽粒品质优良、抗旱丰产性突出，2014年种植面积达4.000万hm2以上，2014年获甘肃省科技进步三等奖。随着良种的补贴政策的变动，小麦新品种推广速度减缓。育种单位主动联合部分私私营种企进行品种推广，以抗锈丰产品种陇鉴108、抗旱耐瘠薄品种陇鉴107为代表的新品种在生产上得到大面积推广。陇鉴108截至2018年累计推广面积超过20万hm2，获甘肃省科技进步二等奖；陇鉴107截至2019年累计推广面积超过10万hm2，2019年获甘肃省农牧渔业丰收奖二等奖。

5.3 品种经营权转让，公司为主体的推广阶段

抗锈丰产品种陇鉴116是陇鉴系列品种首个经营权转让品种，由甘肃京穗农业科技有限公司独家生产和经营。自此开始，优质馒头、面条品种陇鉴110及优质馒头品种陇鉴111由庆阳沐禾农林科技有限公司经营，优质强筋冬小麦品种陇鉴115由天地源种业有限公司独家生产经营，强筋冬小麦品种品种陇鉴117由九圣禾种业有限公司生产经营，陇鉴114由甘肃易联丰农林科技有限公司生产经营。由于私营企业的介入和土地流转效应，这些企业都开展了规模化良种繁育与种子加工生产，有效推动了种子质量的提升和品种生产潜力的发挥。目前陇鉴110已成为陇东地区主要栽培品种，陇鉴115、陇鉴116等品种推广速度明显加快。

6 小结与展望

抗旱寒的稳产型品种对生产的稳步提高起了主要支撑作用，但抗旱与丰产性的结合研究仍然不足。随着年度间生态气象综合因素的影响，陇东地区冬小麦产量波动较大。冬小麦育种工作以常规育种选择技术为主体，依赖多年自然灾害及病害的鉴证，以抗旱为主的稳产型品种，才能在多年的检验中被选择出来。因此，品种的抗冻耐旱性始终保持在一个较高水平上，高秆的抗旱、抗寒冬小麦品种在应对干旱、冷害、冻害等方面突出，生产上比较充足。但抗旱育种研究策略上亟需提高水分利用效率，加强品种抗旱节水性品种的选育。导入矮秆基因，继续降低株高。由于大部分矮秆基因与幼苗活力的矛盾关系，陇东地区抗旱小麦品种不具备绿色革命基因（Rht1、Rht2）的被选择的环境基础，矮秆基因（Rht8）分布也少。近几年针对当地抗旱品种，导入Rht8、Rht9、Rht12等基因的研究得到了加强，低世代材料的株高有了明显的降低，但其抗旱、抗病能力仍然需要继续验证。目前选育的矮秆品种陇鉴119已经入生产试验，在陇南的康县、天水秦州区、陇东地区都有很好的表现，有望快速投入大面积生产。

抗旱品种的抗条锈病能力能够满足生产需求，但对抗白粉病的研究相对薄弱。陇东抗旱优质冬小麦品种对条锈病要求只需达到中抗以上。我们在利用条锈病抗原时，尽可能避免与陇南条锈病异变区抗原的重叠 ［16 - 17 ］，因此育成的冬小麦品种避免了贵农系抗原丧失造成的品种抗病性丧失。如利用美国抗旱优质冬小麦种质，成功选育出的抗病品种陇鉴111；利用较好的抗源材料陇鉴127、陇原932、长武134等，选育出的抗旱优质抗条锈病的品种陇鉴386、陇鉴110、陇鉴108等，这些品种在生产上均表现出较好的抗条锈病特点，随着该区域白粉病发生频率上升，生产上抗白粉病品种严重缺乏，目前仅有特色冬小麦陇紫麦1号抗白粉病，但由于作为特用小麦，生产面积十分有限。因此，近年来我们重视了白粉病抗源的利用，鉴定出一批具有抗白粉病的稳定品系，但离生产应用仍然需要一定时间。继续加强白粉病抗原利用和种质筛选，已经成为现阶段主要的育种目标。

优质冬小麦育种工作受到广泛重视，但产业化开发缓慢。2000年以来，优质育种受到广泛重视。从北部冬麦区域审定的优质品种中优9507、晋太170、晋麦79，都受到国内外育种家与企业关注，但由于这些品种不抗条锈病，在生产上应用规模仍然有限。近年来，甘肃省育成的优质强筋冬小麦品种陇鉴115和陇鉴117，生产面积稳步扩大，但生产上没有单独的收购和加工，面粉企业的介入度有限。本区域优质冬小麦品种产业化发展的道路仍然漫长。同时，成功选育出的具有功能型紫粒小麦品种陇紫麦1号，虽与企业合作开发了紫小麦麦仁、面粉、膳食纤维粉等产品，但仅有几个合作社进行小规模订单生产，生产、加工与销售，推广与应用规模仍然不稳定。因此，应继续扩大强筋品种生产面积，逐步引导地方面粉企业开展基地建设和订单收购，推动甘肃省冬小麦的优质化生产。同时，积极宣传旱地冬小麦生产的产地优势，扩大紫小麦等特色小麦的订单化生产，提升甘肃省冬小麦生产的整体效益。

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