大豆育种

第一节 国内外大豆育种概况

1.1 表 1 世界大豆生产概况

美国 巴西 阿根廷

中国 印度 合计

总产名次比例%

单产 t/hm2

面积 :

亿亩

1

34.0

2.30

0.64

2

28.0

1.92

0.53

3

18.0

2.23

0.34

4

9.0

1.38

0.17

5

4.0

1.00

0.08

93.0

1.89

1.2. 大豆的用途：为世界提供 30% 的脂肪和60% 的植物蛋白。在中国、东亚的传统食品有

豆腐类，酱 酱油类，直接食用，榨油 豆饼 豆粕，深加工产品（色拉油、浓缩蛋白、分

离蛋白、磷脂、异黄酮、维生素 E 、多肽）， 大豆柴油等。

1.3. 繁殖方式与品种类型 自花授粉作物 天然异交率小于 1% ，一般 0.1

%-0.6% 品种的进化类型和生态类型

2.1. 中国大豆品种 ( 栽培品种 ) 区划 I. 北方一熟制春大豆品种区 ( 东北 \ 华北 \ 西北 3 个亚区 ) II. 黄淮海二熟制春夏大豆品种区 ( 海汾 \ 黄淮 2 个亚区 ) III. 长江中下游二熟制春夏大豆品种区 IV. 中南多熟制春夏秋大豆品种区 ( 东部 \ 西部 2 个亚区 ) 西 : 四川 \ 重庆 , 东 : 湘赣浙闽粤北桂北 V. 西南高原二熟制春夏大豆品种区 VI. 华南热带多熟制四季大豆品种区 集中产区 ( 总产量 ) ：东北（ I-1 ） 54% 黄淮海 (II-2) 27% 长江流域 (III) 12% 合计 93%

2.2. 中国育种进展 育成品种数 :

产区 1923-1950 1951-1970 1971-1990 1991-1995 计东北 17 70 187 46 330

黄淮海 2 23 128 37 210

南方 1 8 75 27 111

合计 30 101 410 110 651

重要改良性状 :

产量能力（ 3000-4500kg/hm2 ）、 , 适应能力 ( 生育期、结荚习性、抗倒伏性、叶形、抗病性、抗虫性、抗旱性、耐盐性、根系类型、抗裂荚性等）品质性状等

第二节 大豆育种目标与主要性状遗传 1. 育种目标 总的提法 : 稳产、高产、优质 1.1 产量表现的矛盾组成 : 适应能力和产量能力 1.2 稳产性和适应性 稳产性由品种的适应能力性

状所决定 , 适应能力性状的产生是由生态条件长期作用而形成 , 适应性好稳产性就好。稳产性的表示方法 : 变异系数 \ 回归系数 \ 变动指数。

稳产性与适应性不一致的情况 ? 为什么把稳产放在第一位？生态条件对产量的

影响重大，最好年产量是最坏年 1.7 倍 , 仍在靠天吃饭

适应稳产性状及其与生态条件的对应关系 :

生育期 ( 光照、温度），结荚习性（降水量及其分布）抗倒伏型（光照与肥力 ), 叶大小（光照与肥力 ), 根系类型 ( 土壤中水分养分层次分布 ), 抗病性 ( 病源 ), 抗虫性 (害虫 ), 抗裂荚性 (相对湿度 ), 生理抗性 ( 土壤及空气中的生理有害物质 ).针对上述性状的育种统称为生态育种 .

1.3. 产量能力 ( 高产性能 \ 产量潜力 ) 性状 :库 ,源 ,流 3 个方面 .库包括库的量和质 ( 量是指子粒产量因素 , 质是子粒化学品质 ).源 :干物质生产能力或生物产量能力 . 流 :转化效率 ,经济系数或收获指数 .(子粒产量 / 生物产量 ). 目前最高的产量潜力为 5965公斤（新疆）。称为产量能力育种或生理育种 .

1.4 品质性状 . 与适应能力和产量能力不是一个层次，而是产量能力之下“库”的组成部分，与产量因素的量构成一对矛盾。在品种总的固定能量相同时，产量和品质成反比。品质性状中的脂肪含量与蛋白质含量也成反比。两者的一般含量为20% 和 40% 。称为品质育种 .

2. 主要性状遗传和选择世代2.1. 生态适应性状 都是由少数基因控制的性状： 生育期 \ 结荚习

性 \ 抗倒伏性 \ 叶大小 \ 根系类型 \ 抗病性 \ 抗虫性\ 生理抗性 \ 抗裂荚性。一般可在 F2代进行选择。

利用 F1杂种优势预测组合优劣的可能性？2.2. 产量能力性状 都是由多个主基因和微效基因控

制的，早期世代的遗传力低，一般在 F5代选择。2.3. 品质性状 处在上两者之间 , 蛋白质含量遗传存在母本效应。种胚世代测定法和植株世代测定法。 P和 O含量在早期世代已较高，可在 F3代进行选择。

3.细胞遗传 大豆二倍体 2n=40, 四倍体 2n=80,两者杂交未能获得三倍体 , 在 ms1ms1后代中发现过三倍体 . 非整倍体有单体 \三体 \双三体 \ 四体等 .

4.基因组与分子标记 (1). 遗传图谱 (基因图谱 ),基因定位和图位克隆基础 .

目前国际上已有 1845 个标记 , 中国 452 个标记 .

(2)基因的分子标记和定位 , 对 40 个性状 QTL.QTL的数量与基因数显示出一定关系 ,但有例外如抗玉米螟和大豆孢囊线虫病多达 16-20 个 (11-12 个 )..成熟期 10(7), 倒伏性 10(5), 裂荚性 5(3), 叶长 6(4),叶宽 10(4), 蛋白质和脂肪含量为 32(18),24(13), 亚油酸和亚麻酸含量同为 3(3).但产量仅为 4(2)?

没有考虑到性状 (基因 )间的互作和影响 .控制基因 \ 影响或间接控制基因 ).

第三节 大豆种质资源的研究和利用 1. 大豆的分类 1.1 植物学分类 (基础学科 ): 豆科 ,蝶形花亚科 , 大豆属 ,Clycine亚属 ( 产于澳洲等地 , 多为多年生野生种 ) 和 Soja亚属 ( 东亚野生豆 \ 栽培品种 ).全国 7000份野生豆

1.2. 大豆品种分类 ( 应用基础学科 )( 进化分类和生态分类 ), 目的是为育种和栽培实践服务 . 应更细化 . 分清性质是前提 .与植物学分类不同 .

1.2.1. 进化分类系统 : 主要进化性状 ,株高蔓生性、茎粗、伸长节位、叶长宽、叶柄长度、百粒重、小区产量。可分为：蔓生野生豆、直立野生豆、半野生豆、半栽培豆、栽培豆。各 I ， II ， III ，IV ， V ， VI……

1.2.2. 栽培大豆品种分类系统 :

(1) 生态性状分类 (2) 产量能力性状分类 (3) 品质性状分类

2.野生资源和栽培资源 2.1.野生大豆资源与进化分类 一年生野生大豆 分布于

东亚的中国、俄罗斯、朝鲜、日本等。中国除广东、青藏以外豆油分布，已搜集到年 7000余份 , 小粒、高蛋白、多荚性是其特点。与栽培大豆容易杂交结实，目前有些育种者重视用野生大豆拓宽栽培大豆遗传基础，已选育出较高产、小粒、蛋白质含量较高的小粒豆品种。多年生野生大豆虽然有难得的抗锈病、黄化花叶病、百粉病抗源，也有抗旱、碱、冷特性，但由于与栽培大豆杂交不孕和不结实问题，暂时还不能利用。

2.2 世界各地和中国各生态区大豆栽培品种的特点

2.2.1 世界各地 : 自北半球高纬度的瑞典到赤道 ,再到南半球 ,均有能适应于当地条件的大豆品种。北美洲的美国和加拿大和南半球的巴西、阿根廷的品种多是典型的无限性品种，分枝较多，茎上下部粗细和叶片差异明显，较高大，有韧性，荚的分布均匀，油分含量较高，适于机械收获。日本和朝鲜半岛的品种则多为有限型品种，短分支多，茎上下粗细和叶片大小差异小，较矮，茎强度大而韧性差，蛋白质含量较高。

2.2.2 中国各生态区品种特点 :

I. 东北 , 一年一熟 , 北短光性弱而南强 , 生育日数 90-150d., 北无中亚南有限 ,丰产 , 品质好 , 是世界著名产区 .II.山陕中北部黄土高原 , 多无限分枝多、耐旱、抗孢囊线虫资源。III. 黄淮地区的地区夏大豆早熟、有限型多、丰产性好、产量 / 生育期比较高，抗性资源丰富。 IV. 长江流域夏大豆 春夏秋大豆类型多，蛋白含量高，有限型多。后期耐高温多湿气候。

2.2.3 育成品种种质拓宽的重要性 遗传基础狭窄：

中国 日本 北美1923-1995 1950-1988 1947-1988

育成品种数祖先品种数国外祖先品种贡献率达 50%时的祖先亲本数贡献率达 80%时的祖先亲本数平均占有祖先亲本数字平均实际包含的祖先亲本数

651 86 258

339 74 80

47 16 80

35 18 5

190 53 33

0.53 0.86 0.32

3.79 3.20 6.7

3. 大豆资源的搜集、鉴定、保持、创新与利用

3.1搜集 1) 方向 : 与本地生态类型相似地区 ,2) 数量每份 200-300粒 ,3)记载地点、自然情况、栽培条件、特点、来源等， 4 ）编号。

3.2鉴定 1) 第一年田间种植 ,观察记载主要生态性状和植物学性状 ,淘汰重复材料 , 有变异材料采取单株收获后进行纯化……第二年按生育期早晚顺序种植 ,继续记载主要生态性状 ...以后有条件时可进行产量鉴定(按生育期分组鉴定 ), 抗性鉴定等 .

3.3保持 各地品种资源统一在国家资源库保存 ( 栽培品种 2.3万份 \野生大豆 0.7万份 ), 有条件的省市农科院或大学都有保存 .每隔一定年限再进行繁殖 \保持 .

3.4创新 1)确定方向 (早熟 \丰产 \ 抗性 \品质 ),

2)选择材料 (都具备所需性状 , 其它主要性状也较优良 )3)杂交与选育 (按既定方向选择 ,可淘汰不良组合 ,保留优良组合继续选择下去 .

3.5. 在育种中的利用 :1)地方品种 ×地方品种 2) 育成品种 ×地方品种或反交 ,3) 育成品系 ( 种 )× 育成品系 ( 种 )这里体现了直接利用地方品种资源转变为利用杂交方法创造的资源的过程 .

第四节 大豆育种途径和方法 1.家系品种选育的一般途径步骤 1) 产生具有目标

性状遗传变异的群体 2)将群体进行天然杂交 ,从中分离出优良个体 (F2-F4)并衍生为家系 (F4-F6),3) 产量和主要生态性状鉴定 ,选拔优异家系 ,4) 繁殖种子 ,审定与推广 .

2. 自然变异选择育种 : 一般在主要推广品种田间发现变异单株 ,也有在原始材料中发现变异株而传下去 .选择的原则 : 主要生态性状和丰产性及品质

3.杂交育种 是各个时期最主要育种途径 , 比例趋大 1)亲本及杂交方式 : 目前一般主要为优良品种 ( 系 )

× 优良品种 ( 系 ), 比早期地方品种间杂交进步 2)后代处理方法 :

①系谱法 : 单株传 , 适用于两亲本生态性状差异较小的组合 . 容易分辨 . 海南 :全系统随机系普法 .

②单子传法 (SSD,Single seed descent)摘荚法 .时鱼分离大的群体 ,延长一代 , 不一分辨 .

③混合法 (bulk method) 和集团法 (mass method)

④早代测定法 (early generation testing),麻烦 , 量小

⑤回交育种 , 单个基因的转育 ,4-6代 ,96.9%-99.2 % 回交亲本的种质 . 产量能力下降

4.诱变育种 (突变育种 ) 改变性状 : 生育期 \株高 \抗性 \ 品质 . 以分子 (基因 )突变为主 .

4.1 物理诱变 射线 60Co r,X, 热中子流等照射种子 ,剂量 : 60Co r-射线位 1.5-2.5万伦琴 .

4.2 化学诱变 , 秋水仙素诱发多倍体 ,很少成功 . 用于大豆的主要有甲磺酸乙酯 (EMS)\硫酸二乙酯DES

亚硝基乙基脲 (NEH), 抗生素 :平阳霉素 .

4.3基础材料 优良品种 \杂交后代 ,500-2000粒种子

4.4 选育 :处理种子所长成的植株为 M1代 , 一次为 M2 、 M3 、 M4… 其它同一般选育过程。

5 。群体改良与轮回选择 5.1 目的 : 为创造具有丰富遗传变异的群体 , 积累尽

量多的有益基因 .

5.2 方法 : 多个亲本的互交 .互交技术 , 一是人工杂交 , 而是利用雄性不孕系进行天然杂交 .人工杂交是单交、双交、连续复交

1 2 3 4 5 6 7 8

F1 F1 F1 F1

F1 F1

F1 5.3轮回选择 :选择后

代中最优良单株杂 F2 交 ,后进行选育

6. 分子标记辅助选择 (MAS)

6.1 定义 : 就是将与育种目标性状紧密连锁或共分离的分子标记用来对目标性状的追踪选择 .

6.2 优缺点 : 是从常规表现型选择向基因型选择发展的一种选择方法 . 能从早代有效鉴定出目标性状 , 缩短育种年限 .但目标性状的遗传率太小 ,QTL 的检测能力下降 ,MAS 的效率也下降 .

第六节 大豆育种试验技术 1.杂交圃 母本穴播 (60厘米穴距 ),父本条播 ,

错期？ 2.F1代培育圃 15-20厘米点播，去掉伪杂种 3.F2代选择圃 每株 1-2行， 2粒点播，留 1

株 4.F3代选择圃 同上 5.F4代选择圃 同上 多为单株（少量系统） 6.F5代选择圃 多为系统（少量单株）

7.F6代或 F7代选择圃 同上 8.鉴定圃 (2 年 ) ， 4行区， 3 次重复，

随机区组 以上 (1--8)行长均为 4.5--5米 9. 区域试验 (2-3 年 )行长 10米 10. 生产试验 (1-2 年 ), 大区对比 11. 品种审定

第七节 大豆种子生产技术 7.1 四级种子生产制度 1. 育种家种子 (breeder seed) 审定时提供的原 时种子 ( 白色标签 )

2. 原原种 (pre-basic seed),上繁殖而来 ( 白色标签 )

3. 原种 (basic seed)上繁殖的第一代种子 (紫色标签 )

4. 良种 (certified seed)上繁殖的第一代种子 ,至节用于

大田生产 (蓝色标签 )

7.2 育种家种子的获得方法 : 单株选择圃 , 株行圃 , 混繁圃

7.3 . 种子生产主要措施 1.建立种子田 2. 土地选择 3.播种 :精量微偏稀 4.田间去杂去劣 5.防除病虫害杂草 6.收获 :机械收获 , 种子水分含量 14-15%

为宜 7.储存 : 水分 13%以下 ,低温低湿保存

7.4. 种子质量检验 1. 质量标准 :纯度 99-100%, 净度 97-100%, 发芽率 :90%以上 , 水分 :13%以下 2.检验程序 : 1)取样 :1公斤 ,取样点均匀分布 2)纯度检验 :田间检验 和 室内检验 3)发芽率及生活力检验 :200粒 , 分 4 组 ,置

于 3层浸足水的吸水纸或脱脂棉上 ,20-25oC,8d.后计发芽率 ,3-5 天计发芽势 .

活力测定 :(1)出苗后 3 天 ,3-4厘米高的壮苗率

(2)老化法 :41oC,100%湿度处理 3-4d.后测定发芽率 . ( 3) 四唑法 :无活力种子被染色

4)夹杂物 : 100克样品 ,去掉完整有活力种子( 目测 )以外的所有杂物

5) 种子水分检验 : 不超过 13%,电子种子水分测定仪，烘干法： 105oC,3-4 小时。