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克字号小麦的前世今生

各位老师,大家好!

我是黑龙江省农业科学院克山分院的李长辉,很荣幸成为“一麦众承”大家庭的一员,受组长陈红敏老师的委托,代表30号组“麦客江湖”值日,我们组成员还有陈红敏老师、介百永老师、李淼淼老师、贺超老师、丁晓义老师、廖平安老师、黄建华老师、陈士强老师、王黎明老师和王洪亮老师。进群后拜读了很多老师的值日文章,受益匪浅。但群内交流的大多是有关冬麦育种的,关于春麦方面的较少,今天在这里向大家介绍一下东北春麦,特别是我们克字号小麦的前世今生。我所在育种团队在春小麦育种上取得了很多成绩,并曾出版过由肖步阳主编的《春小麦生态育种》,系统总结了育种经验和理论,但我本人不敢妄谈育种经验,只把我们团队的育种情况向大家做下介绍,希望能给大家提供一点启示,有介绍不足的地方,也请大家包涵并提出宝贵意见。

一、黑龙江小麦育种概况

再简单说一下黑龙江小麦育种的总体情况,黑龙江小麦面积辉煌的时候,年播种面积在3000万亩以上,但近些年由于政策的影响,小麦比较效益下降,小麦面积已萎缩到不足100万亩。黑龙江小麦育种单位相较于山东、河南等省区较少,主要集中在黑龙江省农业科学院的几家单位中,包括克山分院、作物资源研究所(原育种所)的三个课题组、草业研究所,除此外还有东北农业大学、黑龙江八一农垦大学、黑龙江农垦科学院作物所及几个原黑龙江农垦分局包括北安、红兴隆、九三的研究所,现在由于小麦面积的减少,原黑龙江农垦分局北安等研究所已逐渐弱化甚至停止了小麦育种工作,小麦育种工作一直坚持并保持投入的单位只有黑龙江省农科院所属的几家单位。黑龙江小麦育种工作者在面对黑龙江小麦面积骤减的局面下,不断努力,每年新育成小麦品种虽不如黄淮麦区那样多,但每年都有几个新育成品种,但因生产面积的问题,在黑龙江推广面积不大,主要应用到内蒙古呼伦贝尔市。故目前很难育成大品种,做育种的,品种想要获奖,推广面积是硬指标,因此,东北麦区近些年基本没有获奖的小麦品种。

另外,近些年由于种质资源互换交流的频繁,黑龙江各育种单位原来各自的品种突出特点,越来越不明显,虽仍保有各自特点,如垦九系列的高产、农科院龙麦号的优质、克字号的多抗,但总体趋于了同质化。

二、黑龙江省农业科学院克山分院单位概况

黑龙江省农业科学院克山分院的前身是1934年建立的伪克山农事试验场,1948年恢复重建时隶属于黑龙江省农林厅,后历经更名与隶属关系的多次变更,现在隶属于黑龙江省农业科学院。

克山分院位于松嫩平原北部,是世界著名的三大黑土带之一,北纬48°3′,东经125°53′,无霜期115天左右,年降水量500-550mm,雨热同季,昼夜温差大,土壤肥沃,有机质含量高,农业开发较晚,污染轻,环境质量优良,适宜春小麦生长发育。

三、黑龙江省农业科学院克山分院小麦育种历史

克山分院的小麦育种工作,已有70多年的历史,历经肖步阳、魏正平、王继忠、邵立刚等为代表的几代科技工作者的努力,取得了丰硕的科研成果,先后育成了各种不同生态类型的小麦品种103个,在东北三省、内蒙古、河北、新疆、西藏等省区,累计推广种植面积近12.2亿亩,为黑龙江省乃至全国的粮食生产做出了重大的历史贡献,获得各级奖励30余项,受到国家和省等各级领导部门的赞扬,被誉为黑土地上的“掌上明珠”。

针对不同时期小麦生产面临的问题,克字号小麦育种,经历了7个育种阶段:

第一阶段是起始阶段,从1949年到1957年,选育的品种主要有合作1号、合作2号、合作3号、合作4号、克华、松花江1号、松花江2号、松花江3号和松花江4号等,这些品种抗旱、耐瘠、感染或耐秆锈病21号生理小种。

第二阶段是抗锈育种阶段,此阶段又分为两个时间段,1958年至1963年的品种主要有克强、克壮、克钢、克光,这些品种抗秆锈21号生理小种,很好的代替了一些原有的地方品种。1964年至1969年的品种主要有克群、克全、克红、克坚,这些品种的特点是抗旱、较耐湿、丰产性好,抗秆锈流行小种。

第三阶段是生态育种阶段,1970年至1980年,代表品种有克丰1号、克涝2号、克旱6号、克旱7号和克旱8号,这些品种的特点是生育前期抗旱、后期耐湿,丰产,抗秆锈病,适合不同的生态区种植,其中的克旱6号、克旱7号获得了1978年全国科学大会奖和省农业局技术改进二等奖,克旱8号获得了1983年省政府优秀成果二等奖。

第四阶段是多抗性育种阶段,1981年至1989年,代表品种有克丰2号、克丰3号和克旱9号,这些品种的特点是生育前期抗旱、后期耐湿,丰产,抗秆锈病多个生理小种,适合不同的生态区种植,其中的克丰2号累计种植面积4000余万亩,1987年获得了国家发明二等奖,克丰3号累计种植面积3500余万亩,获得了1986年省政府科技进步一等奖、1987年国家科委重大成果奖。

第五阶段为高产育种阶段,1990年至1994年,代表品种为新克旱9号、克旱10号、克旱13号等,这些品种的特点是生育前期抗旱、后期耐湿,多抗秆锈病,高产、优质。新克旱9号累计推广面积近1亿亩,曾单年推广面积达到1000万亩,在1991年获得了省科委科技进步一等奖,国家科委科技攻关奖;克旱10号是杂种优势利用研究的产物,是一个三系配套的恢复系,1992年获得省科委科技进步二等奖;克旱13号的品质较优,1996年获得了省科委科技进步三等奖。

第六阶段为超高产育种阶段,1995年至2000年,代表品种有克旱16号、克丰4号等,这些品种的特点是适合密植,产量较高,在黑龙江雨养条件下,克丰4号在海林农场,连续多年亩产达到500公斤;克旱16号在格球山农场创造过600亩面积平均亩产470公斤的高产典型,并于2010年获得了省科技进步三等奖。

第七阶段为品质育种阶段,从2001年至今,为了发挥大兴安岭沿麓强筋小麦产业带的生态优势,小麦育种在保持产量的同时,注重了品质方面的改良,代表品种有克丰6号、克丰10号、克旱19号和克春17号等,这些品种的典型特点是品质较好,在推广时都达到了当时强筋小麦的标准,克丰6号更是在2002年获得了国家科技进步二等奖的殊荣。2019年审定推广的克春19号,现已被上市公司克明面业选用为优质面条品种。

四、育种方法

克字号小麦的杂交组配一直采用阶梯式复合杂交方式,每年的杂交圃材料即是我们的动态种质库,每年都有从自己的选种圃及兄弟单位选用的亲本材料补充进去,库中既有性状稳定的品种,也有处于性状分离状态的杂交后代,还辅有部分冬春杂交、远缘杂交的中间材料,但远缘杂交多由于后代跟踪研究不足而在后代选择过程中因各种性状缺点而逐步淘汰掉了。

后代选择为系谱法,我们的试验地较多,后代种植不设行数限制,只要入选,第二年即成为一个株行。F1代受杂交粒收获粒数限制,每个组合1行,行长1米,株距2.5厘米,点播,除有特别突出缺点的外,基本上每行都要收获。F2至F5代均为单行区,株距2.5厘米,点播,F2代行长3米,F3至F5代行长1.5米。F6代为双行区,3米行长,株距5厘米,便于分蘖性状的充分表现。后代选种圃统一为对区设计,每个世代都种植有接菌行,采用感秆锈的克华品种,进行秆锈菌混合小种的诱发行接菌,通过加大秆锈病抗性的选择压力,保证所有入选单株都对秆锈病有很好的抗性。

近些年,我们虽然也开展了一些杂种优势利用、单倍体育种(玉麦杂交、花药培养)、矮败小麦育种(Tal不育小麦轮回选择)等育种技术的尝试,也出了几个品种,但通过多年的育种实践,个人认为,小麦为异源六倍体(AABBDD,2n=6X=42)遗传背景复杂,转基因技术在改变个别性状时,存在改变其他性状的风险。现代的分子标记辅助育种、基因编辑等现代生物技术目前已经取得较大突破,相信在未来会在种质创新上发挥较大作用。目前,作物育种技术已发展到育种4.0时代(智能设计育种),但对我们的小麦育种而言,仍处在2.0时代(表型选择),常规育种技术仍然是最主要的育种手段,依然有较大的发展空间。

各位老师,大家好!

我是黑龙江省农业科学院克山分院的李长辉,很荣幸成为“一麦众承”大家庭的一员,受组长陈红敏老师的委托,代表30号组“麦客江湖”值日,我们组成员还有陈红敏老师、介百永老师、李淼淼老师、贺超老师、丁晓义老师、廖平安老师、黄建华老师、陈士强老师、王黎明老师和王洪亮老师。进群后拜读了很多老师的值日文章,受益匪浅。但群内交流的大多是有关冬麦育种的,关于春麦方面的较少,今天在这里向大家介绍一下东北春麦,特别是我们克字号小麦的前世今生。我所在育种团队在春小麦育种上取得了很多成绩,并曾出版过由肖步阳主编的《春小麦生态育种》,系统总结了育种经验和理论,但我本人不敢妄谈育种经验,只把我们团队的育种情况向大家做下介绍,希望能给大家提供一点启示,有介绍不足的地方,也请大家包涵并提出宝贵意见。

一、黑龙江小麦育种概况

再简单说一下黑龙江小麦育种的总体情况,黑龙江小麦面积辉煌的时候,年播种面积在3000万亩以上,但近些年由于政策的影响,小麦比较效益下降,小麦面积已萎缩到不足100万亩。黑龙江小麦育种单位相较于山东、河南等省区较少,主要集中在黑龙江省农业科学院的几家单位中,包括克山分院、作物资源研究所(原育种所)的三个课题组、草业研究所,除此外还有东北农业大学、黑龙江八一农垦大学、黑龙江农垦科学院作物所及几个原黑龙江农垦分局包括北安、红兴隆、九三的研究所,现在由于小麦面积的减少,原黑龙江农垦分局北安等研究所已逐渐弱化甚至停止了小麦育种工作,小麦育种工作一直坚持并保持投入的单位只有黑龙江省农科院所属的几家单位。黑龙江小麦育种工作者在面对黑龙江小麦面积骤减的局面下,不断努力,每年新育成小麦品种虽不如黄淮麦区那样多,但每年都有几个新育成品种,但因生产面积的问题,在黑龙江推广面积不大,主要应用到内蒙古呼伦贝尔市。故目前很难育成大品种,做育种的,品种想要获奖,推广面积是硬指标,因此,东北麦区近些年基本没有获奖的小麦品种。

另外,近些年由于种质资源互换交流的频繁,黑龙江各育种单位原来各自的品种突出特点,越来越不明显,虽仍保有各自特点,如垦九系列的高产、农科院龙麦号的优质、克字号的多抗,但总体趋于了同质化。

二、黑龙江省农业科学院克山分院单位概况

黑龙江省农业科学院克山分院的前身是1934年建立的伪克山农事试验场,1948年恢复重建时隶属于黑龙江省农林厅,后历经更名与隶属关系的多次变更,现在隶属于黑龙江省农业科学院。

克山分院位于松嫩平原北部,是世界著名的三大黑土带之一,北纬48°3′,东经125°53′,无霜期115天左右,年降水量500-550mm,雨热同季,昼夜温差大,土壤肥沃,有机质含量高,农业开发较晚,污染轻,环境质量优良,适宜春小麦生长发育。

三、黑龙江省农业科学院克山分院小麦育种历史

克山分院的小麦育种工作,已有70多年的历史,历经肖步阳、魏正平、王继忠、邵立刚等为代表的几代科技工作者的努力,取得了丰硕的科研成果,先后育成了各种不同生态类型的小麦品种103个,在东北三省、内蒙古、河北、新疆、西藏等省区,累计推广种植面积近12.2亿亩,为黑龙江省乃至全国的粮食生产做出了重大的历史贡献,获得各级奖励30余项,受到国家和省等各级领导部门的赞扬,被誉为黑土地上的“掌上明珠”。

针对不同时期小麦生产面临的问题,克字号小麦育种,经历了7个育种阶段:

第一阶段是起始阶段,从1949年到1957年,选育的品种主要有合作1号、合作2号、合作3号、合作4号、克华、松花江1号、松花江2号、松花江3号和松花江4号等,这些品种抗旱、耐瘠、感染或耐秆锈病21号生理小种。

第二阶段是抗锈育种阶段,此阶段又分为两个时间段,1958年至1963年的品种主要有克强、克壮、克钢、克光,这些品种抗秆锈21号生理小种,很好的代替了一些原有的地方品种。1964年至1969年的品种主要有克群、克全、克红、克坚,这些品种的特点是抗旱、较耐湿、丰产性好,抗秆锈流行小种。

第三阶段是生态育种阶段,1970年至1980年,代表品种有克丰1号、克涝2号、克旱6号、克旱7号和克旱8号,这些品种的特点是生育前期抗旱、后期耐湿,丰产,抗秆锈病,适合不同的生态区种植,其中的克旱6号、克旱7号获得了1978年全国科学大会奖和省农业局技术改进二等奖,克旱8号获得了1983年省政府优秀成果二等奖。

第四阶段是多抗性育种阶段,1981年至1989年,代表品种有克丰2号、克丰3号和克旱9号,这些品种的特点是生育前期抗旱、后期耐湿,丰产,抗秆锈病多个生理小种,适合不同的生态区种植,其中的克丰2号累计种植面积4000余万亩,1987年获得了国家发明二等奖,克丰3号累计种植面积3500余万亩,获得了1986年省政府科技进步一等奖、1987年国家科委重大成果奖。

第五阶段为高产育种阶段,1990年至1994年,代表品种为新克旱9号、克旱10号、克旱13号等,这些品种的特点是生育前期抗旱、后期耐湿,多抗秆锈病,高产、优质。新克旱9号累计推广面积近1亿亩,曾单年推广面积达到1000万亩,在1991年获得了省科委科技进步一等奖,国家科委科技攻关奖;克旱10号是杂种优势利用研究的产物,是一个三系配套的恢复系,1992年获得省科委科技进步二等奖;克旱13号的品质较优,1996年获得了省科委科技进步三等奖。

第六阶段为超高产育种阶段,1995年至2000年,代表品种有克旱16号、克丰4号等,这些品种的特点是适合密植,产量较高,在黑龙江雨养条件下,克丰4号在海林农场,连续多年亩产达到500公斤;克旱16号在格球山农场创造过600亩面积平均亩产470公斤的高产典型,并于2010年获得了省科技进步三等奖。

第七阶段为品质育种阶段,从2001年至今,为了发挥大兴安岭沿麓强筋小麦产业带的生态优势,小麦育种在保持产量的同时,注重了品质方面的改良,代表品种有克丰6号、克丰10号、克旱19号和克春17号等,这些品种的典型特点是品质较好,在推广时都达到了当时强筋小麦的标准,克丰6号更是在2002年获得了国家科技进步二等奖的殊荣。2019年审定推广的克春19号,现已被上市公司克明面业选用为优质面条品种。

四、育种方法

克字号小麦的杂交组配一直采用阶梯式复合杂交方式,每年的杂交圃材料即是我们的动态种质库,每年都有从自己的选种圃及兄弟单位选用的亲本材料补充进去,库中既有性状稳定的品种,也有处于性状分离状态的杂交后代,还辅有部分冬春杂交、远缘杂交的中间材料,但远缘杂交多由于后代跟踪研究不足而在后代选择过程中因各种性状缺点而逐步淘汰掉了。

后代选择为系谱法,我们的试验地较多,后代种植不设行数限制,只要入选,第二年即成为一个株行。F1代受杂交粒收获粒数限制,每个组合1行,行长1米,株距2.5厘米,点播,除有特别突出缺点的外,基本上每行都要收获。F2至F5代均为单行区,株距2.5厘米,点播,F2代行长3米,F3至F5代行长1.5米。F6代为双行区,3米行长,株距5厘米,便于分蘖性状的充分表现。后代选种圃统一为对区设计,每个世代都种植有接菌行,采用感秆锈的克华品种,进行秆锈菌混合小种的诱发行接菌,通过加大秆锈病抗性的选择压力,保证所有入选单株都对秆锈病有很好的抗性。

近些年,我们虽然也开展了一些杂种优势利用、单倍体育种(玉麦杂交、花药培养)、矮败小麦育种(Tal不育小麦轮回选择)等育种技术的尝试,也出了几个品种,但通过多年的育种实践,个人认为,小麦为异源六倍体(AABBDD,2n=6X=42)遗传背景复杂,转基因技术在改变个别性状时,存在改变其他性状的风险。现代的分子标记辅助育种、基因编辑等现代生物技术目前已经取得较大突破,相信在未来会在种质创新上发挥较大作用。目前,作物育种技术已发展到育种4.0时代(智能设计育种),但对我们的小麦育种而言,仍处在2.0时代(表型选择),常规育种技术仍然是最主要的育种手段,依然有较大的发展空间。

作者简介:李长辉,研究员,黑龙江省现代农业产业技术小麦协同创新推广体系种子生产与质量监测岗位专家,1994年毕业于东北农业大学,参加工作以来一直从事小麦育种工作,从2010年起担任国家小麦试验东北晚熟组主持人至今。

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