蚕豆赤斑病抗性育种与应用

2015-03-26

蚕豆是重庆市第二大冷季作物，常因赤斑病的流行导致大面积减产，长江流域蚕豆赤斑病年平均发病率高达30%，产量损失超过30%，严重田块甚至绝收，病害之重严重制约蚕豆生产，因此，开展蚕豆抗赤斑病育种及抗逆栽培研究对促进重庆市蚕豆产业发展具有重要意义。“蚕豆赤斑病抗性育种与应用”项目针对重庆市蚕豆赤斑病高发频发的现状，采用抗病育种与抗逆栽培相结合，进行种质资源和栽培技术创新，历经十余年研究，攻克了蚕豆抗赤斑病育种与抗赤斑病栽培的技术难点，在蚕豆育种、栽培及病害防控领域取得重大突破。创新育成国内首个抗赤斑病蚕豆新品种“通蚕鲜8号”，发明抗赤斑病栽培技术、快速检测农作物最优播种密度方法和蚕豆高效杂交育种技术。该项目由重庆市农业科学院主持完成，获国家技术发明专利4项，发表相关研究论文8篇，主要完成人有张晓春、张继君、杜成章、王学军、宗绪晓、李艳花、陈红、杨明、孟鸿菊、胡斯刚、刘帮银、马培云、武海燕、李大银、郭安、罗成远、邓世友、刘水泉、何显伦。

一、主要技术创新

1．育成国内首个抗赤斑病蚕豆新品种“通蚕鲜 8 号”，创制一批抗性材料

“通蚕鲜 8 号”是以优良亲本“97035”和“Ja-7”有性杂交，按系谱法纯化自交，历经十二年选育而成。“通蚕鲜 8 号”的育成成功解决了重庆市因赤斑病发生与流行制约蚕豆高产的瓶颈问题，该品种于 2013 年 5 月 20 日通过重庆市农作物品种审定委员会鉴定（渝品审鉴：2013002），是首个在重庆市鉴定的蚕豆品种，也是国内首次针对蚕豆赤斑病选育的抗性品种，是重庆市蚕豆生产主推新品种。该品种综合农艺性状好，丰产性好，稳产性强，抗病性突出，一般比本地品种增产 30%以上，是一个高产抗病、特别适合鲜食的蚕豆新品种，尤其适合重庆市冬季稻闲田和林下高湿的生态环境种植。新品种的推广应用引领了长江流域蚕豆抗逆高产育种方向，促进长江流域蚕豆生产上新台阶。

应用“通蚕鲜 8 号”与高抗赤斑病的蚕豆种质 D2008-3-35 进行杂交、回交，得到 20 个抗病株系，其中高抗1个，抗6个，中抗13个，丰富了赤斑病抗性种质。

2．发明抗赤斑病栽培技术，创新稻茬免耕蚕豆马铃薯栽培模式，利用生物多样性原理进行赤斑病综合防控，解决了重庆市冬闲田难以利用的问题，降低了农药使用，改良了土壤，种植经济效益大幅度提升

蚕豆与马铃薯间作使单位面积上弱抗赤斑病的蚕豆植株密度降低，从而减缓了赤斑病传播蔓延的过程；蚕豆马铃薯间作系统中，蚕豆株高比马铃薯大了近一倍，使蚕豆与马铃薯之间形成了“通风道”，有效地降低田间空气湿度，缩短蚕豆植株、叶片上的露珠滞留时间，从而减轻发病程度；蚕豆赤斑病不会危害马铃薯，实行多样性高矮间作后，以马铃薯作为屏障，阻碍赤斑病菌的传播，从而减轻病害，赤斑病的防控效果显著。新技术利用生物多样性原理进行赤斑病综合防控，减少了农药化学污染，对食品质量安全和环境保护有重要意义。

实施本技术后，蚕豆的单位面积产量比单作提高近1倍，其株高较单作时显著降低，单株有效荚数显著上升。这说明，间作改善了蚕豆行间的通风光照条件，改善了蚕豆的农艺性状，有利于豆荚的形成，这是提高蚕豆产量的关键性因素。蚕豆与马铃薯之间形成的“通风道”使蚕豆的生长始终都处于“边界效应”中，因此产量较单作增加显著。另外，蚕豆作为用养结合的农作物，生长期间能显著提升土壤的肥力，增加有机质含量。

3．发明2套蚕豆杂交育种方法，大幅度提高育种效率

两种高效蚕豆杂交育种方法都是用镊子将花瓣夹住一次全部拔出，进行蚕豆杂交时去雄速度快，不会损伤柱头；母本花的柱头外露，便于授粉；去雄后，母本花朵无花瓣和花药，不诱蜜蜂、蓟马等昆虫，无须采取隔离措施，授粉后不存在采用隔离措施对母本花造成二次损伤等弊端，因此工作效率比传统方法高出2倍以上，杂交结实成功率比传统方法提高近 1倍。此外，该方法无需要用手捏住花尊，花瓣一次拔除去雄成功率较高，不存在子房受损的情况。高效蚕豆杂交育种方法的发明对提高蚕豆杂交育种工作效率具有重要意义

4．发明快速检测农作物最优种植密度方法，具有操作简单、用地少、精度高等优点。

将农作物播种在同圆心分布的多个圆环或圆弧上，与常规田间密度分级水平数量少的试验方法相比，作物密度分级的水平数量较多，各水平间密度梯度差异小，检测作物最佳密度更精确。采用同圆心分布的多个圆环或圆弧作为农作物播种的分级水平梯度，通过每个圆环或圆弧上的农作物产量与对应该单个圆环或圆弧区域的面积之比，选取单位面积产量最高的圆环或圆弧区域内的播种密度作为该农作物的最优播种密度。与常规田间密度分级水平数量过多的试验方法相比，该方法具有田间用地少、操作难度小、误差较小等优点，解决了传统方法占地多，田间操作难度大、误差大、不能精确作物最佳密度等问题，对加速新品种配套技术集成具有现实意义。

二、推广应用情况

2009～2010 年在重庆市 9 个区县试验示范“通蚕鲜 8 号”17.7 万亩，测产验收平均亩产鲜荚1005Kg，比对照综合平均亩增产鲜荚 271Kg，增产幅度 36.9%；2011～2013年在渝、贵、苏、鄂等地试验示范“通蚕鲜 8 号”145.6 万亩，测产验收平均亩产鲜荚 1066Kg，比对照综合平均亩增产鲜荚 265Kg，增产幅度 33.1%。“通蚕鲜 8 号”的试验、示范以及推广应用大幅度提高了渝、贵、苏、鄂等地区的蚕豆鲜荚单产水平和总产量，2009～2013 年共计增收蚕豆鲜荚 38891.2 万 Kg，新增总产值 86175.6 万元，其中近三年累计新增总产值 76445.4 万元。

项目成果使重庆市及周边省市蚕豆加工企业获得稳定的优质蚕豆供应保障，降低了生产成本。作为用养结合的农作物，蚕豆生长期间能显著提升土壤的肥力，增加有机质含量。该成果提高了实施区域的蚕豆生产水平和科技含量，同时由于新品种对赤斑病的较强抗性，减少了农药用量，降低了环境污染，对食品质量安全和环境保护有重要意义，进一步的推广应用将对促进长江流域以及西南地区农业和农村经济的发展以及社会主义新农村建设起到很好的推动作用。

项目负责人简介

张晓春，硕士，研究员，重庆市农业科学院特色作物研究所所长。毕业于西南农业大学植物保护专业。重庆市粮食生产突出贡献农业科技人员，重庆市“三农”呼叫值班专家，重庆市品审会油菜专委会副主任委员，重庆市政府采购评审专家、重庆市农技系列高评委。长期从事抗病育种、技术研制与示范推广工作。主持或参与国家、市级自然基金项目和攻关推广项目21项。育成通过省级审定（技术鉴定）的新品种（新材料）7个，获农业部植物新品种权3项。在《大豆科学》、《农业科技通讯》等期刊上发表论文14篇。曾获全国农牧渔业丰收三等奖1项，重庆市科技进步二等奖1项、三等奖2项。