節水高產抗寒耐鹽堿小麥品種輪選103及其育種技術

原文發表于《科技導報》2025 年第19 期 《 節水高產抗寒耐鹽堿小麥品種輪選103及其育種技術 》

培育節水、高產、抗寒、抗倒伏、早熟小麥新品種是中國北方冬麥區重要育種目標?！犊萍紝蟆费埵仪f市農林科學研究院趙縣實驗基地副研究員于立強等撰文，文章以石麥12為母本、石家莊8號為父本雜交，通過節水栽培篩選、分子標記和表型鑒定選擇幼苗生長習性、調控發育進程實現早熟、高密度種植增強抗倒伏性和豐產性，并結合異地加代加速育種，最終育成節水、高產、抗寒、抗倒伏、早熟且耐鹽堿的小麥品種輪選103。未來該區域育種需在保持上述優良性狀基礎上，進一步提升品質與抗寒性改良效率。

輪選103是中國農業科學院作物科學研究所與原 趙 縣 農 業 科 學 研 究 所 合 作 培 育 的 小 麥 品 種，2015—2019年相繼通過冀中南、冀中北地區品種審定，天津市、山西省、山東省同一生態區引種備案。輪選103在足墑播種、春澆1水（拔節或孕穗水）條件下，可實現 7500 kg/hm2以上產量，被國家小麥良種重大科研聯合攻關組評為黃淮麥區節水性較好的綠色小麥品種，也是河北省農業農村廳小麥節水品種及配套技術推廣項目推薦品種。

該品種經受了不同年份低溫的考驗，在出現“斷崖”式劇烈降溫的極端天氣下仍表現出很強的抗寒性。輪選103在鹽堿地種植表現出較好的耐鹽堿性。

本文對輪選103的選育過程及相關育種技術進行系統總結，旨在為中國北方地區節水高產抗寒小麥品種的選育提供借鑒。

一

育種目標制定

河北省是中國小麥主產省之一。河北省小麥生產有如下特點：

一是地下水資源嚴重不足。水資源狀況決定了當地小麥生產不能以消耗大量的地下水資源為代價，提高小麥產量必須走節水高產的路。歷史上當地小麥全生育期澆水3~4次，現在普遍降到2次，在底墑充足、雨水較多的年份，提倡只澆1次水。

二是凍害發生頻率較高。根據凍害發生時期不同，通常分為3種：第1種是小麥越冬前發生的凍害，發生頻率較高，危害最大，通常出現在11月下旬，此時，麥苗尚未經過充分的抗寒性鍛煉，突然遇到“斷崖式”劇烈降溫天氣，造成小麥嚴重凍害，嚴重時出現大面積死苗；第2種是冬季極端低溫造成的凍害；第3種是倒春寒的危害。

三是倒伏成為進一步提高產量的主要限制因素之一。目前，河北省的高產地塊，單產普遍可以實現9000 kg/hm2，高產典型可以達到10000~12000 kg/hm2。產量水平提高必然伴隨小麥群體的增加或穗重的提高，對品種的抗倒伏性提出了更高的要求。

四是早熟性品種在生產上受歡迎。河北省普遍采取小麥、玉米1年2季的種植制度，光熱資源較為緊張。推廣種植晚播早熟小麥品種，為玉米早播晚收獲創造條件，是實現夏秋糧均衡增產的重要途經。

根據河北省小麥生產的上述特點和發展趨勢，以生產上推廣的主要節水高產品種石麥12和石家莊8號為改良對象，以提高品種的抗寒性和抗倒伏性為突破口，培育節水、高產、抗寒、抗倒伏、早熟小麥新品種。

二

親本分析和雜交組合配制

石麥12是2004年通過河北省冀中南審定的小麥品種，2006年又通過河南省引種備案。該品種的突出特點是產量水平較大面積推廣的石4185有較大幅度提高，在區域試驗和高產示范中最高單位面積產量都超過了9000 kg/hm2，而且表現綜合抗性好，莖稈堅硬，抗倒伏性強。

雖然石麥12在區域試驗階段進行的抗寒性鑒定及生產上適宜播期內種植都表現出較好的抗寒性，但該品種苗期發育較快，在早播情況下易發生旺長，存在發生凍害的風險。盡管在栽培措施上特別提出要在適宜播期內播種，但由于年度間氣溫波動較大，加上生產上千家萬戶很難做到都在最適宜的播期內播種，最終該品種還是因為凍害的問題很快退出了市場。

在進行小麥異地加代的過程中發現，石麥12無論是河北壩上夏播，還是在云南元謀秋播，都能正常抽穗，表現出典型的春性品種的生長習性。因此，推測石麥12苗期發育較快、抗寒性較差可能與其春性的幼苗生長習性有關。

如果將石麥12春性的幼苗生長習性改變成冬性生長習性，通過改變品種的生長發育節奏，就有可能提高它的抗寒能力。根據這個思路，選擇了石家莊8號作為對手親本對石麥12進行改良。

石家莊8號是通過黃淮麥區北片和北部冬麥區2個生態區審定的冬性品種，抗寒性強，而且高產潛力大，抗旱節水性好，缺點是莖稈較軟，抗倒伏性較差。在保持石家莊8號優良特性的同時，提高抗倒伏能力是對該品種進行改良的突破口。石麥12和石家莊8號2個品種各自優點突出，優、缺點互補性好，2個親本雜交符合既定育種目標。

三

冬、春性表型鑒定和春化基因等位變異分析

品種冬、春性幼苗生長習性的改良首先要解決冬、春性表型鑒定問題。相對于黃淮冬麥區南片而言，石家莊地區小麥進入越冬期較早，麥苗冬前發育較慢，葉齡較小，具有冬、春生長習性的幼苗在田間很難區別開。因此，采取在張家口市沽源縣夏季播種的方式進行冬、春性表型鑒定，同時對春化基因不同等位變異進行分子標記輔助選擇。

沽源位于河北省北部，地處內蒙古高原南端，6~8月日平均氣溫17℃左右，平均日照長度15 h以上，夏播小麥生長良好。該地區夏播小麥生育期內完全不具備小麥春化所需要的低溫，而且一直處于長日照條件下，避免了光敏感品種和光不敏感品種由于日照長度需求不同造成的抽穗期差異，因此，在該地區夏季播種可以對小麥品種的冬、春性進行準確的表型鑒定。

在沽源夏播，石麥12正常抽穗，表現為春性；石家莊8號不抽穗，表現為冬性。來自于石麥12/石家莊8號的404個F2:3株系中，88個株系正常抽穗，為春性；209個株系部分植株抽穗，表現為冬、春性分離；107個株系不抽穗，為冬性。經χ2檢測，表現為春性、冬春性分離及冬性的株系符合1∶2∶1的分離比例（χ2=2.27,χ20.01（2）=9.21），說明石麥12含有1個春化基因的顯性等位變異。

經過對已知主要春化基因位點VRN?A1、VRN?B1、VRN?D1和VRN?B3分子標記檢測，發現石麥12在VRN?D1位點具有與春性生長習性有關的顯性等位基因Vrn?D1，在其他3個位點上攜帶與冬性生長習性有關的隱性等位基因；而石家莊8號在上述4個位點均攜帶隱性等位基因vrn?A1、vrn?B1、vrn?D1和vrn?B3。對親本石麥12、石家莊8號及其雜交分離群體VRN?D1位點不同等位基因分析表明，石麥12及其春性后代植株均攜帶顯性等位基因Vrn?D1，石家莊8號及其冬性后代植株均具有隱性等位基因vrn?D1。

四

雜種后代選擇

在明確石麥12及其春性后代植株具有顯性等位基因Vrn?D1后，通過分子輔助選擇技術在雜種后代只選擇具有隱形等位變異vrn?D1的后代。為加快育種進程，縮短育種年限，入選的F2單株種子萌發后，4℃低溫處理40 d，11月上旬在云南元謀冬繁，次年3月上旬收獲，3月中旬在河北沽源春播，9月上旬收獲，F5在趙縣正常秋播。

云南元謀是春小麥重要的南繁基地，冬小麥南繁的比較少，而且冬小麥在元謀南繁時3月上旬才能收獲，收獲的種子返回趙縣種植時，由于溫度已升高，不能滿足冬性品種的低溫春化要求，不能正常抽穗。沽源由于海拔高，春季氣溫回升慢，3月至5月上旬平均氣溫都在10℃以下，冬性品種在3月中旬以前播種都能通過春化正常抽穗。利用元謀冬繁和沽源春季播種的方法實現了冬小麥1年2代種植。

通過減少澆水次數進行節水性選擇。在足墑播種情況下，不澆冬水，春季只澆1次水（拔節水或孕穗水），在非充分灌溉條件下，選擇節水性好的高產類型。通過改變生長發育節奏進行早熟性改良。在返青前后選擇幼苗偏匍匐、生長發育穩健的冬性類型；拔節后選擇生長發育快、抽穗早的類型；灌漿期選擇灌漿快的類型。在雜種分離世代，通過擴大群體規模，增加矮桿單株的中選比例，選擇矮稈、重心高度低、基部節間短的單株；通過大群體、高密度種植進行抗倒伏性和豐產性選擇。

五

輪選103綜合表現

通過以上育種技術育成集節水、高產、抗寒、抗倒伏、早熟為一體的小麥品種輪選103。

5.1 節水高產

輪選103根系發達、節水抗旱能力表現突出，經河北省農林科學院旱作農業研究所鑒定，其抗旱指數1.109，屬抗旱性強的節水高產小麥品種，水分利用效率為1.90 kg/m3。

國家小麥良種重大科研聯合攻關組于2016—2017年和2017—2018年在河北省石家莊市、衡水市組織小麥品種節水性鑒定，輪選103在足墑播種、春澆1次水條件下，單產超過7500 kg/hm2，被評為黃淮麥區節水性較好的綠色小麥品種。

石家莊市農業技術推廣中心組織的小麥“一水千斤”簡化栽培技術模式大面積示范中，輪選103單產高達8123 kg/hm2。

2016年6月13日中國農業科學院科技管理局委托國內同行專家，按照農業農村部《全國糧食高產創建測產驗收辦法》，對位于河北省趙縣南柏舍鎮徐家寨村種植的輪選103示范田進行實產驗收，該示范田在小麥全生育期灌越冬水和拔節水各1次，單產高達10874 kg/hm2，創河北省小麥高產紀錄。

Wang等以近年來河北省中南部審定的38個小麥品種為材料，設置冬后澆2、1和0次水3個水分處理，于2017—2018年、2018—2019年在成安和辛集進行了大田條件下的抗旱品種篩選試驗，結果表明輪選103在多個環境中抗旱等級為抗及以上，且產量穩定性較好。

河北省現代農業產業技術體系小麥產業創新團隊廊坊節水高效綜合試驗站對2014—2018年通過國/省審的15個小麥節水品種進行抗性和產量篩選試驗，結果表明輪選103綜合表現突出，推選為廊坊市節水高效小麥品種。

Liu等對10個旱地小麥品種進行比較試驗，結果表明河農6119和輪選103綜合指標顯著優于其他品種，是適合黑龍港地區的旱作品種。

5.2 抗寒性好

在北京順義和河北趙縣2個環境對輪選103與其親本石麥12和石家莊8號進行抗寒性鑒定，結果表明在順義輪選103死株率和死莖率平均比石麥12分別降低16.4%和45.6%（P<0.05），與抗寒品種石家莊8號差異不顯著；在趙縣，輪選103與親本石家莊8號在死株率和死莖率上同樣無顯著差異，但抗寒性顯著好于親本石麥12（表1）。

表1 輪選103及其親本不同環境下抗寒性比較

遵化國家農作物品種區域試驗站輪選103抗寒性鑒定結果，2011—2012年死莖率32.5%，死株率5.4%（對照品種石4185死莖率38.9%，死株率2.1%）；2012—2013年死莖率2.1%，死株率0（對照品種石4185死莖率5.9%，死株率2.0%）。

5.3 抗倒伏性強

節水品種株高普遍偏高，但輪選103植株較矮，基部第一節間較短，莖稈內部的大、小維管束數目較多，厚壁組織和薄壁組織厚度較大，因此莖稈的抗折力大，抗倒伏性強。在河北趙縣和河南新鄉2個環境下進行抗倒伏性鑒定，輪選103在開花后不同時期均表現出較強的抗倒性，與石家莊8號相比，株高平均降低9.9 cm，重心高度下降5.9 cm，基部第一節間縮短2.1 cm，莖稈抗折力提高1.2 N（表2），倒伏指數下降0.4。

此外，輪選103比抗倒親本石麥12在上述性狀上也均有改善，表明輪選103在抗倒伏上具有超親優勢。高產區多年大面積生產種植，輪選103經歷了不同氣候的考驗，抗倒伏性表現突出。

表2 輪選103及其親本不同生育時期抗倒伏相關性狀比較

5.4 早熟且耐遲播

輪選103抽穗和開花期明顯早于石家莊8號，僅次于石麥12，但在產量上顯著高于雙親（表3）。從產量性狀數據分析看，輪選103結合了親本石家莊8號的千粒重較高以及石麥12穗粒數較多的特點。輪選103由于早熟，耐晚播，在10月底播種，比正常播期推遲10~20 d，通過增加小麥播種量，仍然可以實現9000 kg/hm2以上的產量水平，顯著高于其他生產上大面積推廣品種。該品種在河北省推廣“兩晚”技術（小麥晚種、玉米晚收），實現全年小麥、玉米均衡增產方面發揮了重要作用。

表3 輪選103及其親本產量相關性狀分析

輪選103比大面積種植的小麥品種濟麥22早熟2~3 d，幼穗分化速度明顯比濟麥22快。與中熟品種石4185比較，輪選103早熟性主要表現在穗分化的中后期發育速度較快；與晚熟品種濟麥22比較，輪選103在穗分化的各個階段發育都明顯較早。輪選103拔節前生長穩健，幼苗偏匍匐，拔節后生長發育速度明顯加快，既避免了由于苗期生長發育過快，易遭受凍害的風險，又做到了抽穗較早、成熟較早、躲避或減輕小麥灌漿后期高溫的不利影響，有利于實現高產穩產。

5.5 耐鹽堿

輪選103在鹽堿地種植表現苗期耐鹽堿性好。中國農業科學院作物科學研究所種質資源抗逆性評價創新組進行的耐鹽性鑒定結果表明，在2.0%NaCl溶液處理15 d條件下，輪選103的鹽害指數為33.6%，屬于耐鹽品種（圖1）。

圖1 輪選103苗期耐鹽性鑒定

六

育種啟示與發展趨勢

6.1 育種啟示

輪選103的育成實現了節水、高產、抗寒、抗倒伏、早熟多個性狀的協同改良。該品種通過冀中南品種審定已經10年，現在種植面積仍然在穩步上升，說明它的育種目標符合審定區域生產需求。

育種目標確定后，對親本材料的深入了解和認識是實現育種目標的保障。輪選103的成功選育源于對石麥12春性生長習性的研究，發現石麥12春性生長習性受顯性Vrn?D1a單基因控制，進而設想通過把Vrn?D1a替換成與冬性生長習性相關的隱性等位變異vrn?D1，把石麥12改造成冬性品種，通過改變品種的生長發育節奏，提高該品種的抗寒性。石家莊8號是冬性品種，攜帶vrn?D1基因，抗寒性好，而且節水抗旱、高產潛力大。采用石麥12與石家莊8號雜交，既可改良石麥12的抗寒性，又能把石家莊8號的節水、高產、抗寒特性與石麥12的抗倒伏能力、早熟的優點結合在在一起。石麥12和石家莊8號都屬于耐鹽品種，輪選103的耐鹽性顯然得益于2個親本?？傊瑢κ?2和石家莊8號2個親本的正確認識和合理組配，奠定了輪選103選育成功的基礎。

親本確定后，創造有利于目標性狀選擇的環境也是至關重要的。通過夏播淘汰春性材料，選留冬性單株；通過減少澆水次數進行節水性選擇；通過早播加強對抗寒性的選擇；通過適當晚播，選育早熟耐遲播的品種；通過大群體、高密度種植提高對抗倒伏性和穗部結實性的選擇壓力，最終實現了對目標性狀的協同改良。

6.2 育種發展趨勢

中國北方水資源短缺的現狀將長期存在，節水品種在穩定和提高小麥產量、保障國家糧食安全方面將發揮越來越重要的作用，因此，節水品種選育工作將會得到不斷加強。

提高產量是小麥育種永恒的主題。從現有育成的節水高產品種現狀看，在保持或提高品種節水性的同時，進一步提高品種產量，做到旱年減產少、豐年增產多是可以做到的。隨著產量的提高，群體增加，穗重提高，對品種抗倒伏性的要求越來越高，而有些節水性好的品種植株偏高，抗倒伏能力較差，在雨水多的年份高產地塊易發生倒伏，因而在提高品種節水性的同時，如何提高節水品種的抗倒伏能力也是值得研究的課題。

中國人多地少的國情決定了必須走通過提高單位面積產量的途徑來提高糧食總產，北方地區1年2熟的耕作制度將長期存在，培育耐晚播早熟小麥品種，為玉米等秋收作物騰出更多的生長時間，實現夏秋糧的均衡增產，是增加中國糧食產量的重要途徑。

選育優質專用型品種是今后的發展方向，中國北方是優質強筋小麥生產的優勢區域，但目前育成的節水性好且優質的品種數量還比較少，今后應加強節水性優質品種的培育。

隨著全球氣候變暖，中國北方暖冬出現的年份增加，但出現極端氣溫變化的比例也在增加。有些品種對“斷崖”式劇烈降溫反應極為敏感，凍害時有發生。因此，對品種抗寒性的改良工作時刻不能放松。提高品種抗寒性表型鑒定的準確性是抗寒育種的技術瓶頸。多年來，品種抗寒性鑒定一直都是在自然條件下進行的，斷崖式劇烈降溫的天氣不是每年都發生，所以很難對品種抗寒性進行準確鑒定和選擇，迫切需要建立可以控制溫度變化的品種抗寒性鑒定設施，模擬各種氣溫變化條件，實現品種抗寒性的精準鑒定。

本文作者：于立強、李輝利、張娟、趙軍濤、郭憲瑞、于廣軍、周陽、張宏軍

作者簡介：于立強，石家莊市農林科學研究院趙縣實驗基地，副研究員，研究方向為小麥育種；周陽（通信作者），中國農業科學院作物科學研究所，研究員，研究方向為小麥遺傳育種；張宏軍（共同通信作者），中國農業科學院作物科學研究所，研究員，研究方向為小麥分子育種。

文章來 源 ： 于立強, 李輝利, 張娟, 等. 節水高產抗寒耐鹽堿小麥品種輪選 103 及其育種技術[J]. 科技導報, 2025, 43(19): 63?68.

內容為【科技導報】公眾號原創，歡迎轉載
白名單回復后臺「轉載」

《科技導報》創刊于1980年，中國科協學術會刊，主要刊登科學前沿和技術熱點領域突破性的研究成果、權威性的科學評論、引領性的高端綜述，發表促進經濟社會發展、完善科技管理、優化科研環境、培育科學文化、促進科技創新和科技成果轉化的決策咨詢建議。常設欄目有院士卷首語、科技新聞、科技評論、專稿專題、綜述、論文、政策建議、科技人文等。