小麥育種創(chuàng)新研究進(jìn)展

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1、小麥育種創(chuàng)新研究進(jìn)展摘要綜述了小麥育種的創(chuàng)新研究進(jìn)展,包括品種類(lèi)型創(chuàng)新、資源創(chuàng)新、育種技術(shù)創(chuàng)新等,以期為小麥育種提供科學(xué)依據(jù)?！　￡P(guān)鍵詞小麥;育種創(chuàng)新;研究進(jìn)展　　　　小麥?zhǔn)俏覈?guó)重要糧食作物,并且是作為儲(chǔ)備糧的最好糧食品種,常年占國(guó)家儲(chǔ)備糧的1/2以上。因此,通過(guò)小麥育種創(chuàng)新,培育和生產(chǎn)更多高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的小麥品種對(duì)國(guó)家糧食安全和改善民生具有重要意義。提到小麥育種創(chuàng)新,很多人往往把轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用(基因工程)作為重點(diǎn)。然而在20世紀(jì)的前20年,轉(zhuǎn)基因技術(shù)在小麥品種的選育和商業(yè)化利用上還僅僅處于起步階段。即使是轉(zhuǎn)基因作物中起步早、成效最

2、大的玉米、大豆等糧食作物,主要輸入特性也僅限于農(nóng)藥效率改進(jìn)型的(包括除草劑耐性的HT和抗蟲(chóng)性的Bt基因)技術(shù)進(jìn)步,對(duì)作物產(chǎn)量的影響主要體現(xiàn)在減少蟲(chóng)害和雜草影響損失,對(duì)提高產(chǎn)量的作用有限。如美國(guó)農(nóng)業(yè)部資料,美國(guó)全國(guó)的玉米平均單產(chǎn)2004—2008年比1991—1995年提高了28%,只有3%～4%歸功于轉(zhuǎn)基因Bt特性,而24%～25%仍歸功于傳統(tǒng)育種。因此,筆者認(rèn)為小麥育種創(chuàng)新應(yīng)從多方位進(jìn)行探討,包括品種類(lèi)型的改進(jìn)、資源創(chuàng)新和多途徑的技術(shù)創(chuàng)新等,才能更快更好地促使育種創(chuàng)新在生產(chǎn)上發(fā)揮作用?！　?品種類(lèi)型的創(chuàng)新　　近年玉米鄭單958(種植面

3、積連續(xù)多年占全國(guó)第1)和美國(guó)推廣的先鋒號(hào)等系列,都是由過(guò)去高株大穗型向耐密抗倒型改變,大大提高了豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)性。小麥矮化育種也是一例,隨著機(jī)械化收割的普及,高產(chǎn)半矮稈仍是今后育種的重要方向[1]。河南省的蘭考號(hào)系列以大穗大粒型連續(xù)多年在3hm2以上面積獲得10.5t/hm2的高產(chǎn)也是一種新的探索,但由于其株間競(jìng)爭(zhēng)和成穗率不足問(wèn)題尚待進(jìn)一步改善。除高產(chǎn)類(lèi)型的多樣化創(chuàng)新外,筆者認(rèn)為類(lèi)型的創(chuàng)新還應(yīng)注意另外2種類(lèi)型的創(chuàng)新。一是對(duì)水、肥利用率的高效利用問(wèn)題。我國(guó)是水資源貧乏國(guó)家,隨著工業(yè)化、城市化的發(fā)展,農(nóng)業(yè)用水更受制約,因此培育旱地高產(chǎn)品種和水澆

4、地水分利用率(4、Pm8、Pm34等3個(gè)抗白粉主基因且農(nóng)藝性狀比較好的豫麥50在生產(chǎn)上應(yīng)用,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)的矮孟牛結(jié)合了不同基因型的有利基因,矮敗小麥也是把矮化與核不育基因結(jié)合的典型成功例子?！　?.4轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用　　目前主要應(yīng)用基因槍法轉(zhuǎn)化幼胚愈傷組織導(dǎo)入一些抗病、蟲(chóng)害和優(yōu)質(zhì)基因,還有報(bào)道在高光效有關(guān)酶和淀粉合成酶的轉(zhuǎn)化獲可遺傳材料,但由于目前轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用還受基因型的限制,只能用敏感的基因型先轉(zhuǎn)化成含有用基因的親本,再通過(guò)雜交回交育成品種。在轉(zhuǎn)基因技術(shù)中還有利用花粉管通道法導(dǎo)入外緣DNA的,但是否能導(dǎo)入有用基因往往是隨機(jī)性的,曾

5、利用由大麥DNA導(dǎo)入的抗白粉材料作親本,與高產(chǎn)感病品種進(jìn)行雜交和加代回交,獲得抗病材料而其他農(nóng)藝性狀變化不大,說(shuō)明此類(lèi)方法有可能導(dǎo)入可遺傳的有利基因?！　?育種技術(shù)的改進(jìn)創(chuàng)新　　3.1輪回選擇　　基因重組和選擇是育種工作的重要內(nèi)容,輪回選擇能較好地兼顧這二者,在抗逆育種中利用在逆境下進(jìn)行輪回選擇,使自然選擇與人工選擇結(jié)合起來(lái)是其特殊優(yōu)越之處,典型實(shí)例如在鹽堿地上輪選育成的輪抗7號(hào)在含鹽量0.4%的鹽池中能正常生長(zhǎng),1988年在河北干旱鹽堿地上(全鹽量0.27%)獲4500kg/hm2的產(chǎn)量,較當(dāng)?shù)赝茝V種增產(chǎn)10%～15%。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院

6、利用矮敗輪選育成的輪選987在北方冬麥區(qū)試中產(chǎn)量位居第1,已在北京、河北等地推廣。山東省還通過(guò)矮敗輪選獲得幾個(gè)具超高產(chǎn)潛力品系。今后如與分子標(biāo)記等技術(shù)結(jié)合,在培育高產(chǎn)、抗逆、優(yōu)質(zhì)品種上將可獲得更大進(jìn)展。　　3.2遠(yuǎn)緣雜交與誘變育種　　越來(lái)越多的誘變手段把遠(yuǎn)緣雜交與誘變育種結(jié)合起來(lái)應(yīng)用也是一種方式,理論上有可能有利于基因重組或易位,小偃6號(hào)可能就是二者結(jié)合的產(chǎn)物,雖然其機(jī)理尚待深入探討。另外,筆者根據(jù)有關(guān)報(bào)導(dǎo)和育種材料的觀察,發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)緣花粉的導(dǎo)入不一定是異種屬基因的直接作用,而有可能在其刺激作用下激活了原小麥品種自身處于沉默狀態(tài)的轉(zhuǎn)座子和反

7、轉(zhuǎn)錄座子,因而促進(jìn)沉默基因表達(dá),或者改變某些基因DNA高度重復(fù)序列的拷貝數(shù),引起等位基因的變異,因而產(chǎn)生了抗病性、矮化以至優(yōu)質(zhì)等位基因的變化,是值得進(jìn)一步探索的問(wèn)題?！　?.3雜種優(yōu)勢(shì)的利用與固定　　雜種優(yōu)勢(shì)在產(chǎn)量上表現(xiàn)已被多數(shù)研究者肯定,還看到在品質(zhì)上(如面包體積)存在雜種優(yōu)勢(shì),另外有的品種具有單基因抗性并在F1代表現(xiàn)為顯性,因此對(duì)高產(chǎn)感病品種也有應(yīng)用價(jià)值。目前存在的主要問(wèn)題是小麥繁殖系數(shù)低而用種量大,用種成本較高,如能開(kāi)發(fā)出高效價(jià)廉的化學(xué)去雄劑則有利用前途。也有人探索雜種優(yōu)勢(shì)的固定,小麥利用含不同血緣兼性無(wú)融合生殖系雜交以產(chǎn)生固定優(yōu)

8、勢(shì)的后代已有初步報(bào)導(dǎo),不過(guò)已有無(wú)融合生殖系農(nóng)藝性狀尚不理想,因此對(duì)其進(jìn)行遺傳改良以培育含不同理想性狀的無(wú)融合生殖系,產(chǎn)生更大雜種優(yōu)勢(shì)的不分離類(lèi)型還有待進(jìn)一步探索。不論何種方式利用雜種優(yōu)勢(shì),因F1株高優(yōu)勢(shì)強(qiáng),