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2020 , Vol. 36 >Issue 10: 13 - 17

DOI: https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb18120068

Research article

Breeding Value of Wheat Key Parent Material ‘Lumai 14’

  • Sun Nina ,
  • Zhao Ming ,
  • Wang Dongmei ,
  • Sun Liang ,
  • Yan Meiling ,
  • Zhao Qian ,
  • Jiang Hongming ,
  • Yu Jingchuan ,
  • Li Linzhi
Expand
  • Yantai Academy of Agricultural Sciences, Yantai Shandong 265500

Received date: 2018-12-18

  Request revised date: 2019-03-18

  Online published: 2020-03-19

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(2017YFD0100600)

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Fold

Abstract

To carry out a theoretical research on wheat and improve the breeding effect, the design and creative thinking, the prominent characteristics and the varieties bred with ‘Lumai 14’ as parent were analyzed in this paper. From 2001 to 2018, 39 new wheat varieties were bred directly and 92 new wheat varieties were bred indirectly with ‘Lumai 14’ as parent by 89 scientific research units and breeding enterprises including Chinese Academy of Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, China Agricultural University and those in Shandong, Jiangsu, Hebei, Anhui, Henan, Shanxi, Shaanxi, Xinjiang, Guizhou and Tianjin. All the varieties were authorized 166 times in 9 provinces and 2 municipalities and obtained national authorized certification 36 times. ‘Lumai 14’, as a new generation of key parents, has contributed greatly to the wheat production and breeding in China.

Key words： wheat; key parents; ‘Lumai 14’; breeding value; whole genome; analysis; evaluation

Cite this article

Sun Nina , Zhao Ming , Wang Dongmei , Sun Liang , Yan Meiling , Zhao Qian , Jiang Hongming , Yu Jingchuan , Li Linzhi . Breeding Value of Wheat Key Parent Material ‘Lumai 14’[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020 , 36(10) : 13 -17 . DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb18120068

0 引言

‘鲁麦14’是烟台市农科院20世纪80年代后期育成的一个抗寒性好,分蘖力强,综合抗逆力突出,高抗三锈和白粉病的高产稳产、广适性小麦新品种,1990年通过山东省审定,1992年通过山西省认定,1993年通过黄淮北片审定[1,2],累计推广面积达783.5×104 hm2[3]。王江春等[4]为了改良‘鲁麦14’种子腹沟较深、落黄不理想的缺点,探讨了其干种子高空气球搭载后,SP1、SP2、SP3代的性状表现和诱变效果,并以诱变后代‘烟航选2号’为母本、‘烟农15’为父本杂交,再次经过空间诱变处理,育成了山东、安徽、江苏三省审（认）定的‘烟农5158’[5]。盖红梅等[6]分析了‘鲁麦14’对山东新选育小麦品种的遗传贡献,认为‘济麦22’有67.1%的遗传信息与‘鲁麦14’相同,‘鲁麦14’的优良遗传背景对‘济麦22’在基因组水平上有重要贡献。李玉刚等[7]利用SSR和SNP标记,结合农艺性状解析了‘青农2号’的杂交亲本‘鲁麦14’和‘烟农15’对‘青农2号’的遗传贡献,结论是‘鲁麦14’对‘青农2号’的遗传贡献大于‘烟农15’。刘兆晔等[8]报道了山东省以‘鲁麦14’为亲本,共选育出18个审定品种。笔者对‘鲁麦14’的构思设计与创制思路、突出特点和以‘鲁麦14’为亲本选育出的品种进行系统分析,阐明‘鲁麦14’作为新一代骨干亲本在小麦育种中的应用价值和贡献,为合理选用亲本、有效搭配组合,提高小麦育种预见性和选择成效提供参考。

1 ‘鲁麦14’的构思设计与创制思路

小麦矮化是育种工作的重要突破。矮秆不仅为高肥水提供了必要的抗倒能力,也削减了部分茎、叶鞘生长,调整源库结构,控制植株在高氮条件下的营养生长势,将光合产物更多地用于籽粒生长,强化对穗部同化物供应和结实力,从而提高籽粒产量[9,10,11]。日本的‘农林10号’(‘Norin10’)是一个非常著名的小麦矮源,携带有Rht1、Rht2基因[12]。著名的美国小麦育种家Vogel 1946年从日本引进‘农林10号’,创造出优异种质‘Norin10/Brevor-14’,在此基础上选育出了‘格涅斯’(‘Gaines’)和‘纽格涅斯’(‘Newgaines’),并创旱地9375 kg/hm2和水地14100 kg/hm2的高产纪录[13]。国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)著名的Borlaug博士1954年从美国引进‘农林10号’及其创新种质‘Norin10/Brevor-14’,育成一大批矮秆、半矮秆高产广适小麦新品种,短时间内使粮食翻翻,解决了数亿人的吃饭问题,被称之为“第一次绿色革命”[14]。
受Vogel和Borlaug博士启迪,烟台市农科院利用‘农林10号’的衍生系‘小罂粟’（‘农林10号’/‘北陆13’）作为母本,以‘欧柔’为父本育成了一个矮秆品系‘6590-722’,突出特点是冬性抗寒,分蘖力强,成穗率高,幼苗叶片窄小,株型紧凑,抽穗以后叶片宽短上举,株高60 cm左右,长方形穗,多花多实,茎秆较细富有弹性,穗容量大,收获指数高,丰产性状好;但缺点也非常明显,成熟很晚,严重早衰,后期病害多,籽粒秕瘪,继续改良的难度很大。为改良其不足,运用渐进杂交法[15],以抗病高产品种‘白蚰包’为母本,以一个早熟系‘6590-722-6’为父本进行第一轮改良,打破了矮秆与不良性状的紧密连锁,选出了株高80 cm左右,综合性状较好的半矮秆株系‘71(17)6-1-1’,为矮秆性的有效利用迈出了最关键的一步[13];为进一步改进其抗病能力和熟相,又采用抗病、落黄好的‘洛夫林13’(‘Lovrin13’)为母本,‘71(17)6-1-1’为父本进行第二轮改良,选出了株高80 cm左右,丰产性好,抗病性强,落黄优良的‘C149’;由于‘C149’偏春性,抗寒能力较差,故又采用抗寒性和熟期互补的株系F4/530为父本进行第三轮改良,经过16年18个世代的艰辛付出,最终育成半矮秆、多穗型抗病高产新品种‘鲁麦14’。‘鲁麦14’的育成,是利用‘农林10号’的关键矮秆基因Rht1、Rht2,对其衍生系‘小罂粟’持续多年循序渐进改良的结果。

2 ‘鲁麦14’的突出特点

由于‘鲁麦14’的系谱中含有矮源（‘小罂粟’）、抗源（‘洛夫林13’、‘如罗’、‘维尔’）、早源（‘欧柔’）、丰产源（‘蚰子麦’、‘白蚰包’）,实现了多个优异基因的累加、互补、重组,融合了许多国家的基因背景,具有广泛的遗传基础[1,12]。

2.1 丰产稳产性好

山东省高肥区试2年平均产量6777 kg/hm2,比对照‘济南13’增产11.2%,山东省生产试验平均产量6624.45 kg/hm2,比对照‘济南13’增产23.8%,黄淮北片高肥区试2年平均产量7560.9 kg/hm2,比对照‘宝丰7228’、‘济南13’平均增产18.3%,各级试验均为首位,增产显著。山东省平度市1990年开展小麦丰收奖活动,最高产量达到9349.5 kg/hm2。

2.2 抗病抗寒性强

‘鲁麦14’血缘中综合了罗马尼亚的‘Lovrin13’,意大利的‘Virgilio’,智利的‘Rulofen’、‘L277/4’等著名抗源[12],抗病性强且持久,对三锈和白粉病高抗–免疫,耐叶枯病和土传花叶病,是抗病性最好的推广品种之一。‘鲁麦14’幼苗匍匐,长势健壮,大分蘖多,无效分蘖少,在山东省区试和黄淮北片区试中越冬率均为100%,早播或晚播均无冻害或叶尖稍冻。

2.3 适应性广

根据黄淮北片区试稳定性分析,‘鲁麦14’对环境反应不敏感,适宜山东、山西、安徽、江苏、河北、河南的高、中肥水条件种植,是20世纪90年代山东省乃至全国种植面积最大、适应性最好的品种。

3 ‘鲁麦14’的育种价值分析

3.1 直接应用‘鲁麦14’为亲本育成的品种

直接应用‘鲁麦14’为亲本,共有中国农科院棉花所和8个省份的34家科研单位和育种企业,育成审定品种39个（表1）。这些品种通过山东、江苏、山西、安徽、河北、河南、陕西、天津、新疆审（认）定47次,通过黄淮南片、黄淮北片、黄淮旱地组审定6、4、1次。其中山东有8个科研单位和企业育成品种12个,江苏9个科研单位和企业育成品种11个,山西4个科研单位和企业育成品种6个,安徽4个科研单位和企业育成品种4个,河北3个科研单位和企业育成品种2个,新疆2个管理单位和企业育成品种1个,河南1个科研单位育成品种1个,陕西1个企业育成品种1个,中国农科院棉花所育成品种1个。育成的‘淮麦18号’1999、2000、2002、2001年通过江苏、河南、安徽和黄淮南片审（认）定,‘济麦20’于2003、2004、2006、2006、2004年通过山东、天津、河南、安徽和黄淮北片审（认）定。
表1 直接应用‘鲁麦14’为亲本育成的品种
品种 来源 育成单位 审定区域（时间）
烟85722 烟79214/鲁麦14 山东省烟台市农业科学研究院 苏(1996)
烟农22 鲁麦14//尉132/87初20 山东省烟台市农业科学研究院 鲁(2002)
烟农23 烟1061/鲁麦14 山东省烟台市农业科学研究院 鲁(2003)
烟农5158 鲁麦14高空诱变/烟农15 山东省烟台市农业科学研究院 鲁(2007)、皖(2009)、苏(2010)
烟农5286 鲁麦14/945015 山东省烟台市农业科学研究院 鲁(2007)、皖(2013)
泰山22 鲁麦18/鲁麦14 山东省泰安市农业科学研究院 鲁(2014)、黄淮北片(2004)
泰山26 鲁麦18/鲁麦14 山东省泰安市农业科学研究院 黄淮北片(2004)
荷麦13 沛304-1/鲁麦14 山东省菏泽市农业科学研究院 鲁(2000)
济麦20 鲁麦14/鲁884187 山东省农科院作物所 鲁(2003)、津(2004)、豫(2006)、皖(2006)、黄淮北片(2004)
青麦7号 鲁麦14/8764 青岛农业大学 鲁(2009)
青丰1号 鲁麦14/烟农15 山东省青丰种子有限公司、山东农业大学农学院 鲁(2006)
鑫289 鲁麦13/临汾5064//鲁麦14 山东鑫丰种业有限公司 鲁(2009)
淮麦14 豫麦13/鲁麦14 江苏徐淮地区淮阴农科所 黄淮南片(1998)
淮麦15 豫麦13/鲁麦14 江苏徐淮地区淮阴农科所 苏(1999)
淮麦18 鲁麦14/豫麦13 江苏徐淮地区淮阴农科所 苏(1999)、豫(2000)、皖(2002)、黄淮南片(2001)
淮麦20 豫麦13/鲁麦14 江苏徐淮地区淮阴农科所 苏(2002)、黄淮南片(2003)
港麦1号 鲁麦14/豫麦13 连云港市黄淮农作物育种研究所 苏(2004)
连麦1号 鲁麦14/豫麦13 连云港市黄淮农作物育种研究所 苏(2004)
华麦1号 豫麦54/鲁麦14 江苏省徐州农垦农科所、
江苏省大华种业集团有限公司		 苏(2004)
瑞华麦523 郑麦9023/鲁麦14 江苏瑞华农业科技有限公司 苏(2014)、黄淮南片(2017)
明麦2号 淮麦17/鲁麦14 江苏瑞华农业科技有限公司、
江苏明天种业科技有限公司		 苏(2011)、黄淮南片(2014)
淮麦36 鲁麦14/淮894 江苏省金地种业科技有限公司、
淮安市全新生物科技有限公司		 苏(2014)、皖(2018)
泗麦1108 鲁麦14/泗阳279 江苏省泗阳棉花原种场 苏(2000)
晋麦56号 豫麦13/鲁麦14 山西省农科院棉花所 晋(1998)
晋麦61号 豫麦13/鲁麦14 山西省农科院棉花所 晋(1999)
晋麦72 豫麦13/鲁麦14 山西省农科院小麦所 晋(2001)
河东TX-006 鲁麦14//89D002/运7816-28 山西运城河东农科所 晋(2003)、黄淮旱地组(2005)
永麦3号 鲁麦14/临丰615 永济市永丰种业有限公司 晋(2008)
晋麦77 石4185/鲁麦14 山西金鼎生物种业股份有限公司、
永济市永丰种业有限公司		 晋(2006)
皖麦46 Tai陕7859/83(165)2//鲁麦14 安徽省宿州市农科所 皖(2001)
煤生0308 滨州93-1/鲁麦14 淮北煤炭师范学院 皖(2008)
皖麦41 豫麦13/鲁麦14 安徽农业大学 皖(2000)
永民1718 豫麦13/鲁麦14//鲁麦14 安徽永民种业有限公司 皖(2017)
邢麦18 鲁麦14/鲁884187 河北省邢台市农业科学研究院 冀(2018)
石农086 鲁麦14/邯6172 石家庄市农林科学院、石家庄大地种业有限公司 冀(2014)、晋(2017)、鲁(2018)
新冬59 新冬17/鲁麦14 新疆天玉种业有限责任公司、
阿克苏地区种子管理中心站		 新(2016)
漯麦8号 鲁麦14/温麦4号 河南省漯河市农业科学院 黄淮南片(2007)
旱麦988 鲁麦14//89D002/运7816-28 陕西隆丰种业有限公司 陕(2015)
中育6号 中育3号/鲁麦14 中国农科院棉花所 豫(2000)、黄淮北片(2001)

3.2 间接应用‘鲁麦14’为亲本育成的品种

间接应用‘鲁麦14’为亲本,由中国农业大学、中国科学院、中国农科院和山东、河北、江苏、安徽、河南、陕西、贵州、天津7省1市的68家科研单位和育种企业,共育成品种92个,通过黄淮北片、黄淮南片、黄淮旱肥组、北部冬麦区分别审定10、12、1、2次,省级审（认）定119次。育成的‘济麦22’分别于2006、2010、2011、2018、2006通过山东、天津、河南、河北和黄淮北片审（认）定,‘良星99’分别于2004、2006、2012、2014、2006通过河北、山东、安徽、天津和黄淮北片审（认）定。
表2 间接应用‘鲁麦14’为亲本育成的品种
育种单位 育成品种
山东省(19、30、55) 山农17、21、27、29、30、31、32,青麦6号,济麦22、23、60,烟农999、173、1212,淄麦28、29,泰科麦31,
泰农18、19、33,良星68、99,青农2、3号,菏麦20,爱麦1号,鑫星169,登海202,红地95,鑫瑞麦29
河北省(13、15、19) 石麦25、26,石4366,邯麦18、19,邯农1412,冀麦738,冀星868,中信麦68、99,
中黑麦6号,乐土808,沃土4176,万丰126,西途555
江苏省(11、18、31) 淮麦22、26、29、31,徐麦32、36、99,徐农029,保麦5、218、330,瑞华麦218、518,
江麦23、816,明麦1号,农麦1号,迁麦2号
安徽省(11、12、18) 皖麦55,皖垦麦869、0901、1221,安农大1216,华成859,鑫麦8号,
蜀鑫麦208,濉1216,未来0818,涡麦66,中涡22
河南省(6、9、10) 郑麦129、136、369,浚麦118,俊达129,洛麦23、24,濮麦26,驻麦328
陕西省(1、1、1) 秦农21
贵州省(1、1、1) 贵农18
天津市(1、1、3) 津农6号
中国农业大学(1、1、2) 农大3486
中国科学院(1、1、1) 科遗6259
中国农科院(3、3、3) 中麦247,轮选266,中麦29

注：山东省括号内的19、30、55分别代表山东省有19个育种单位,育成30个品种,通过55次审（认）定,余下类推。

3.3 鲁麦14育成审（认）定品种的区域分布

2001—2018年有89家育种单位以‘鲁麦14’或‘鲁麦14’的衍生系为亲本,共育成品种131个,这些品种审（认）定202次（表3）。品种育成单位包括中国科学院、中国农科院2家国家级科研机构,中国农业大学、山东农业大学、青岛农业大学、河北工程大学、安徽农业大学、贵州大学、淮北煤炭师范学院7家高等院校,山东省农科院、山西省农科院、安徽省农科院、江苏省农科院、河南省农科院、河北省农林科学院6家省级科研机构以及9省1市的科研机构和育种企业。山东、江苏、河北、安徽育成的品种较多,分别为21、17、17、14个,河南育成8个,陕西和中国农科院均育成4个,陕西、新疆各育成2个,贵州、天津、中国科学院、中国农业大学均育成1个。这些品种通过国家审定36次,其中黄淮北片、黄淮南片、黄淮旱地组和北部冬麦区分别为14、18、2、2次;通过山东、安徽、江苏、河北、山西、河南的审（认）定次数较多,分别为41、36、28、23、14、13次,通过天津审（认）定4次,通过陕西、新疆、北京审（认）定各2次,通过贵州审定1次。
表3 ‘鲁麦14’育成审（认）定品种的区域分布
育种单位 鲁 冀 苏 皖 豫 晋 陕 黔 新 津 京 黄淮北片 黄淮南片 黄淮旱肥 北部冬麦区 合计
山东(21、42) 38 6 2 9 2 4 3 9 1 1 75
江苏(17、29) 1 24 12 4 8 49
河北(17、17) 2 15 3 3 23
安徽(14、16) 2 15 1 4 22
河南(7、10) 5 1 5 11
山西(4、6) 6 1 7
陕西(2、2) 2 2
新疆(2、1) 1 1
贵州(1、1) 1 1
天津(1、1) 1 1 1 3
中国农科院(1、4) 2 1 1 1 5
中国科学院(1、1) 1 1
中国农业大学(1、1) 1 1 2
合计 202

注：山东括号内的21和42分别代表山东21个育种单位育成42个品种,以下类推。

4 启示与讨论

小麦骨干亲本可以直接用来培育出一批大面积种植品种,或由其能衍生出很多有广泛利用价值的育种亲本材料[16]。育种实践表明,骨干亲本的创制、发掘与合理利用能有效提高育种成效,小麦育种史在很大程度上就是骨干亲本的利用史[17]。刘旭[18]统计了中国1981—2005年由骨干亲本育成的小麦品种,占全部推广品种的一半,推广面积占80%。目前已有‘蚂蚱麦’、‘蚰子麦’、‘燕大1817’、‘江东门’、‘成都光头’5个地方品种,‘欧柔’、‘阿夫’、‘阿勃’、‘早洋’、‘南大2419’、‘洛夫林10’、‘墨巴66’、‘胜利麦’8个国外引进品种,‘碧蚂4号’、‘北京8号’、‘西农6028’、‘五一麦’、‘胜利麦/燕大1817’、‘豫麦2号’、‘临汾5064’、‘周8425B’、‘繁6’、‘矮孟牛’、‘小偃6号’11个杂交改良系被确定为骨干亲本,‘小偃6号’[19]、‘繁6’及其姊妹系研究成果[20]、‘矮孟牛’[21]于1985、1990、1997年均获国家技术发明一等奖。2001—2018年全国9省1市的89家科研单位和育种企业,用‘鲁麦14’做亲本共育成品种131个,这些品种通过202审（认）定,‘鲁麦14’已成为名副其实的新一代骨干亲本,在小麦育种中具有很高的利用价值,其育成品种正在生产上发挥着巨大作用。从全基因组水平上分析和评价‘鲁麦14’,阐明其形成的遗传和分子生物学本质,将获得的经验上升为理论,有待于进一步研究。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

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