CN110731265B

CN110731265B - 一种饲用小黑麦新种质的杂交选育方法

Info

Publication number: CN110731265B
Application number: CN201911234582.9A
Authority: CN
Inventors: 刘贵波; 游永亮; 李源; 赵海明; 武瑞鑫
Original assignee: Dry Land Farming Institute of Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences
Current assignee: Dry Land Farming Institute of Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2021-04-02
Anticipated expiration: 2039-12-05
Also published as: CN110731265A

Abstract

本发明涉及一种饲用小黑麦新种质的杂交选育方法，在选育过程中重点对选择时期、农艺性状、抗逆性筛选，包括株型、株高、分蘖数、叶片性状、成穗率、结实率、抗倒性、抗病性等性状进行定量化表达，同时还对选育饲用小黑麦新种质各世代群体大小、种植密度、田间布局进行了明确，便于后代选择时的田间操作，并且节省人力物力；最重要的是对后代选择时的农艺性状、抗性等进行数量化、精准化表达，使后代选择更精准，效率更高，规避了选择的盲目性，避免人财物的浪费。

Description

一种饲用小黑麦新种质的杂交选育方法

技术领域

本发明属于草品种选育领域，尤其是饲用小黑麦品种选育方法。

背景技术

小黑麦是世界上第一个人工创造的新物种，由小麦和黑麦经过属间杂交，并应用染色体工程育种方法培育而成，是一种新型的麦类粮食作物。1876年，英国人Wilson首次报道了小麦与黑麦杂交成功，并获得完全不育杂种植株的消息。1935年，Tschermak在总结前人研究的基础上，将小麦和黑麦的杂交种正式命名为小黑麦。1969年加拿大曼尼托巴大学L.H.Shebeski和B.C.Jankins和E.N.Larter等共同努力，选育出第一个注册六倍体小黑麦品种Rosner。世界上小黑麦种植面积较大的国家有波兰、前苏联、德国、美国、澳大利亚、法国、巴西、南非、葡萄牙中国等。中国小黑麦研究的奠基人为鲍文奎院士，从1951年开始较系统的开展了小黑麦的研究。截止到20世纪80年代之前，小黑麦作为粮食作物在世界范围内得到广泛的推广利用。80年代后期，小黑麦育种家注意到一些小黑麦资源具有植株较高大、生物产量高的特点，开始探讨小黑麦的饲用价值及作为饲草利用的可行性。以饲草利用为主的小黑麦育种逐渐成为一个重要的品种选育目标。特别是在20世纪90年代，随着农业种植业结构调整，种植业由“粮食-经济作物”的二元结构向着“粮食-饲料-经济作物”的三元结构改变，作为一种新型优质的冷季型禾本科牧草，饲用小黑麦得到了很好发展机遇。

杂交育种仍是小黑麦种质创新及育种的主要选育方法，有关小黑麦种质创新选育过程的报道较少，目前查阅到3篇文献。董永琴等分别于1994、1999和2005年在贵州农业科学上发表黔中1号、黔中3号和黔中7号的选育过程。在选育黔中1号时，提到了对双亲的选择标准，如母本要多花，结实率高(80.24％％)、穗粒数多(62.6粒)、中矮秆等，仅是对亲本的选择要求。在选育黔中3号、黔中7号时提到，在选择后代材料时，利用父母本有性杂交后代，从F2代分离的群体中选择优良单株，在以后的世代选育过程中，采用株(穗)系谱法选育，点播种植，选优淘劣。该文献并未明确小黑麦具体选择标准，且黔中1号、黔中3号和黔中7号均是粮用小黑麦，以收获籽粒为主，利用时期在籽实成熟期，注重了穗部形状的选择。由于小黑麦是一个新兴物种，育种起步较晚，杂交育种方法主要参照普通冬小麦。而饲用小黑麦是以全株收获做饲草利用，饲草利用时期在盛花期至乳熟期，育种目标与粮用小黑麦存在差异较大。因此在饲用小黑麦杂交育种的具体方法上应创新一套新的选育方法标准。

目前饲用小黑麦的选育以轮回选择和杂交育种为主，但在饲用小黑麦利用杂交方法创制新种质过程中，后代材料如何选择并没有规范方法可以参考，后代材料的田间选择也无统一标准。有关饲用小黑麦选育过程的报道仅查到2篇，鲁晋秀等2010年在山西农业科学上发表了临草2号的选育过程，任永康等2017年在中国种业上提到晋饲草1号饲用小黑麦的选育过程。在描述临草2号选育过程时提到从F1选不同优异性状组合12个，从F2分离群体中选择分蘖多、植株高、叶量大、茎秆粗壮的优异单株23株。F3每个单株播种2行，选出单株41株。F4通过田间鉴定(高度、产量、茎叶比)，优选出17个株系。F5通过小区鉴定试验，选出繁茂性好、耐刈割、鲜草蛋白质含量高、粗纤维含量低等性状优良的稳定株系，出圃号为F5-312。2004年将其定名为临草2号。晋饲草1号饲用小黑麦选育过程中提到F1选种圃采用株选法，着重耐寒性、植株繁茂性、分蘖成穗率、株高、秆强、粒色、落黄性、抗病性等性状进行严格选择。F2中选出植株繁茂、秆强、短芒、早熟、大穗，抗病性好的植株；F3种植3行，从中选出植株繁茂、秆强弹性好、短芒、早熟、大穗、抗病性好的植株；F4种植7行，从中选出植株繁茂、秆强弹性好、短芒、早熟、大穗、抗病性好的24个单株，于秋天在选种圃种植株行；F5中选出植株繁茂、分蘖成穗多、株型较紧凑、抗病性好的62个单株，同年秋天在选种圃种植；F6将表现稳定品系全部收获，秋天在观察圃种植；F7在观察圃中表现出品系稳定、抗病性好，全部收获，并于秋天种植在产量鉴定圃，进行产量鉴定试验。以上报道的选育方法均存在着一系列问题：1)方法阐述不够全面，缺乏亲本选择标准、具体去雄方法等技术内容。2)田间农艺形状选择只有定性描述，缺乏定量化；如分蘖成穗率、株高均没有量化指标，田间实施不易掌握。3)不同世代群体数量并不确定；群体数量大小对饲用小黑麦后代选择影响显著，群体过小，后代遗传分离不足，筛选优良后代材料的几率小；群体过大，需占用大量试验地，浪费财力物力。4)田间种植方式不明确，排列方式没有精准量化；具体行长多长/株距多少并不明确。株距过大浪费试验空间，株距过小有碍个体发育。5)后代选留方法不明确；如后代选择时期、选留株数、收获方式是单株收获还是混合收获等均未明确。

和小黑麦有关的发明专利有《一种小黑麦黄矮病抗性的鉴定方法》，该方法只是规定了一种小黑麦黄矮病抗性的鉴定方法，该方法属于小黑麦抗病性鉴定方法，可一次性鉴定数百份小黑麦材料对当地黄矮病毒所有流行株系的抗感性，针对性强，检测效率高，准确性好，但和饲用小黑麦新种质的选育并不相关。

此外，饲用小黑麦种质资源短缺，引进新种质用于杂交育种困难，只能通过现有种质资源进行杂交自主创新。由于饲用小黑麦主要用于动物饲料，因而主要以能获得高生物量的新种质为选育目标，但目前在饲用小黑麦新种质选育技术上，尚无成型的选育方法可供参考，仅有的2篇论文并未明确具体选育技术，也无此方面的发明方案可供借鉴。因此，若能提出一套合理的、可供参考的饲用小黑麦新种质的杂交选育方法，则对培育优良饲用小黑麦新品种具有重要意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种饲用小黑麦新种质的杂交选育方法，可指导饲用小黑麦新种质的田间各世代选择，以借此方法选育饲用小黑麦新品种，具有较好的应用价值。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供了一种饲用小黑麦新种质的杂交选育方法，其包括：

一种饲用小黑麦新种质的杂交选育方法，其特征在于，包括：

S1选择亲本：选择具有性状互补，亲缘关系较远的亲本材料，父母本主茎穗生育期相近，且母本开花期比父本开花期晚5天以内；

S2:F0代组配：在母本材料中选择表现一致的2个单株，在主茎穗穗柄抽出不超过2cm时，去除穗上部和下部小花，留取中部36-44个小花，每个小花人工去除3个雄蕊，套小袋；待去雄后的母本小花柱头张开时，收集父本材料花粉对去雄后的母本单穗进行授粉杂交，待种子成熟后单独收获，得到F0代杂交种子；

S3:F1代选择：将F0代杂交种子单粒点播种植，同时与其母本相邻种植，宽窄行种植，宽行40cm±4cm，窄行20cm±2cm，株距8-12cm；选择杂交成功的单株8-12株，种子成熟时混合收获，得到F1代群体种子；

S4:F2代选择：将F1群体种子单粒点播种植，群体数量400-500株，宽窄行种植，宽行40cm±4cm，窄行20cm±2cm，株距8-12cm；

F2代选择标准为：在盛花期到乳熟期选择株型为紧凑型；株高150±5cm；主茎旗叶宽1.8cm以上、叶长20cm以上；单株分蘖数5个以上，成穗茎4个以上；分蘖茎与主茎长势接近一致，高度相差不超过10cm、花期相差不超过7天；结实率90％以上；单株抗锈病，反应型达到1级标准、抗白粉病，抗性达到1级标准；抗倒伏，抗倒性达到1级；

按照上述标准，选择出单株3-5株进行挂牌标记，种子成熟后单株收获，得到3-5个F2代单株种子；

S5:F3代选择：继续将F2代单株种子进行单粒点播种植，群体数量300-400株，宽窄行种植，宽行40cm±4cm，窄行20cm±2cm，株距8-12cm；

F3代选择标准为：在盛花期到乳熟期选择株型为紧凑型；株高150±5cm；主茎旗叶宽1.8cm以上、叶长20cm以上；单株分蘖数5个以上，成穗茎4个以上；分蘖茎与主茎长势接近一致，高度相差不超过10cm、花期相差不超过7天；结实率90％以上；单株抗锈病，反应型达到1级标准、抗白粉病，抗性达到1级标准；抗倒伏，抗倒性达到1级；

按照上述标准，选择出单株3-5株进行挂牌标记，种子成熟后单株收获，得到3-5个F3代单株种子；

S6:F4-F6代选择：继续将F3-F5代单株种子进行单粒点播种植，F4-F6代的每代群体数量200-250株；宽窄行种植，宽行40cm±4cm，窄行20cm±2cm，株距8-12cm；每个世代分别按照F2-F3代单株选择标准进行选择，每个世代选择3-5个单株进行挂牌标记，种子成熟后单株收获，得到F6代单株种子；经F6代选择后，得到稳定的饲用小黑麦新种质。

根据本发明的较佳实施例，S3、S4、S5和S6中，以宽窄行种植以便于后代选择时进行田间操作。

根据本发明的较佳实施例，S3中，F0代与母本相邻种植，便于以母本为对照判定杂交是否成功。

根据本发明的较佳实施例，S1中，选择以饲用小黑麦WOH939为母本，饲用小黑麦NTH1888为父本。

根据本发明的较佳实施例，S5中，在F3代选择时，以中饲1048为对照品种；S6中，在F4-F6代选择时，以中饲1048为对照品种。

根据本发明的较佳实施例，S6中，在F4-F6代选择时，每个世代分别按照F2-F3代单株选择标准进行选择，所述选择标准为：在盛花期到乳熟期选择株型紧凑型；株高150±5cm；主茎旗叶宽1.8cm以上、叶长20cm以上；单株分蘖数5个以上，成穗茎4个以上；分蘖茎与主茎长势接近一致，高度相差不超过10cm、花期相差不超过7天；结实率90％以上；单株抗锈病，反应型达到1级标准、抗白粉病，抗性达到1级标准。

(三)有益效果

本发明对现有技术的贡献主要表现在以下几个方面：

1)明确了亲本选择标准：双亲需性状互补，亲缘关系较远，主茎穗生育期相近，母本花期略晚，开花期比父本晚5天以内。

2)明确了饲用小黑麦新种质选育过程中各世代的群体数量和种植密度、田间种植布局：F2代群体数量400-500株，F3代群体数量300-400株，F4-F6代的每代群体数量200-250株。为了后代选择时便于田间操作，采用宽窄行种植，宽行40cm±4cm，窄行20cm±2cm，育种者可在宽行内观察、选择后代材料，株距8-12cm。

3)明确了饲用小黑麦新种质选育过程中各世代的选择时期。饲用小黑麦以收获生物量为主，收获时期主要在乳熟期，因此，饲用小黑麦后代选育的最佳选择时期为盛花期到乳熟期。而与粮用小黑麦的最主要区别在于粮用小黑麦以收获籽实为主，收获时期在籽粒成熟期，主要考虑籽实性状。

4)首次明确了饲用小黑麦新种质选育过程中各世代材料的田间选择标准，对田间农艺性状进行数量化、精准化表达，便于育种者按照该发明开展选育研究，提高了工作效率。具体选择标准如下：选择时期为盛花期到乳熟期；选择株型为紧凑型；株高150±5cm；主茎旗叶宽1.8cm以上、叶长20cm以上；单株分蘖数5个以上，成穗茎4个以上；分蘖茎与主茎长势接近一致，高度相差不超过10cm、花期相差不超过7天；结实率90％以上；单株抗锈病，反应型达到1级标准、抗白粉病，抗性达到1级标准；抗倒伏，抗倒性达到1级标准。F1代为了扩大遗传范围，选择8-12株混合收获，F2-F6代均按照上述标准选择符合目标性状的单株3-5株，分别单株收获。

按照该方法进行杂交后代选择，可大大提高优异饲用小黑麦新种质的选育效率，对丰富饲用小黑麦种质基因库，培育优良饲用小黑麦新品种具有重要意义。特别是可以对我国北方地区大量秋冬闲田的利用提供品种支撑，对我国种植业结构调整以及粮改饲政策的实施具有促进作用。

本发明的新种质选育方法可直接指导饲用小黑麦新种质的田间各世代选择，以此选育饲用小黑麦新品种，具有较好的应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例1选育得到的饲用小黑麦新种质冀饲3号及父母本单株，左侧是母本单株，中间是饲用小黑麦新种质冀饲3号单株，右侧是父本单株。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明创新了一种饲用小黑麦新种质的选育技术，明确了饲用小黑麦新种质创制过程中一系列定量化的田间选择标准。具体地，在本发明新种质的选育过程中重点对选择时期、农艺性状、抗逆性筛选，包括株型、株高、分蘖数、叶片性状、成穗率、结实率、抗倒性、抗病性等性状进行定量化表达，同时还对选育饲用小黑麦新种质各世代群体大小、种植密度、田间布局进行了明确，便于后代选择时的田间操作，并且节省人力物力；最重要的是对后代选择时的农艺性状、抗性等进行数量化、精准化表达，使后代选择更精准，效率更高，规避了选择的盲目性，避免人财物的浪费。这是在之前相关文章、标准、专利等可查阅资料中未见报道的。本发明的方法以获得高生物量的新种质为主要选育目标，可为以后选育饲用小黑麦新种质提供明确的参考标准。(参见表1)。

表1 饲用小黑麦新种质杂交选育田间选择标准

按照上述选育标准，以选育的国审饲用小黑麦新品种冀饲3号为例，阐述其具体选育过程如下：

F0代组配：2006年5月，选择饲用小黑麦WOH939为母本，饲用小黑麦NTH1888为父本，采用人工去雄授粉杂交方法，得到WOH939×NTH1888杂交组合种子，种子成熟后单独收获。

F1代选择：2006年秋，将WOH939×NTH1888杂交组合种子单粒点播种植，与母本WOH939相邻种植，以宽窄行种植，宽行40cm，窄行20cm，株距10cm，母本材料按照相同的种植方式种植1行。以母本为对照进行田间选择，选择杂交成功单株10株，成熟时混合收获，2007年6月得到F1代群体种子。

F2代选择：2007年10月，将F1群体种子单粒点播种植，群体450株，以宽窄行种植，宽行40cm，窄行20cm，株距10cm。在盛花期至乳熟期按照“选择株型为紧凑型；株高150±5cm；主茎旗叶宽1.8cm以上、叶长20cm以上；单株分蘖数5个以上，成穗茎4个以上；分蘖茎与主茎长势接近一致，高度相差不超过10cm、花期相差不超过7天；结实率90％以上；单株抗锈病，反应型达到1级标准、抗白粉病，抗性达到1级标准；抗倒伏，抗倒性达到1级标准的选择标准”选择3个单株进行挂牌标记，2008年6月种子成熟后单株收获，获得3个F2代单株种子。

F3代选择：2008年10月，将3个F2代优异单株分别种成3个小区群体，群体350株，以宽窄行种植，宽行40cm，窄行20cm，株距10cm。以中饲1048为对照品种，同时在盛花期至乳熟期按照“选择株型为紧凑型、株高150±5cm、主茎旗叶宽1.8cm以上、叶长20cm以上；单株分蘖数5个以上，成穗茎4个以上；分蘖茎与主茎长势接近一致，高度相差不超过10cm、花期相差不超过7天；结实率90％以上；单株抗锈病，反应型达到1级标准、抗白粉病，抗性达到1级标准；抗倒伏，抗倒性达到1级标准”的选择标准，在第2个小区内选择了3个单株进行挂牌标记，2009年6月种子成熟后单株收获，得到F3代材料。

F4-F6代选择：2009年10月～2012年6月，依序将F3-F5代单株种子进行单粒点播种植，每代群体240株。以宽窄行种植，宽行40cm，窄行20cm，株距10cm。

以中饲1048为对照品种。在F4-F6代选择时，各世代分别按照F2-F3代单株选择标准进行选择(选择标准：在盛花期至乳熟期选择株型为紧凑型；株高150±5cm；主茎旗叶宽1.8cm以上、叶长20cm以上；单株分蘖数5个以上，成穗茎4个以上；分蘖茎与主茎长势接近一致，高度相差不超过10cm、花期相差不超过7天；结实率90％以上；单株抗锈病，反应型达到1级标准、抗白粉病，抗性达到1级标准；抗倒伏，抗倒性达到1级)，每个世代选择3-5个单株进行挂牌标记，种子成熟后单株收获，得到F6代材料。F6代株行已表现稳定，经淘汰大量表现不好株系，最后选出了具有较好目标性状的稳定系，得到稳定的饲用小黑麦新种质，经过国家草品种区域试验鉴定后，在产量和品质上表现优异。

如图1所示，本发明实施例1选育得到的饲用小黑麦新种质冀饲3号及父母本单株，左侧是母本单株，中间是饲用小黑麦新种质冀饲3号单株，右侧是父本单株。在2018年8月15日，经第七届全国草品种审定委员会审定，为本发明选育得到的“饲用小黑麦新种质冀饲3号”颁发了审定证书，该品种登记号为552，准予在适应区域正式推广应用，至此已获得全国草品种委员会的肯定。本发明选育得到的“饲用小黑麦新种质冀饲3号”，适宜在黄淮海地区及类似地区种植。

其中，在进行F1、F2、F3代的选择时，F0、F1、F2代种子的种植时间和成熟收获时间，可由本领域技术人员根据其所在的当地的实际气候情况，选择适当的播种时间和收获时间。例如华北地区，通常是在前一年的10月将上一代的单株种子单粒点播种植，到第二年的6月上旬收获。

需说明的是，在进行F3-F6代的选择时，既可以中饲1048为对照品种，判断和选择出符合本发明“选择标准”的后代单株，但本发明在实施时，不限于以中饲1048为对照品种。换句话说，本领域技术人员可灵活地根据其所保存的、较为易得的其他小黑麦品种为对照品种，进行后代的选择。

此外，经过在后续的育种试验中还发现，上述饲用小黑麦新种质的杂交选育方法不限于WOH939为母本，饲用小黑麦NTH1888为父本的情况。本领域技术人员可以利用当地特色的、适于当地气候或土壤条件的饲用小黑麦作为母本或父本资源，但凡按照上述选育方法进行实施、而未脱离本发明的发明构思所衍生出来的方案都应当涵盖在本发明专利的保护范围之下。

Claims

1.一种饲用小黑麦新种质的杂交选育方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的杂交选育方法，其特征在于，S3中，F0代与母本相邻种植，便于以母本为对照判定杂交是否成功。

3.根据权利要求1所述的杂交选育方法，其特征在于，S3、S4、S5和S6中，选择宽窄行种植以便于后代选择时进行田间操作。

4.根据权利要求1所述的杂交选育方法，其特征在于，S1中，选择以饲用小黑麦WOH939为母本，饲用小黑麦NTH1888为父本。

5.根据权利要求1或2或3所述的杂交选育方法，其特征在于，S5中，在F3代选择时，以中饲1048为对照品种；S6中，在F4-F6代选择时，以中饲1048为对照品种。

6.根据权利要求1或2或3所述的杂交选育方法，其特征在于，S6中，在F4-F6代选择时，每个世代分别按照F2-F3代单株选择标准进行选择，所述选择标准为：在盛花期到乳熟期选择株型紧凑型；株高150±5cm；主茎旗叶宽1.8cm以上、叶长20cm以上；单株分蘖数5个以上，成穗茎4个以上；分蘖茎与主茎长势接近一致，高度相差不超过10cm、花期相差不超过7天；结实率90％以上；单株抗锈病，反应型达到1级标准、抗白粉病，抗性达到1级标准。