本发明涉及谷子品种选育技术领域，尤其涉及抗旱优质谷子的选育方法。
背景技术：
华北夏谷区是谷子生产的重要集散地，干旱是影响当地农业的瓶颈之一，而且随着旱情逐年加重的趋势严重制约了当前农业的发展。谷子抗旱性强，随着育种水平的提升和推广力度的加大，高产品种、优质品种、抗旱品种正在被人们所认识，但由于干旱、病害等不利因素的影响，谷子品种的产量潜力远未能发挥出来，谷子平均单产仍不高，产量潜力仍很大。
多年的研究表明，不同谷子品种的抗旱性差异明显，关于谷子的抗旱性研究，多数集中在萌芽期和苗期的抗旱性研究上，用成活率或受抑制的程度来评价，适合大量材料的基础性研究，但不涉及产量问题，而实际生产中，产量是至关重要的。另外，不同生育期谷子的抗旱性能往往不同，对于各个生育期即全生育期抗旱性研究才符合实际生产需求，但全生育期抗旱性鉴定，因周期长，对设施要求条件高，工作强度极大，限制了其研究与发展，而干旱往往会影响谷子的各个生长阶段，只有选育全生育期抗旱性强的品种，才能易被农民接受。再者，随着人们生活水平的提高，对谷子的品质提出了更高的要求，除了食味品质、外观品质以外，营养品质日益引进人们的极大关注。
技术实现要素：
为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种抗旱优质谷子的选育方法，通过水旱平行选择与系谱法相结合的连续定向选育方法，明确各选育世代的性状筛选标准，以选育出在综合性状方面均表现优良的基础上全生育期抗旱、营养优质的谷子品种。
为实现上述目的，本发明提供的抗旱优质谷子的选育方法，采用水旱平行选择与系谱法相结合的连续定向选育方法，选育操作及选育标准包括：
f1代：在确定杂交亲本进行杂交育种的基础上，根据标志性状结合双亲的特征特性，鉴定真假杂种，获得真杂种，于成熟期选择真杂种单株；
f2代：采用田间自然鉴定法，对f1代获得的真杂种单株进行抗病性、生育期、株高及产量性状的初选，收获后结合室内考种，加大选择压力，对抗病性、生育期，兼顾抗倒性、株高、出谷率、千粒重性状进行筛选得到优异单株；
f3代：采用密植、人工接种和生育后期人工遮荫喷水的方法创造利于病害和倒伏发生的田间小气候，对f2代选出的优异单株进行选育，以抗逆性、外观品质作为筛选标准；
f4代：将f3代入选单株的株系收获后结合室内考种进行筛选，对株系的抗旱性、高产性、营养品质、食味品质、外观品质进行初选，确定重点组合的目标株系；
f5、f6代：从f5代开始进行连续两代的水旱平行选择，对f4代选出的目标株系进行抗逆性、高产性、食味品质、外观品质、营养品质和水旱条件适应性的多点鉴定，筛选优良株系、单株；
f7代：将f6代选出的株系进行鉴定，确认产量性状、抗逆性、食味品质、外观品质、营养品质的综合性状优良，且全生育期抗旱性强、营养优质的谷子株系，并进行光温反应鉴定，筛选出不敏感的株系，即为选育出的抗旱优质谷子。
本发明的抗旱优质谷子，是指全生育期抗旱性较强，综合性状优良基础上营养优质的谷子品种。本发明的选育方法，通过对杂交种连续七世代的定向选育，采用水旱平行选择与系谱法相结合的方法，低世代进行高水肥条件下的高产性选育，经田间自然鉴定重点进行抗逆性、生育期、株型性状的选育，并根据不同病害发病特点采用密植、人工接种和人工环境相结合方法下进行抗逆性、商品性的强化选育；中高世代在继续进行单株选育纯化的同时，结合室内考种法选育抗旱性、高产性和综合品质较好的目标株系，之后进行水旱平行选择，最后将入选株系在比较试验的同时进行全生育期抗旱鉴定、高产鉴定、抗逆鉴定、品质鉴定，确保新品种抗旱与高产稳产协调统一。本发明的选育方法采用和产量密切相关的抗旱指数来评价抗旱性，可选育出贴近实际农业生产需求的全生育期抗旱谷子，所谓全生育期抗旱指不同生育时期包括萌芽期、孕穗期等各个生育期都具有较好的抗旱性，符合节水农业发展趋势，具有巨大的实用价值，选育出的抗旱优质谷子在种植中能够体现显著优势。
在本发明的选育方法中，对于杂交种连续七世代的各世代性状筛选标准的确定，是基于品种资源的性状变异幅度及遗传力特性，依据谷子不同性状的变异幅度及遗传力指标，确定在f1～f4世代使高产性得以充分表达，在基本稳定的f5～f7世代加大抗旱与高产性的选择，并在各世代中增加相应的农艺性状筛选，以实现抗旱优质谷子的选育。
作为对上述技术方案的限定，所述杂交育种依据性状互补的原则，采用有性杂交的方法，通过田间自然鉴定选择生育期小于100天、抗病性2级以上的真杂种单株。
在丰富多样的品种资源中，均不同程度的分布着符合育种目标要求的性状，在分析亲本材料来源的基础上，依据性状互补的原则，以筛选出的亲本，配制杂交组合。
作为对上述技术方案的限定，所述杂交育种选用的亲本，以目标性状为选择标准，要求亲本材料综合性状较好，不存在明显缺陷；所述目标性状包括抗旱、抗病、高产、优质中的至少一项性状；所述综合性状包括产量性状、农艺性状、经济性状、品质性状、及抗逆性的全部性状。
作为对上述技术方案的限定，所述f2代的初选标准为：田间自然鉴定下抗病性2级以上、生育期小于100天、抗倒性2级以上、株高小于1.8m、出谷率大于75％、千粒重大于2.5克。
作为对上述技术方案的限定，所述f3代的筛选标准为：田间自然鉴定下对主要病害抗性2级以上、抗倒性2级以上、外观品质不低于国家二级优质米标准。
作为对上述技术方案的限定，所述f4代的初选标准为：田间自然鉴定下对主要病害抗性2级以上、抗旱性2级以上，产量不低于国家区试对照、单一营养成分不低于同类品种平均含量，其它品质指标不低于国家二级优质米标准。
作为对上述技术方案的限定，所述f5、f6代的鉴定标准为：田间自然鉴定下对主要病害抗性2级以上、抗旱性2级以上，产量不低于国家区试对照、单一营养成分高于同类品种平均含量10％以上，其它品质指标不低于国家二级优质米标准，足水、限水两种条件产量均超对照3％以上；所述对照为区域试验对照品种或当地主栽品种。
明确杂交种选育各世代的选择标准，以得到优良的选育品种。
作为对上述技术方案的限定，所述水旱平行选择为在足水、限水两种条件下进行对应种植选育的方法。
通过在足水、限水两种条件下对应种植的水旱平行选择，实现干旱条件下稳产，足水条件下高产，贴近实际农业生产，符合当前节水农业发展的需求。
作为对上述技术方案的限定，所述f7代的鉴定选育采用在亚热带田间的自然鉴定法，于冬季繁种，进行光温反应鉴定。
通过田间自然鉴定法对f7代进行鉴定选育，以更利于满足实际农业生产要求。
综上所述，采用本发明的技术方案，获得的选育方法，采用水旱平行选择与系谱法相结合的方法，对谷子杂交种进行连续七世代的定向选育，依据谷子的高产、抗旱以及其它性状的变异幅度及遗传力特性，对不同世代特定选育法与选育性状进行组合，培育在综合性状方面均表现优良的基础上全生育期抗旱性强、营养优质的谷子新品种。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例涉及一种抗旱优质谷子的选育方法。
在丰富多样的品种资源和各单位选育的育种中间材料以及推广品种中，均不同程度的分布着符合育种目标要求的性状，但多数农家品种综合性状(综合性状包括：产量性状、农艺性状、经济性状、品质性状、抗逆性)较差，不易实现高产的育种目标，春谷区的材料往往不能适应当地气候，表现早衰低产，利用难度大，而育种中间材料和推广品种多数综合性状较好。因此确定主要从中间材料和推广品种中选择亲本材料，兼顾其它生态区的优异材料。
亲本材料要求综合性状较好，不能有明显缺陷，初步选择了具有抗旱、抗病、高产、优质(国家二级优质米以上)至少一个目标性状的材料共113份，进行田间自然鉴定和人工控制条件下的鉴定，经过综合鉴定，筛选出31份综合表现突出的材料，再经过营养品质(以赖氨酸含量为主)的测定，最终选出“安2491”、“豫谷1号”、“谷丰2号”、“201075”、“豫谷2号”、“衡8046”等6份1级抗旱材料作为亲本材料，其中，“衡8046”(来自河北省农林科学院旱作农业研究所)是高赖氨酸材料(0.31％)，但是丰产性较差；“201075”(来自河北省农林科学院谷子所的中间材料)赖氨酸含量较高(0.27％)，抗谷锈病、谷瘟病，产量较高；“安2491”(来自安阳农科所的中间材料)，抗谷锈病、谷瘟病，产量较高，赖氨酸含量较高(0.24％)且富含硒(173.78μg/kg)，是一般品种的2.5倍；“豫谷1号”、“谷丰2号”、“豫谷2号”为国家鉴定品种，抗病，米色金黄，食味品质及商品性均较好。6份亲本材料的性状特征如下表(表1)所示：
表1、亲本材料性状一览表
采用水旱平行选择与系谱法相结合的连续定向选育方法，选育操作及选育标准包括：
f1代：在确定杂交亲本进行杂交育种的基础上，依据标志性状结合双亲的特征特性，鉴定真假杂种，获得真杂种，于成熟期选择真杂种单株；
配制杂交组合，聚合优良性状：
在分析亲本材料来源的基础上，依据性状互补的原则，以筛选出的亲本，配制了安2491×衡8046、豫谷1号×衡8046、谷丰2号×衡8046、201075×衡8046、豫谷2号×衡8046、安2491×201075、谷丰2号×201075、豫谷1号×201075、豫谷2号×201075、谷丰2号×安2491、豫谷1号×安2491、豫谷2号×安2491等包括正反交的24个杂交组合；
经温汤去雄，套袋杂交，同年冬季在海南加代，根据苗色、刺毛等标志性状，结合双亲的特征特性，鉴定真假杂种，获得一定数量的真杂种，收获生育期小于100天、抗病性2级以上的组合；
f2代：采用田间自然鉴定法，对f1代获得的真杂种单株进行抗病性、生育期、株高及产量性状的初选，收获后结合室内考种，加大选择压力，对抗病性、生育期，兼顾抗倒性、株高、出谷率、千粒重性状进行筛选得到优异单株；
f2代是大量分离的世代，重点根据田间自然鉴定对抗病性、生育期、株高等性状进行选择，并对产量性状进行粗选，收获后通过室内考种，测量所选材料的出谷率和千粒重，决选出86个抗病性2级以上、生育期小于100天、抗倒性2级以上、株高小于1.8m、出谷率大于75％、千粒重大于2.5克的优异单株供来年继续选择。
f3代：采用密植、人工接种和生育后期人工遮荫喷水的方法创造利于病害和倒伏发生的田间小气候，对f2代选出的优异单株进行选育，筛选具有抗逆性、外观品质优的类型；
f3代创造田间郁蔽，空气湿度大等利于病害和倒伏发生的田间小气候，加大选择压力，选择抗倒性、抗病性强的类型，即对主要病害抗性2级以上、抗倒性2级以上、外观品质不低于国家二级优质米标准，同时也有利于进一步选择商品性。
f4代：将f3代入选单株的株系收获后结合室内考种进行筛选，对株系的抗旱性、高产性、营养品质、食味品质、外观品质进行初选，确定重点组合的目标株系；
f4代从入选家系中选择综合性状突出的单株，将入选单株的株系收获后结合室内考种进一步选择，以主要病害抗性2级以上、抗旱性2级以上，产量不低于国家区试对照、单一营养成分不低于同类品种平均含量，其它品质指标不低于国家二级优质米标准，确定“201075×安2491”、“豫谷2号×201075”2个组合为目标品种选育的重点，从中选出9个重点株系，38个优异单株；优质、赖氨酸含量在f4代(含)以后严格跟踪检测，定向选择，并在出圃后注意监测。
f5、f6代：从f5代开始进行连续两代的水旱平行选择，对f4代选出的目标株系进行抗逆性、高产性、食味品质、外观品质、营养品质和水旱条件适应性的多点鉴定，筛选优良株系、单株；
从f5开始，在继续选择的同时，分别在涉县、易县、衡水对抗逆性、品质(赖氨酸含量)、产量、适应性进行多点鉴定，以主要病害抗性2级以上、抗旱性2级以上，产量不低于国家区试对照、单一营养成分高于同类品种平均含量10％以上，其它品质指标不低于国家二级优质米标准，足水、限水两种条件产量均超对照(对照为区域试验对照品种或当地主栽品种)3％以上，选择优良株系、单株进行下一年的筛选，并按同样标准筛选出f6代株系。
f7代：将f6代选出的株系进行鉴定，确认产量性状、抗逆性、食味品质、外观品质、营养品质的综合性状优良，且全生育期抗旱性强、营养优质的谷子株系，并进行光温反应鉴定，筛选出不敏感的株系，即为选育出的抗旱优质谷子。
筛选出5个株系，基本符合育种目标要求，但不同株系的表现仍不尽相同，经过鉴定，“200475-1”、“200475-5”、“200475-10”抗旱性表现较好，“200475-1”、“200475-9”、“200475-10”赖氨酸含量较高，在品质方面综合表现较好。
为了避免试验误差造成优良品种的丢失，将这5个株系全部收获后冬季在三亚繁种，进行光温反应鉴定。鉴定结果如下述系列表(表2、表3)所示：
表2、不同株系全生育期抗旱性鉴定结果
表3、不同株系品质鉴定结果
将筛选出的株系与其它新品种(系)在拟推广区域进行多点大面积种植试验，区域设置按降水量划分，即在降水较多的区域设置足水产量比较试验，在降水较少且无水浇条件的地点设置干旱产量比较试验，通过对不同株系进行多点试验，对参试株系的产量、品质等进行进一步检测，进一步利用田间自然鉴定最终决选出符合育种目标的新品种(系)。
利用“200475”的5个株系及选育过程培育的其它新品种(系)共同以国家区试对照品种“冀谷19”为对照，进行了足水条件下的产量比较试验，结果见下述系列表(表4、表5)所示。
表4、新品系产量鉴定结果
由上表可见：“200475-1”、“200475-3”、“200475-10”较对照均增产15％以上，其中“200475-10”亩产为358.5公斤，较对照“冀谷19”号增产24.84％，居参试品种第1位。
表5、新品系抗病性鉴定结果
同时在河北省农业科学院旱作研究所(即旱作所)及太行山区的涉县、平山、易县共4个地点对“200475”的5个株系进行多点试验，对参试株系的产量、赖氨酸含量等进行进一步检测，检测结果如下表(表6)所示：
表6、同株系多点品质、产量鉴定结果
通过多点试验筛选出适宜山区生态条件的株系“200475-10”，本年度4地平均产量337.8kg/亩，居第2位，综合性状较好，在足水条件下高产，在干旱条件下丰产，表现出较好的高产和适应性，且赖氨酸含量较高。
经上述多点试验、鉴定，决选“200475-10”为选育出的抗旱优质谷子品系，参加明年的国家区域试验。
实施例二
本实施例涉及对实施例一得到的选育品种主要性状的鉴定。
为确保品种的优异性，委托权威机构对抗旱性、抗病性、营养品质进行鉴定，按照国家对品种的管理办法进行审(鉴)定或登记。
(1)区域试验产量鉴定，鉴定结果如下表(表7)所示：
表7、全国谷子区域试验产量汇总结果
由上表可见，本发明的选育品种两年平均亩产320.9kg，较对照“冀谷19”增产6.33％，居所有参试品种第2位。
通过国家谷子品种鉴定委员会鉴定，将选育出的谷子品种定名为“衡谷11号”，综合了各自双亲的优点，达到了育种目标的要求。
(2)抗旱性、抗病性
委托中国农科院作物所对谷子品种“衡谷11号”进行全生育期的抗旱性鉴定和抗病性鉴定。
“衡谷11号”抗旱指数为1.260，本试验实施及指标采用河北省地方标准“谷子抗旱鉴定评价技术规程”(db13/t1753-2013)，以“冀谷19”做为对照。依据此标准，谷子品种“衡谷11号”全生育期的抗旱性达到了“1级”(抗旱性极强)的标准。
国家区域试验的对照种“冀谷19”，进行24点次自然鉴定，“冀谷19”表现1级高度耐旱，经采用全生育期三段反复干旱法鉴定，“冀谷19”为1级高度抗旱类型，由中国农业科学院用阶段反复干旱法鉴定为1级耐旱。经过对谷瘟病、谷锈病的抗性进行了重复接种鉴定，结果表明，“衡谷11号”均达中抗以上水平。
(3)赖氨酸含量检测
对“衡谷11号”进行赖氨酸检测，结果表明赖氨酸含量为0.307％，经查新夏谷区育成品种中未见高于本品种的报道，该品种属夏谷区的高赖氨酸品种，与此前的选育结果相吻合。
(4)品质鉴定
“衡谷11号”米色鲜黄，米色一致性上等，煮粥香粘省火，在全国优质食用粟评选中被评为“二级优质米”。
(5)区域适应性
经国家区域试验鉴定，全国两年23点次区域试验18点次增产，增产幅度为0.4％～23.04％，增产点率为78.3％。
(6)太行山区旱地产量表现
先后在涉县、永年、易县、平山的旱地条件下进行试验，“衡谷11号”表现出较好的稳产丰产性，平均亩产264.2kg，较对照“冀谷19”增产36.7kg/亩，增幅达16.4％，深受当地种植户欢迎。太行山旱地产量鉴定结果见下表(表8)所示：
表8、太行山旱地产量鉴定结果
选育得到的谷子品种“衡谷11号”，全生育期的抗旱性达到了“1级”、赖氨酸含量0.307％，夏谷区育成品种未见高于本品种的报道。
对比例
根据河北省旱地众多、旱情逐年加重的实际，为使谷子在旱作农业区粮食生产中发挥更大的作用，确定了主攻抗旱，兼顾优质、多抗的育种目标。围绕育种目标，筛选目标性状亲本，依据性状互补的原则，采用有性杂交方法聚合各优良性状，同时根据其它性状的遗传特点，分世代进行连续定向选择，使后代逐步向符合育种目标的方向发展。
在杂种1代鉴定出真杂种的基础上，根据各性状的遗传特点，从f2代开始进行抗旱性选择，干旱条件下，重点对叶片萎蔫程度、相对株高、穗部谷码发育情况、结实性进行选择。
f1代：根据苗色等标志性状，结合双亲的特征特性，鉴定真假杂种，38个杂交组合均获得了一定数量的真杂种。
f2代：干旱条件下重点对抗旱性进行了选择，根据后代群体抗旱性和综合性状表现，淘汰了11个表现差的组合，在剩余的27个组合中，选出抗旱性强、综合性状突出的单株218个，收获后通过室内考种，从结实性和籽粒饱满程度两方面对抗旱性进行进一步选择，淘汰出谷率低于75％、千粒重小于2.5克的单株，决选出116个优异单株供来年继续选择。
f3代：加大选择压力，进行谷锈病、谷瘟病接种鉴定，经过严格鉴定选择，11个组合被淘汰，剩余的16个组合中共入选单株303个。
f4代：对抗旱性、高产性、营养品质、食味品质、外观品质进行初选，确定重点组合。与对照相比，发现在前代抗旱性表现较好的株系(穗行)约74％已经不再表现较好的抗旱性，这可能是因为谷子的抗旱性在f2超亲遗传十分明显，误导了抗旱性的筛选。为避免材料的丢失，勉强从中选出了抗旱性相对较好的5个重点株系，选出18个优异单株。
f5代：进行抗逆性、高产性、食味品质、外观品质、营养品质和水旱条件适应性的多点鉴定，筛选优良株系、单株；确定了2个重点株系，从中选出16个优异单株。
f6代：重点对抗旱性、丰产性、抗病性、抗倒性、小米商品性进行鉴定，从中鉴定出综合性状优异的品系“衡201103”，混收部分种子同时，从中选出优异单株15个。
f7代：种植穗行15个。同时混收种子参加水、旱两组谷子新品系产量比较试验，结果表明，其全生育期抗旱性2级，较对照增产2.2％；在水地试验产量较高产对照增产3.8％，表现抗病性好。
经农业部谷物品质监督检测中心检测，小米含粗蛋白11.22％，粗脂肪3.47％，直链淀粉17.14％，胶稠度126毫米，碱消指数4.0，vb16.9mg/kg，赖氨酸0.25％，综合指标达到“冀db/1300b2213-90优质食用粟品质及其检测方法”规定的优质米标准。
因增产幅度较小，且没有突出的特色，该品种最终没能通过国家鉴定。
综上所述，本发明的全生育期选育方法，采用水旱平行选择与系谱法相结合的方法，对谷子杂交种进行连续七世代的定向选育，通过不同世代特定选育法与选育性状的组合，以得到抗旱与高产稳产协调统一、贴合实际农业生产需求，并且在综合性状方面均表现优良的基础上全生育期抗旱性强、营养优质的谷子新品种。