本发明涉及一种小麦育种方法，特别涉及一种快速高效低成本的小麦育种方法，属于农业领域。
背景技术：
小麦是三大谷物之一，是世界上总产量位居第二粮食作物。小麦是中国最重要的口粮之一，小麦生产对我国粮食安全十分重要，产业发展直接关系到国家粮食安全和社会稳定。小麦的单产量和总产量不断增加，品种改良是最主要的科技因素。通过小麦育种创新，培育和生产更多高产、稳产、优质的小麦品种对国家粮食安全和改善民生具有重要意义。然而在20世纪的前20年,转基因技术在小麦品种的选育和商业化利用上还仅仅处于起步阶段。即使是转基因作物中起步早、成效最大的玉米、大豆等粮食作物,主要输入特性也仅限于农药效率改进型的(包括除草剂耐性的ht和抗虫性的bt基因)技术进步,对作物产量的影响主要体现在减少虫害和杂草影响损失,对提高产量的作用有限。如美国农业部资料,美国全国的玉米平均单产2004—2008年比1991—1995年提高了28%,只有3%～4%归功于转基因bt特性,而24%～25%仍归功于传统育种。
小麦育种目前仍以传统育种为主，传统育种存在以下缺点：1、育种周期长。一个品种的育成到推广，从组配杂交，到以后每年种植后代进行选择，少则七八年，多则十几年。2、工作量大。传统育种，需要配制大量组合进行杂交，进行大群体的杂交，杂交后代需要种植足够数量的株行或株系，进行比较筛选。而且育种的周期长，每个阶段的工作量都比较大。3、投入巨大。杂交授粉目前以人工为主，费时费力，杂交后代需要田间或温室种植，需要大量的土地、农业设施。4、育种成功率低。育成一个品种往往需要配置大量的组合，年复一年的进行选择，大群体大面积种植杂交后代，但成功选育到可以推广应用的品种极少。
技术实现要素：
传统育种是目前小麦育种中最有成效的育种方法，但是存在着周期长、工作量大、投入大、成功率低等缺点，为了克服现有传统育种技术的缺点，提高育种效率，降低投入成本，本发明提供了一种快速高效低成本的小麦育种方法。
本发明的目的是缩短育种周期，减少育种投入的人力、物力、财力，提高育种效率。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种快速高效低成本的小麦育种方法，包括以下步骤：
（1）优选亲本，选择性状优良的中心亲本3~5个，其它亲本8~12个；所述中心亲本选自(a)区试中表现突出的新品系，或（b）自己育成的具有优异性状的中间材料，（c）刚审定的优良新品种；
（2）精配组合，组配杂交组合30~60个；
（3）f1代根据田间性状或室内考种结果选择优良组合；
（4）f2代每个组合种植群体200~600株；精细整地、播种、田间管理、田间观察、室内考种；播种方式分为点播和条播两种播种方式，条播测产，筛选重点组合，点播田间选择优良单株或单穗；优良组合的f2代保留多种不同类型的单株；
（5）f3代种植，测产，选择单穗；
（6）f4代种植，进行初级品比试验筛选优良品系，选择单穗；
（7）优良品系f5代参加省级和/或全国区域试验。
优选的，步骤（1）中所述(a)区试中表现突出的新品系包括：984121、954（5）-4、sn5843、山农2149或良星619；
步骤（1）中所述（b）自己育成的具有优异性状的中间材料包括自育的中间材料6125；
步骤（1）中所述（c）刚审定的优良新品种包括国审品种矮抗58。
步骤（1）中所述性状优良的中心亲本来自各类区试中表现突出的参试品系、品种或育种圃中的中高代材料，早选新的优良亲本，早组配组合。
优选的，步骤（2）中所述组配杂交组合采用单交或三交的杂交方式。
优选的，步骤（2）中所述组配杂交组合采用正反交进行杂交。
优选的，步骤（3）中f1测产，评选组合。
优选的，步骤（4）中f2代精细田间观察包括（a）观察和标记抗冻性好的单株，和/或（b）观察和标记抗病性好的单株，（c）观察和标记早熟的单株，（d）改进米尺测量单株，改进的米尺比正常米尺缩短10厘米。
优选的，步骤（4）中选择不同类型的5~20个单株。
优选的，所述f2~f5在水旱两地同时和/或交替培育选择、鉴定。
优选的，所述f2~f5在两个以上地区进行培育选择、鉴定。
本发明的有益效果是：1、缩短了育种周期。按照本发明提供的方法，边测产边选穗稳定性状，在f5代就可以参加省级区域试验，比常规方法早3-4年。2、低投入，低成本。常规方法目前动辄采用数百个亲本，配置数百个甚至上千个杂交组合，本方法每年使用中心亲本3~5个，其它亲本10个左右，组配杂交组合30~60个，大大降低了育种投入。采用传统的系谱法育种，其f2代每个组合的种植群体2000~6000株。本方法f2代每个组合种植群体200~600株，相差10倍左右。后代群体种植小，也节省了育种成本。3、效率高，育成品种的成功率大大提高，自2005年开始作杂交，采用此法进行小麦育种，现已育成了7个小麦新品种和10多个正在参试的小麦新品系。
本发明提供的小麦育种方法的技术要点可概括为四个字：即“精（优）、小、多、早”，或称四字育种法。
一是精（优）：是指优选亲本、精配组合。
优选亲本：是指所选亲本少而精、优中选优，性状过得硬且配合力好。
该方法每年选作中心亲本的数量为3~5个，非中心亲本可稍多，一般10个左右。选作中心亲本的材料通常有三类：一是区试中表现突出的新品系；二是自己育成的具有某些优异性状的中间材料；三是刚审定的某些优良新品种。例如山农28号品种的母本为984121（济麦22的原编号），该品种用作亲本时为山东省小麦高肥区试参试品系，其丰产性和抗病性等都表现非常突出。父本6125为自育的优异中间材料，其早熟性、落黄性等均表现非常好。通过对上述父母本的仔细观察、深入研究后才挑选出来作为亲本的。山农32号等品种的亲本选配也是如此。
现以2005年开始杂交组配组合算起，12年来育成的7个小麦新品种（山农27号、28号、31号、32号和齐民6号、7号、8号）所用的亲本(不分父母本)为例简析如下：
（1）7个品种的亲本之一，均为区试中表现突出的5个新品系。
5个新品系分别是：984121（济麦22原代号）、954（5）-4（青麦1号原代号）、sn5843（山农22原代号）、山农2149（山农17原代号）、良星619（良星77原代号）。上述5个亲本后来均通过省审或国审。
（2）4个品种的亲本之一，均来自1个自育的中间材料。
山农27号、28号、31号和32号的亲本之一，均为自育的中间材料6125。
（3）1个品种的亲本之一为国审品种。
齐民7号的亲本之一为国审品种矮抗58。
通过以上的实例说明，一要尽早发现并启用优异的新品系作亲本；二要自创优异的种质资源材料，也就是说要利用自己创制的优异的种质材料做亲本；三是省审、国审小麦新品种等材料也是一种重要的亲本资源。
精配组合：精配组合是指在优选亲本的基础上，针对中心亲本的性状特点及需要改造的性状，筛选出另一合适的亲本，并依照杂交组配的基本原则，特别是性状互补的原则进行杂交组配组合。所谓精配的含义是说组配的组合不宜多，关键是亲本选配是否恰当，如果亲本选得好、组合组配恰当就有可能育成品种，如果亲本选择和组合配置不合理、不恰当，即使在杂种后代中精心选择多年也不可能育成品种，所以亲本选配是能否育成品种的非常关键的环节。这种精心设计、精准组配的方法，与国内外目前采用的人海战术法，即动用数百个亲本，配置数百个甚至上千个杂交组合的做法有很大的不同。本方法每年使用中心亲本3~5个，其它亲本10个左右，组配杂交组合30~60个。
关于杂交方式，如果双亲的优缺点互补、且满足总体育种目标的要求，一般多采用单交方式。本人主持育成的10多个小麦新品种和正在参试的新品系几乎都是采用此种杂交方式。当然，如果双亲的优缺点互补性未能满足总体育种目标的要求，也可以用三交等方式。
对于某些特别优异的亲本，正反交组合都做有时会有不同的收获。例如山农28号是济麦22/6125，为正交组合，而山农27号则是6125/济麦22，为反交组合，前者是高肥水品种，后者是旱地品种。
精配组合是建立在对亲本精心观察、深入研究后采用的方法，如果对亲本的了解不深、熟悉程度不够，这样组配的组合有可能存在某些缺陷，因此还要对杂种f1代进行仔细观察、鉴定，以便将少数不符合育种目标要求的组合淘汰掉，精选出优良组合。或者对该类组合加以改造。
精配组合的数量虽少，但重点更加突出，有利于研究人员集中精力在少数组合上进行深入观察研究，才可能做到“精雕细琢”，更容易出成果。
本要点的核心，一是优选出好的亲本加以利用。二是配置恰当的组合，也就是说配置容易出材料、出品种的组合。三是组配的组合数量要少而精，而不是多而杂。此法有别于传统的多选亲本、多做组合广种薄收的做法。相比之下，此法属于精耕细作、精准育种的方法。
二是小:是指f2代的种植群体小，育种工作量小。
据蔡旭主编的《植物遗传育种学》介绍，小粒禾谷类作物（小麦、水稻）采用传统的系谱法育种，其f2代每个组合的种植群体2000~6000株。本方法f2代每个组合种植群体200~600株，相差10倍左右，为小群体育种法。该方法f2代的群体虽小，但整地、施肥、播种及管理等要求更严、更规范，对田间单株的观察、记载和室内考种更细致。譬如从f2代选抗冻性好的单株，除了通常要记载某一个组合的抗冻性外，此法还要对抗冻性好的单株（叶片未受冻害或极轻）单独标记，如在抗冻性好的单株叶片上涂红油漆或旁边插木棍标记（在抗冻性表现最明显的越冬至返青期前），收获单株时旁边有无木棍是一个非常重要的选择标准，有木棍的表示抗冻性好；若选抗病好的单株，除了一般的抗病性记载外，对抗病性好的单株则要挂牌标记。同样选早熟的单株也是挂牌标记的。又如矮杆单株的选择，一般育种圃单株的株高要比大田种植的品种矮10厘米以上。譬如育成品种的株高为75厘米，则在f2代选种圃中选择65厘米或以下的单株，因为在选种圃稀薄条件下植株会变得更矮，一旦进入大田种植后，株高会增加10厘米以上。为此我们用于测量株高的米尺也进行了改进，比正常米尺缩短10厘米，即10厘米处为0厘米，株高70厘米实际为60厘米。
由于f2代的种植群体小，所以全部育种工作量也变小了。
本要点是：与大群体育种法不同，此法属小群体育种法，f2代种植群体小，但种植更规范、观察记载更仔细，且工作量小。
三是多:是指f2代选留单株类型多，育成品种的类型丰富。
f2代是杂种分离最大、分离类型最多的世代，也是选择优良单株最关键的世代。所以在f2代要多选类型，将不同类型的优异单株分门别类的保留下来，这样就可能在同一个组合里选出不同类型的优良品系，从而育成类型各异的新品种，以避免其他类型的优系淘汰掉。
譬如从6125/济麦22的组合我们选择长芒、多穗型、中高杆类型的单株，育成了旱肥地小麦品种山农27号。同时选择顶芒、中大穗、中矮杆类型的单株，则育成了高肥水小麦品种山农31号。该组合f2代选留单株的类型较多，共计18个单株，育成了2个品种。对分离相对较小、类型较少的济麦22/6125组合，f2代仅选留了6个单株，育成了山农28号一个品种。
本要点是：对分离大、类型多的组合，应多选不同类型的单株，不拘一格留优材。一般分离较大的f2代组合，每个组合选留15-20个单株，分离相对较小的组合选留10个单株左右。此法与典型的系谱法杂种二代每个组合选留数十个甚至几百个单株相比，选株的数量并不多，但选留的类型多，育成不同类型品种的几率要大。
四是早:可归纳为四早。即早选配、早测产、早升级、早参试。
早选配即早选亲本、早配组合，譬如在各类区试中发现表现突出的参试品系、品种或育种圃中的中高代材料，均可选作为亲本，并尽早组配组合。如山农27号、28号、31号、32号、齐民6号、7号、8号及山农8355、14号、15号等10个品种，其父母本之一均是在省级区试中表现突出的新品系，或优良的品种等材料作亲本的。
早测产即f2、f3代就开始测产。一般是将f2代重点组合的种子一分为二，一部分条播种植主要用于测产，一部分点播种植则用于选株。根据测产的结果对f2代组合进行综合评价，评选出重点组合，然后就重点对待。对f3代株系的测产是决定该株系去留的重要依据，f3代株系产量与对照相比差异不显著，通常就淘汰，继续选择的效果也不明显，早淘汰可以减轻后期的工作量。有时对f1代的部分组合也进行测产，主要是评选组合。对f1、f2和f3代的组合或株系早测产，也是本方法的独特之处。
早升级对表现特别优异的品系可越级提升，如f3代的株系可越级升入初级品比试验圃；如山农28号品种，f3代收获的种子就进入下年的品比试验圃进行产量测评，虽然f3代的性状还不稳定、不整齐，但是不同株系间的产量已能分出高低。在测产的同时，必须对当选株系进行选穗留种，继续分离纯化、繁殖种子。经过二年的品比试验，在f5代就能比出产量高低，优系可升级到省级区域试验。
早参试对表现特别优异的品系由于在f3、f4代就进行了品比试验、产量测评，所以在f5就可申请参加省级试验，即早参试。例如山农28号、齐民7号、8号等品种在f5就已申请参加省区域试验。如果按照常规的做法至少要晚3~4年，而相同组合选育的品系在3~4年后才参加试验，其竞争会更加激烈，甚至在参试中途就被淘汰。
此要点是：早选亲本、早配组合、早测产、早升级、早参试，不仅能缩短育种进程，早出品种、快出品种，而且早测产就能早淘汰表现差的组合、株系和品系，早甩包袱减轻工作量，节省人力物力和科研资金的投入，一举多得。
附：其他改进方法
1.改——改f2代不宜在异季（温室）条件下加代的传统做法；
2.改——改f2代单粒点播法为点播和条播同时种植的方法;
3.改——改选株为选穗，即从f3开始选穗直至育成新品系；
4.改——改在水地或旱地培育的选种方法为在水旱两地同时或交替培育选择、鉴定的方法；
5.改——改在一地培育鉴定为多地培育鉴定的方法。
采用此法进行小麦育种，自2005年开始做亲本选择和杂交，现已育成了7个小麦新品种和10多个正在参试的小麦新品系。
附图说明
图1是快速高效低成本小麦育种方法的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述：
实例1.山农28号小麦新品种的选育过程及方法
山农28号系2005年5月以984121(济麦22原代号)为母本，自育的中间材料6125为父本进行有性杂交组配组合,并采用本发明方法对杂种后代连续多年培育选择、测产鉴定,于2010年育成的，2015年通过山东省审定。具体选育过程如下所述。
（1）2005年5月，课题组以984121为母本，自育的中间材料6125为父本杂交组配组合,获杂交种子。该组合属于优选亲本、精配组合、优良品系早选配组合。
984121选作亲本时已经作为省区试参试新品系，表现突出，自育的6125表现突出，配合力好。当年选为中心亲本的种质资源共5个，即临麦2号、984121、9411、自育的6125、泰山008。共组配杂交组合56个。选择的亲本和杂交组合远远少于常规的传统育种。常规的传统育种组配杂交组合时一般努力多做杂交组合，以量取胜，扩大以后选择的基础。
（2）2005-2006年度，同年10月将该组合的杂交种子进行秋播，收获f1代种子。
f1代根据田间性状表现优劣，本年度麦收时f1代组合田间淘汰3个，淘汰率较低，大约十五分之一。据资料介绍，国外组配杂交组合数千个，淘汰率占三分之一左右。精选组合会使淘汰率降低，f1代淘汰，会降低f2的工作量。
（3）2006-2007年度，将该组合收获的杂种子点播，f2代种植群体565株，经田间选株和室内考种，中选f2代优良单株6株。
f2代的种植方式是：将该组合一部分种子与对照进行条播，一般各种植2行，目的是进行产量测评，选拔优良组合；另一部分种子采用点播的方式，便于选株。该组合f2代单株分离类型不多，故选株较少，共6株。
（4）2007-2008年度，将上年中选的6个优良单株的种子与对照济麦19相邻种植,每个单株（含对照）种植2行，进行株系测产鉴定,经室内考种后中选f3代优良株系1个（编号为073295-96），选单穗10个，继续分离纯化。
f2代中选的6个单株中，编号为073295-96的株系（此时单株的后代称株系）测产结果比对照增产突出，被评为重点株系。收获时先从该株系中挑选了10个单穗，然后将其余种子混收留种，供下年越级升入初级品比试验用种。此外，由于从f3代开始条播，种植密度接近生产不便于选株，故从f3代起就由选株变为选穗。
（5）2008-2009年度，f4代对表现特别优异的073295-96株系越级参加初级品比试验,进行较大面积的测产鉴定。与此同时对从073295-96株系中挑选的10个单穗进行穗系鉴定和分离纯化，并从中筛选出超高产优系084300。
传统的系谱法，一般在f5或f6代性状较为稳定和整齐时，才选优系进行品系鉴定和品比试验。本发明对典型的系谱法进行了改良，此法特别注重早期测产，因为产量性状在早期世代与高代的相关性非常密切，f3代高产的株系到f5或f6代一般高产，在早期边测产边分离纯化，可以缩短育种年限，提早育成品种在生产上推广应用。
（6）2009-2010年度，用084300品系的种子升级参加品比试验，并将剩余的种子稀薄繁殖种子，以备参加省区试用种。试验结果表明，084300品系不仅产量高，比对照济麦19增产显著，而且综合性状好，抗病、抗倒，中早熟，落黄性好，故提早申请参加省区试预备试验。
山农28号属于早选亲本、早配组合、早测产、早升级、早参试的一个育种实例。该品种从f3代开始进行株系测产、f4代升入初级品比试验、f5代升入品比试验，f5代就完成了三年的产量测评，f6代提早参加省级区试预备试验。而传统的系谱法此时刚开始进行产量测评，此法缩短育种进程2~3年。
（7）2010-2011年度，将084300编号为sh4300，申报参加山东省小麦高肥组预备试验。试验结果sh4300名列山东省小麦高肥b组预备试验第1位。
（8）2011-2012年度，该品系升入山东省小麦高肥组区试，区试结果折亩产580.71kg,比对照济麦22增产5.30%，居第1位。
（9）2012-2013年度，第二年区试结果，折亩产574.72kg,比对照济麦22增产6.99%，居第1位。
（10）2013-2014年度，sh4300升入山东省小麦高肥组生产试验,亩产618.45kg,比对照济麦22增产6.45%，居第1位。通过山东省审定。
（11）2014-2016年，被推荐参加黄淮北片国家区试，现已通过国家审定。