CN115336510B - 一种白酒制曲专用型多抗小麦品种的聚合育种方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种白酒制曲专用型多抗小麦品种的聚合育种方法，属于小麦育种领域。选育过程包括以下步骤：首先选择籽粒软质、赤霉病抗性达MR或以上、高抗白粉病、高抗黄花叶病性状互补的亲本，进行杂交配组；选种过程中综合利用分子标记检测、抗病性鉴定、产量鉴定、品质理化指标测定和白酒制曲理化指标测定等筛选综合抗病性好、制曲品质优的高产小麦新品种(系)。本发明方法明确了白酒制曲专用型多抗小麦的品质选择指标，大大提高了白酒制曲专用型小麦的育种效率。选育出的白酒制曲专用型多抗绿色小麦新品种(系)，制曲品质优，综合抗病性好，可减少农药的施用量，降低生产成本，保护环境，可为酿酒特用小麦绿色生产和相关产业链的培育提供重要的品种支持。

Description

一种白酒制曲专用型多抗小麦品种的聚合育种方法

技术领域

本发明属于小麦育种技术领域，具体涉及一种白酒制曲专用型多抗小麦品种的聚合育种方法。

背景技术

以酒曲酿酒，是我国白酒独特的特征，酿酒行业通常把大曲誉为“酒之骨”。酒曲是白酒生产过程中的糖化剂和发酵剂，直接影响着白酒的产量、质量以及酒体风格。小麦是酒品酿造的原粮之一，也是制曲的主要原料。小麦淀粉含量高，富含面筋、多种氨基酸和维生素，是各类微生物繁殖、产酶的天然物料。小麦中的蛋白质和淀粉，在微生物作用下生成芳香族化合物，形成白酒中的香气成分和风味物质。小麦品种直接影响酒曲质量的好坏，在白酒制曲中，对籽粒硬度、淀粉含量、面筋强度等均有要求。一般而言，粉质率高、籽粒硬度低、面筋强度低、支链淀粉含量高的小麦是白酒制曲的优质原料。

农业部2003年发布的《优质专用小麦优势区域发展规划》明确了长江中下游麦区为中国唯一的弱筋小麦优势产业带。但其建设目标主要聚焦于饼干、糕点小麦新品种的培育和生产，而对于以弱筋为基础的酿酒小麦专项育种技术的研发不足。近年来在追求产量的高产栽培条件下多数弱筋品种的终端品质难以稳定达到白酒制曲要求，造成目前市场上酿酒专用小麦极度缺乏。在传统固态制曲中，酿酒企业多基于经验只强调选用弱筋小麦，但没有科学规范白酒制曲小麦的专业化品质指标。

由于全球气候变暖，极端气候频繁，赤霉病、白粉病、黄花叶病等病害频发，赤霉菌DON毒素超标还会引起人畜中毒，给粮食和食品安全带来重大挑战。当前，我国弱筋小麦品种总体上综合抗病性较弱，品质不稳定，满足不了酿酒产业对绿色原粮需求。

随着酒企对于原料粮的规模化需求增大，酒曲专用小麦品种的需求也越显迫切。研究白酒制曲专用型抗病小麦品种的选育方法，培育综合抗病性强的制曲专用小麦品种，对于促进酿酒小麦的本土化基地建设和绿色有机化白酒产品的产出，对扩大内需、实现产业融通升级、促进国家供给侧改革具有重要意义。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供了一种白酒制曲专用型多抗小麦品种的聚合育种方法。本发明方法选育的小麦新品种(系)具有综合抗病性好、弱筋品质优、制曲品质优等特点，可为酿酒行业提供重要的绿色原粮。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种白酒制曲专用型多抗小麦品种的聚合育种方法，该方法包括如下步骤：

(1)亲本选择：

选择弱筋品质、产量等表现优异的小麦品种(系)作为母本，选择2个抗病性好的品种(系)分别作为父本进行杂交，各杂种F₁代间继续杂交获得复交F₁代；

(2)复交F₁代不进行选择，与母本继续回交获得BC₁F₁代群体；

(3)低世代选择：

①种植BC₁F₁代群体，苗期提取各单株的叶片基因组DNA，利用分子标记检测筛选高抗白粉病、高抗黄花叶病的单株，成熟后收获BC₁F₂代种子；

②大群体种植BC₁F₂代分离群体，苗期提取各单株的叶片基因组DNA，利用分子标记检测筛选籽粒软质、高抗白粉病、高抗黄花叶病的单株，收获中选单株自交种得到BC₁F₃代；

③将中选BC₁F₃代种植为株行，继续单株选择，利用田间撒施赤霉病病麦粒的方法筛选赤霉病发病轻的单株；再利用分子标记检测筛选籽粒软质、高抗白粉病、高抗黄花叶病的纯合优异单株；室内考查中选单株的自交种子，选择粉质率高的材料得到BC₁F₄代；

④BC₁F₄-BC₁F₆代重复步骤③；

(4)高世代选择：

BC₁F₆代以后，将选择的优异单株种植为株行，混合收获后进入产量鉴定试验；同时进行赤霉病、白粉病和黄花叶病的抗性鉴定；收获后进行产量鉴定，籽粒品质理化指标测定、制曲品质理化指标测定以及分子标记检测；筛选籽粒软质、粉质率高、制曲品质优、赤霉病抗性达MR(中抗)或以上、高抗白粉病、高抗黄花叶病的高产优异稳定品系；

(5)多点试验：将得到的高产优异稳定品系播种不同区域进行多点试验鉴定，测定籽粒品质理化指标和制曲品质理化指标，选择弱筋品质稳定的优异品系得到白酒制曲专用型多抗小麦新品种(系)。

进一步地，步骤(1)中，所选择的母本的品质特性为，单粒谷物测定仪(SKCS)籽粒硬度≤30，粉质率≥80％，蛋白质含量≤12.5％；所选择的父本的抗病特征为，赤霉病抗性达MR级或以上，或白粉病表现为高抗(携抗白粉病基因Pm21)，或黄花叶病表现为高抗(携抗黄花叶病QTL QYm.nau-2D)。

进一步地，步骤(1)中选择扬麦15为母本，选择宁麦9号和92R137为父本，以扬麦15为母本，宁麦9号为父本进行杂交产生F₁；以扬麦15为母本，92R137为父本进行杂交获得杂种F₁；种植2个杂交组合的F₁代种子，然后2个杂交种F₁之间再进行杂交获得复交F₁代；步骤(2)中种植复交F₁代种子，以扬麦15为轮回亲本进行回交获得BC₁F₁代。

进一步地，步骤(3)中所述BC₁F₁代分离群体的规模不小于100株。所述BC₁F₂代分离群体的规模不小于1000株。

进一步地，所述步骤(3)和(4)中，

利用分子标记检测筛选籽粒软质的材料时，所针对的目标基因为硬度基因Pinb，其检测标记为Pinb-D1b和非Pinb-D1b；Pinb-D1b和非Pinb-D1b引物序列及PCR反应的操作方法参见：Giroux等，A glycine to serine change in puroindoline b is associatedwith wheat grain hardness and low levels of starch-surface friabilin，Theoretical and Applied Genetics，1997，95：857-864；

利用分子标记检测筛选高抗白粉病的材料时，所针对的目标基因为抗白粉病基因Pm21，其检测标记为共显性标记MBH1；MBH1引物序列及PCR反应的操作方法参见：Bie等，Development and characterization of an efficient breeding-practical markerMBH1 simultaneously tagging Pm21 and PmV genes conferring resistance to wheatpowdery mildew，Molecular Breeding，2015，35：189；

利用分子标记检测筛选高抗黄花叶病的材料时，所针对的目标基因为抗黄花叶病QTL QYm.nau-2D，其检测标记为WXE1339；WXE1339引物序列及PCR反应的操作方法参见：Xiao等，Validation and diagnostic marker development for a genetic regionassociated with wheat yellow mosaic virus resistance，Euphytica，2016，211：91–101。

进一步地，所述步骤(4)中，进行赤霉病、白粉病和黄花叶病的抗性鉴定的具体方法为：赤霉病抗性采用单花滴注法接种赤霉菌进行鉴定；白粉病抗性采用温室人工接种白粉菌进行鉴定；黄花叶病抗性采用病圃自然发病鉴定。

进一步地，所述步骤(4)中，进行赤霉病、白粉病和黄花叶病的抗性鉴定时，种植苏麦3号、扬麦158和安农8455分别作为赤霉病R(抗)、MR(中抗)和S(感)对照；种植镇麦9号、扬麦15分别作为白粉病R和S对照；种植镇麦9号、扬麦158分别作为黄花叶病R和S对照。

进一步地，所述步骤(4)中，进行产量鉴定时种植对照品种扬麦20，选择标准为产量比扬麦20高3％或以上。

进一步地，所述步骤(4)和(5)中所选择的籽粒品质理化指标为，粉质率≥80％，SKCS籽粒硬度≤30，蛋白质含量≤12.5％，湿面筋含量≤25％。

进一步地，所述步骤(4)中，制曲品质评价方法按照QJ/JSY018.17-2019企业质量标准进行测定。选择的制曲品质理化指标为，糖化力≥7000mg/g.h，支链淀粉含量(占总淀粉的比例)≥80％。

本发明的有益效果为：

1)白酒制曲小麦一般要求有较低的籽粒硬度、蛋白质和湿面筋含量等。蛋白质和湿面筋含量受施肥模式和施氮量的影响显著，而籽粒硬度稳定性好，遗传力高。本发明在低世代利用分子标记筛选PinbD1a软质麦基因型，在低世代可以对大量育种材料进行软质小麦的定向筛选，极大提高了选择效率。

2)本发明在低世代选择中利用分子标记对硬度基因、抗白粉病基因、抗黄花叶病QTL进行检测，在低世代可实现对上述基因全部纯合的聚合单株的筛选，大大提高了对目标基因型的选择效率，从而可使育种专家在后续世代育种中专注于农艺性状和产量的选择。

3)本发明明确了白酒制曲专用型小麦品种的品质选择指标，包含关键指标SKCS籽粒硬度、蛋白质含量、湿面筋含量、粉质率、糖化力和支链淀粉含量，指标简单明确，大大提高了制曲专用型小麦的育种效率。

4)本发明选育的制曲专用型小麦品种综合抗病性强，可减少农药的施用量，降低生产成本，保护环境，可为酿酒特用小麦绿色生产和相关产业链的构建提供重要的品种支持。

附图说明

图1为本发明白酒制曲专用型多抗小麦品种(系)选育方法的流程图；

图2为本发明选育的白酒制曲专用型多抗小麦品系扬18465和扬麦15(对照)的籽粒对比图；

图3为本发明选育的白酒制曲专用型多抗小麦品系扬18465和扬麦15(对照)的分子标记检测对比图(箭头所示条带为目标特征带)。

具体实施方式：

下面实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

实施例1

1.亲本选择

扬麦15，是由江苏里下河地区农业科学研究所选育，2005年通过审定。大穗大粒、矮秆抗倒、产量潜力高。优质弱筋，籽粒粉质，粉质率95.0％，蛋白质含量9.8％，SKCS籽粒硬度18.7；携Pinb-D1a软质基因型。高感白粉病、中感赤霉病、高感黄花叶病。

宁麦9号，是由江苏省农业科学院选育，1997年通过审定。高产、稳产、适应性好。优质弱筋，籽粒粉质，蛋白质含量为11.7％，SKCS籽粒硬度为26.0；携Pinb-D1a软质基因型。中抗赤霉病、高抗黄花叶病。

92R137，是由南京农业大学细胞遗传所育成的小麦-簇毛麦T6VS.6AL易位系。蛋白质含量为12.3％，SKCS籽粒硬度22.3；携Pinb-D1a软质基因型。高抗白粉病，携有抗白粉病基因Pm21；高抗黄花叶病，携有抗黄花叶病QTL QYm.nau-2D；高感赤霉病。

2.配制组合

2007年秋季，在温室种植扬麦15、宁麦9号以及92R137。以扬麦15为母本，宁麦9号为父本进行杂交产生F₁；以扬麦15为母本，92R137为父本进行杂交产生F₁。

2008年春季，温室种植上述2个杂交组合的F₁代种子，然后2个杂种F₁之间再进行杂交产生复交F₁。

2008年秋季，温室种植复交F₁代种子，以扬麦15为轮回亲本进行回交获得BC₁F₁代。

3.低世代选种

2009年春季，温室种植BC₁F₁代群体(～120株)，苗期提取各个BC₁F₁单株的叶片基因组DNA，利用分子标记检测抗白粉病基因Pm21、抗黄花叶病QTL QYm.nau-2D，选择二者均阳性的单株，收获自交种得到BC₁F₂代种子。

2009年秋季，大田混合种植BC₁F₂代群体(～1500株)，苗期提取各个BC₁F₂单株的叶片基因组DNA，利用分子标记检测硬度基因Pinb，选择Pinb-D1b标记阴性且非Pinb-D1b标记阳性的个体，保留Pinb-D1a基因型；利用分子标记检测抗白粉病基因Pm21、抗黄花叶病QTLQYm.nau-2D，选择二者均阳性的单株，收获自交种得到BC₁F₃代种子。

中选的BC₁F₃代种植为株行，每份材料种植为3行。在小麦孕穗期撒施赤霉病病麦粒，设苏麦3号、扬麦158和安农8455分别为R、MR和S对照，花后20天调查单株的发病情况，选择赤霉病轻(与对照扬麦158相当或优于扬麦158)的单株挂牌标记；提取挂牌标记单株的叶片DNA，利用分子标记检测硬度基因Pinb，抗白粉病基因Pm21、抗黄花叶病QTL QYm.nau-2D，选择纯合基因型Pinb-D1a、Pm21、QYm.nau-2D的单株收获自交种子得到BC₁F₄代种子；室内考查收获种子，选择粉质率高的BC₁F₄代单株种子。

BC₁F₄代-BC₁F₆代选择同BC₁F₃代；

4.高代稳定品系选择综合抗病性好、产量高、弱筋品质优、制曲品质优的材料

BC₁F₆代之后，将选择的优异单株种植为株行，每单株种植为3行，混合收获后进入产量鉴定试验，全面考察品系的综合抗病性、产量和品质等。

田间赤霉病抗性鉴定采用单花滴注法鉴定。以苏麦3号、扬麦158和安农8455分别为赤霉病R、MR和S对照。将赤霉菌株F0301、F0609和F0980混合制备为赤霉菌悬浮孢子液(5×10⁵个·mL-1)，由江苏省农业科学院提供。每个品系各取20个同日开花的麦穗，在顶部第5小穗的任一个小花中注入10μL分生孢子悬浮液。接种后白天采取弥雾保湿(每半小时弥雾5min)，接种后21-22天调查接种的发病小穗数，计算病小穗率。病小穗率＝(病小穗数/总小穗数)×100％。病小穗率小于或等于对照扬麦158(MR)的视为赤霉病抗性达MR级或以上。

白粉病抗性鉴定采用温室人工接种鉴定。在玻璃温室内，将待测品系种植在塑料花盆中，待叶片长至一叶一心时，采用江苏里下河地区流行的白粉菌混合菌种进行人工接种。以镇麦9号、扬麦15分别为白粉病R和S对照。待扬麦15充分发病时，调查待测材料发病情况。叶片无分生孢子堆的材料视为抗病(R)。

黄花叶病抗性鉴定采用病圃自然发病鉴定。将待测材料种植在江苏里下河地区农业科学研究所湾头基地黄花叶病病圃中，以镇麦9号、扬麦158分别为黄花叶病R和S对照。在2月下旬至3月上旬，调查待测材料的抗性表现。无叶片黄化、心叶细弱扭曲等症状的植株视为抗病(R)。

混合收获后进行产量鉴定，以扬麦20为对照，亩产量比扬麦20高3％或以上的为中选高代品系。

收获后对品系进行混合取样提取DNA，利用分子标记检测筛选Pinb-D1a、Pm21和QYm.nau-2D均纯合的优异品系。

收获后对品系进行籽粒品质理化指标测定，选择材料粉质率≥80％，蛋白质含量≤12.5％、SKCS籽粒硬度≤30、湿面筋含量≤25％。

收获后对品系进行制曲理化指标测定，选择材料糖化力≥7000mg/g.h，支链淀粉含量(占总淀粉的比例)≥80％。

最终选择综合抗病性、产量、品质优异的高代品系3个，推荐参加多点适应性试验。

5.多点试验，最终选择适应性好、弱筋品质稳定的优异品系1个即扬18465。

6.推荐优异品系扬18465参加国家试验

于2019-2020和2020-2021两年度，推荐该品系参加长江中下游国家品比试验。2021-2022年度推荐该品系参加国家区域试验。

扬18465优质弱筋，籽粒粉质，粉质率96.2％，蛋白质含量11.8％，SKSC籽粒硬度12.6，糖化力7736mg/g.h，淀粉含量67.9％，其中支链淀粉含量84.8％。中抗赤霉病，高抗白粉病，高抗黄花叶病，高抗叶锈病。携有纯合Pinb-D1a、Pm21、QYm.nau-2D基因型(图3)。

表1本实施例获得的白酒制曲专用型多抗小麦新品系扬18465在长江中下游国家品种比较试验中的产量表现

表2本实施例获得的白酒制曲专用型多抗小麦新品系扬18465的制曲品质理化指标

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种白酒制曲专用型多抗小麦品种的聚合育种方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）亲本选择：

选择扬麦15为母本，选择宁麦9号和92R137为父本，以扬麦15为母本，宁麦9号为父本进行杂交产生F₁；以扬麦15为母本，92R137为父本进行杂交获得杂种F₁；种植2个杂交组合的F₁代种子，然后2个杂交种F₁之间再进行杂交获得复交F₁代；

（2）复交F₁代不进行选择，与母本继续回交获得BC₁F₁代群体；

（3）低世代选择：

①种植BC₁F₁代群体，苗期提取各单株的叶片基因组DNA，利用分子标记检测筛选高抗白粉病、高抗黄花叶病的单株，成熟后收获BC₁F₂代；

②大群体种植BC₁F₂代分离群体，苗期提取各单株的叶片基因组DNA，利用分子标记检测筛选籽粒软质、高抗白粉病、高抗黄花叶病的单株，收获中选单株自交种得到BC₁F₃代；

③将中选BC₁F₃代种植为株行，继续单株选择，利用田间撒施赤霉病病麦粒的方法筛选赤霉病发病轻的单株；再利用分子标记检测筛选籽粒软质、高抗白粉病、高抗黄花叶病的纯合优异单株；室内考查中选单株的自交种子，选择粉质率高的材料得到BC₁F₄代；

④BC₁F₄- BC₁F₆代重复步骤③；

（4）高世代选择：

BC₁F₆代以后，将选择的优异单株种植为株行，混合收获后进入产量鉴定试验；同时进行赤霉病、白粉病和黄花叶病的抗性鉴定；收获后进行产量鉴定，籽粒品质理化指标测定、制曲品质理化指标测定以及分子标记检测；筛选籽粒软质、粉质率高、制曲品质优、赤霉病抗性达MR或以上、高抗白粉病、高抗黄花叶病的高产优异稳定品系；

（5）多点试验：将得到的高产优异稳定品系播种不同区域进行多点试验鉴定，测定籽粒品质理化指标，选择弱筋品质稳定的优异品系得到白酒制曲专用型多抗小麦新品种/系；

所述步骤（4）和（5）中所选择的籽粒品质理化指标为：粉质率≥80%，单粒谷物测定仪籽粒硬度≤30，蛋白质含量≤12.5%，湿面筋含量≤25%；

所述步骤（4）中选择的制曲品质理化指标为：糖化力≥7000 mg/g.h，支链淀粉含量占总淀粉的比例≥80%。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，

所选择的母本的品质特性为：单粒谷物测定仪籽粒硬度≤30，粉质率≥80%，蛋白质含量≤12.5%；

所选择的父本的抗病特征为：赤霉病抗性达MR级以上，或携抗白粉病基因Pm21，或携抗黄花叶病QTL QYm.nau-2D。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（2）中种植复交F₁代种子，以扬麦15为轮回亲本进行回交获得BC₁F₁代。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述BC₁F₁代分离群体的规模不小于100株；所述BC₁F₂代分离群体的规模不小于1000株。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）和（4）中，

利用分子标记检测筛选高抗白粉病的材料时，所针对的目标基因为抗白粉病基因Pm21，其检测标记为共显性标记MBH1；

利用分子标记检测筛选高抗黄花叶病的材料时，所针对的目标基因为抗黄花叶病QTLQYm.nau-2D，其检测标记为WXE1339。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中，进行赤霉病、白粉病和黄花叶病的抗性鉴定的具体方法为：赤霉病抗性采用单花滴注法接种赤霉菌进行鉴定；白粉病抗性采用温室人工接种白粉菌进行鉴定；黄花叶病抗性采用病圃自然发病鉴定。

7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中，进行赤霉病、白粉病和黄花叶病的抗性鉴定时，种植苏麦3号、扬麦158和安农8455分别作为赤霉病抗性为R、MR和S对照；种植镇麦9号、扬麦15分别作为白粉病R和S对照；种植镇麦9号、扬麦158分别作为黄花叶病R和S对照。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中，进行产量鉴定时种植对照品种扬麦20，选择标准为产量比扬麦20高3%以上。