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摘 要:在小麦育种实践中发现,小麦品质育种存在品种的品质总体水平不高,品质测试手段落后,优质源的改造进展缓慢等问题。据此提出小麦品质育种策略,育种单位应把小麦品质育种纳入育种计划,有计划引入国外优质种源,审定机构建立小麦以品质评价新品种的标准,国家有关机构应组织技术力量,研究品质分析技术和仪器设备。
关键词:小麦;品质育种;育种策略
我国是世界小麦生产和消费第一大国,生产消费状况不仅对中国社会经济发展、人民生活水平提高、粮食安全及政局稳定具有极其重要的意义,而且对于世界小麦供求形势、市场价格、贸易状况等都有重大影响。经过30多年的改革开放,我国小麦生产取得了巨大成绩,人均消费水平稳步提高,小麦的国际国内市场价格稳中有降。但是,在取得巨大进步的同时我们也应看到,我国小麦品质育种的总体水平与国外相比存在着明显差距。本文结合笔者多年小麦育种实践,系统考察、分析小麦品质育种现状,提出了我小麦品质育种的发展对策。
1.小麦品质育种若干技术
常规小麦育种的各项育种技术,同样适用于小麦品质育种。
1.1系统选育
系统选育是指从自然或人工创造的群体或品种中,按照育种目标要求,选择优异个体,分株脱粒,形成系统,经过试验鉴定,进而育成新品种。系统选育是改良全体和创造新品种的有效方法。小麦品质性状大多表现为数量性状、多基因控制、加性效应为主。在其他形状已达到稳定程度的群体中也会有一些基因间不断发生重组或变异,在已定型的高代材料或已育成的新品种,甚至已广泛推广的品种中,进行深入细致的选择,可以取得品质改良的良好效果。系统选育的缺点是只靠天然发生有限的变异和突变,受到很大的限制,选材用量较大,进度较慢,因此,系统选育新品种的比率将会逐渐下降。
1.2杂交育种
杂交育种是通过品种间或属间亲本杂交创造变异来选育新品种。早代群体小,育种过程较短,是应用最广、成效最大的一种品种改良方法,也是品质育种最基本的方法。杂交育种分品种间杂交、远缘杂交等。品种间杂交方式有单交、复交、回交和聚合杂交等。据统计,世界各国大多数优质小麦品种都是通过品种间杂交的常规育种途径获得的。
1.3远缘杂交
以不同种、属乃至科之间的植物为亲本进行杂交,称为远缘杂交。远、近缘种属中存在着更丰富的种质资源,有大量的优异品质基因可供利用,并已经取得很大成就。我国利用小麦与偃麦草杂交,育成小偃1号、小偃759、小偃6号、龙麦1、2 号等高产优质品种。
1.4诱变育种
用物理和化学的因素处理小麦种子诱导作物发生异变,增加基因突变频率,从突变后代中经选择育出品质好的新品种。常用的物理诱变因子有γ射线、紫外线、快中子等。化学诱变因子有硝苯甲基脲(NMU)、亚硝基乙基脲(NEU)、次乙亚胺、硫酸二乙酯、甲基硫酸乙酯、羟胺、双褐氮乙酸丁烷等。
1.5生物技术育种
生物技术主要是利用染色体工程技术、DNA 操作和遗传转化技
术及组织培养技术,将优质基因导入普通小麦,选育出优质小麦新品种。一般包括染色体工程和基因工程。
2.我国小麦品质育种存在的问题
2.1现有品种的品质总体水平不高
现有品种面团流变学特性和食品加工性能与美国、加拿大进口的优质麦尚有一定差距,目前只有中优 9507、藁城 8901、济南17等少数几个品种的稳定时间等及烘烤特性得到面粉厂的认可;同时多数优质麦品种的品质性状在不同年份、地点的稳定性还需要提高。长期以来,我国科研单位对磨粉品质如硬度、出粉率、灰分、面粉白度、面团颜色变化等研究较少,因而出现中优 9507 硬度不够,藁城 8901 面粉颜色偏黄等,亟待改善。
2.2品质测试手段落后
品质育种工作与其它性状的育种工作有一个显著的不同点在于需要较多的仪器设备、人力、物力、财力、不能只靠“手摸、眼瞪、牙咬、尺量、称秤”。为了提高品质测试效率,近年来许多国家致力于测试仪器和方法的改进,使之向更加微量、快速、准确、自动化、电脑化方向发展。如已研制出利用近红外线不破坏种子而测定蛋白质等多种营养成分含量的方法和仅10克面粉样品的微量粉质仪、拉伸仪,并用电脑自动处理数据和绘图等,对比之下我国无论是农业科研或商品粮科研部门,在这些方面的研究存在较大差距,在某些方面甚至仍是空白。
2.3优质源的改造进展缓慢
在品质育种工作初期,中作 8131—1 及其衍生系、烟农15、辽春10号、小偃6号以及优质源临汾5064 等优质小麦,都是事后在筛选鉴定育成品种(系)的品质特性时发现的。目前有计划地按品质育种目标选育出的优质品种逐渐增多,山东 955159就是其中的一例,它是利用美国品种作为优质源改造山东 187(80Q16~2—4—5/Larlcota)育成的优质麦。从国内现用的优质源而言,中作8131—1 及其衍生系的品质较为过硬,重点是降低株高,提高产量潜力;临汾5064及其衍生系的农艺性状优良,配合力较好,但其品质水平还有待继续提高;藁城 8901可作为强筋亲本利用,但其磨粉特性、面团延展性和产量潜力有待改善;小偃6号及其衍生系在改良面条和馒头品质方面有其独特之处,但面筋强度尚需提高。
3.小麦品质育种策略
我国小麦品质改良工作势在必行。为进一步加速我国小麦品质育种的进展,目前应从以下几个方面同时开展工作:
3.1育种单位应把小麦品质育种纳入育种计划
要把品质育种作为小麦育种的一个重要目标。根据我国不同生态小麦品质表现规律,北方麦区应发展优质面包小麦;南方麦区宜发展面条、馒头、饼干、糕点用小麦品种。面包小麦育种的主攻方向是提高蛋白质和面筋质量;饼干、糕点用小麦则应从降低蛋白质和面筋含量着手。同时,还应兼顾农艺性状和产量同步提高,这样才能达到优质、高产、高效。
3.2有计划地引入国外优质种源
分工协作对已征集优异种质资源的品种及其它农艺性状的遗传与生理特性进行深入研究,准确探明其利用价值,以减少盲目性,为育种工作提供技术途径和理论依据。
3.3审定机构建立小麦以品质评价新品种的标准
应把品质作为评价小麦新品种的一项标准,并规定具体的最低品质标准。粮食收购部门不应再沿用容重、籽粒饱满度和粒色作为小麦收购标准,这些简单的质量指标不符合时代的要求。参照国外的经验,适当拉开不同等级的差价,真正以质论价,不能品质好坏一个样,以促进小麦品质育种的开展。
最后,国家有关机构应组织技术力量,研究快速、准确、简便、用材料少或不破坏种子的粮食作物品质分析技术和仪器设备。
关键词:小麦;品质育种;育种策略
我国是世界小麦生产和消费第一大国,生产消费状况不仅对中国社会经济发展、人民生活水平提高、粮食安全及政局稳定具有极其重要的意义,而且对于世界小麦供求形势、市场价格、贸易状况等都有重大影响。经过30多年的改革开放,我国小麦生产取得了巨大成绩,人均消费水平稳步提高,小麦的国际国内市场价格稳中有降。但是,在取得巨大进步的同时我们也应看到,我国小麦品质育种的总体水平与国外相比存在着明显差距。本文结合笔者多年小麦育种实践,系统考察、分析小麦品质育种现状,提出了我小麦品质育种的发展对策。
1.小麦品质育种若干技术
常规小麦育种的各项育种技术,同样适用于小麦品质育种。
1.1系统选育
系统选育是指从自然或人工创造的群体或品种中,按照育种目标要求,选择优异个体,分株脱粒,形成系统,经过试验鉴定,进而育成新品种。系统选育是改良全体和创造新品种的有效方法。小麦品质性状大多表现为数量性状、多基因控制、加性效应为主。在其他形状已达到稳定程度的群体中也会有一些基因间不断发生重组或变异,在已定型的高代材料或已育成的新品种,甚至已广泛推广的品种中,进行深入细致的选择,可以取得品质改良的良好效果。系统选育的缺点是只靠天然发生有限的变异和突变,受到很大的限制,选材用量较大,进度较慢,因此,系统选育新品种的比率将会逐渐下降。
1.2杂交育种
杂交育种是通过品种间或属间亲本杂交创造变异来选育新品种。早代群体小,育种过程较短,是应用最广、成效最大的一种品种改良方法,也是品质育种最基本的方法。杂交育种分品种间杂交、远缘杂交等。品种间杂交方式有单交、复交、回交和聚合杂交等。据统计,世界各国大多数优质小麦品种都是通过品种间杂交的常规育种途径获得的。
1.3远缘杂交
以不同种、属乃至科之间的植物为亲本进行杂交,称为远缘杂交。远、近缘种属中存在着更丰富的种质资源,有大量的优异品质基因可供利用,并已经取得很大成就。我国利用小麦与偃麦草杂交,育成小偃1号、小偃759、小偃6号、龙麦1、2 号等高产优质品种。
1.4诱变育种
用物理和化学的因素处理小麦种子诱导作物发生异变,增加基因突变频率,从突变后代中经选择育出品质好的新品种。常用的物理诱变因子有γ射线、紫外线、快中子等。化学诱变因子有硝苯甲基脲(NMU)、亚硝基乙基脲(NEU)、次乙亚胺、硫酸二乙酯、甲基硫酸乙酯、羟胺、双褐氮乙酸丁烷等。
1.5生物技术育种
生物技术主要是利用染色体工程技术、DNA 操作和遗传转化技
术及组织培养技术,将优质基因导入普通小麦,选育出优质小麦新品种。一般包括染色体工程和基因工程。
2.我国小麦品质育种存在的问题
2.1现有品种的品质总体水平不高
现有品种面团流变学特性和食品加工性能与美国、加拿大进口的优质麦尚有一定差距,目前只有中优 9507、藁城 8901、济南17等少数几个品种的稳定时间等及烘烤特性得到面粉厂的认可;同时多数优质麦品种的品质性状在不同年份、地点的稳定性还需要提高。长期以来,我国科研单位对磨粉品质如硬度、出粉率、灰分、面粉白度、面团颜色变化等研究较少,因而出现中优 9507 硬度不够,藁城 8901 面粉颜色偏黄等,亟待改善。
2.2品质测试手段落后
品质育种工作与其它性状的育种工作有一个显著的不同点在于需要较多的仪器设备、人力、物力、财力、不能只靠“手摸、眼瞪、牙咬、尺量、称秤”。为了提高品质测试效率,近年来许多国家致力于测试仪器和方法的改进,使之向更加微量、快速、准确、自动化、电脑化方向发展。如已研制出利用近红外线不破坏种子而测定蛋白质等多种营养成分含量的方法和仅10克面粉样品的微量粉质仪、拉伸仪,并用电脑自动处理数据和绘图等,对比之下我国无论是农业科研或商品粮科研部门,在这些方面的研究存在较大差距,在某些方面甚至仍是空白。
2.3优质源的改造进展缓慢
在品质育种工作初期,中作 8131—1 及其衍生系、烟农15、辽春10号、小偃6号以及优质源临汾5064 等优质小麦,都是事后在筛选鉴定育成品种(系)的品质特性时发现的。目前有计划地按品质育种目标选育出的优质品种逐渐增多,山东 955159就是其中的一例,它是利用美国品种作为优质源改造山东 187(80Q16~2—4—5/Larlcota)育成的优质麦。从国内现用的优质源而言,中作8131—1 及其衍生系的品质较为过硬,重点是降低株高,提高产量潜力;临汾5064及其衍生系的农艺性状优良,配合力较好,但其品质水平还有待继续提高;藁城 8901可作为强筋亲本利用,但其磨粉特性、面团延展性和产量潜力有待改善;小偃6号及其衍生系在改良面条和馒头品质方面有其独特之处,但面筋强度尚需提高。
3.小麦品质育种策略
我国小麦品质改良工作势在必行。为进一步加速我国小麦品质育种的进展,目前应从以下几个方面同时开展工作:
3.1育种单位应把小麦品质育种纳入育种计划
要把品质育种作为小麦育种的一个重要目标。根据我国不同生态小麦品质表现规律,北方麦区应发展优质面包小麦;南方麦区宜发展面条、馒头、饼干、糕点用小麦品种。面包小麦育种的主攻方向是提高蛋白质和面筋质量;饼干、糕点用小麦则应从降低蛋白质和面筋含量着手。同时,还应兼顾农艺性状和产量同步提高,这样才能达到优质、高产、高效。
3.2有计划地引入国外优质种源
分工协作对已征集优异种质资源的品种及其它农艺性状的遗传与生理特性进行深入研究,准确探明其利用价值,以减少盲目性,为育种工作提供技术途径和理论依据。
3.3审定机构建立小麦以品质评价新品种的标准
应把品质作为评价小麦新品种的一项标准,并规定具体的最低品质标准。粮食收购部门不应再沿用容重、籽粒饱满度和粒色作为小麦收购标准,这些简单的质量指标不符合时代的要求。参照国外的经验,适当拉开不同等级的差价,真正以质论价,不能品质好坏一个样,以促进小麦品质育种的开展。
最后,国家有关机构应组织技术力量,研究快速、准确、简便、用材料少或不破坏种子的粮食作物品质分析技术和仪器设备。