旱地小麥育種的研究機(jī)理與進(jìn)展

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1、萬方數(shù)據(jù)旱地小麥育種的研究機(jī)理與進(jìn)展倪勝利張國宏李興茂(甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所，甘肅蘭州730070)摘要結(jié)合甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所30多年的旱地小麥育種研究資料以及國內(nèi)外40多篇相關(guān)研究文獻(xiàn)，從旱地小麥育種的研究機(jī)理，以及旱地小麥育種研究趨勢和進(jìn)展等方面，對旱地小麥育種的研究做了綜述。認(rèn)為旱地小麥育種研究發(fā)展趨勢有兩大明顯轉(zhuǎn)變：一是由原來的單一田問選育研究轉(zhuǎn)向田間選育與生物技術(shù)相結(jié)合的選育研究；二是由抗旱性生理遺傳育種研究轉(zhuǎn)向抗旱節(jié)水性生理遺傳育種研究。關(guān)鍵詞旱地小麥；育種技術(shù)；抗旱性；抗旱節(jié)水性；研究方向小麥?zhǔn)鞘澜缟蠌V為種植的一種

2、主要糧食作物，但主產(chǎn)國的小麥約有70％分布在干旱、半干旱區(qū)，干旱對小麥的影響廣泛而嚴(yán)重。它可同時(shí)影響小麥的光合作用、呼吸代謝、水分狀況和各種酶的變化等生理代謝過程【1】。因此，小麥抗旱性研究和旱地小麥育種已成為當(dāng)今世界上的重要課題之一。面對日益增長的人口壓力和水資源日益匱乏的現(xiàn)狀，進(jìn)行旱地小麥育種。培育抗旱節(jié)水高產(chǎn)、抗逆高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的小麥品種將是保障國家糧食安全、促進(jìn)小麥生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的有效途徑。近100年以來，國內(nèi)外學(xué)者就旱地小麥的育種及其與抗旱性的關(guān)系從宏觀到微觀的不同層次進(jìn)行了廣泛研究．總結(jié)近年來抗旱性研究的主要成果。多數(shù)試驗(yàn)研究結(jié)果表明。具有典

3、型抗旱性特征的品種，一般多為低產(chǎn)和中產(chǎn)的農(nóng)家品種[21，致使旱地小麥育種研究走向抗旱豐產(chǎn)、矮稈抗病和穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的節(jié)水型品種的選育方向。隨著生態(tài)環(huán)境的改變和生物技術(shù)工程的開發(fā)應(yīng)用，旱地小麥育種有了很大程度的突破，現(xiàn)結(jié)合本地30多年的旱地小麥育種研究資料以及最近相關(guān)研究文獻(xiàn)，從小麥抗旱育種研究的機(jī)理、育種研究趨勢及最新進(jìn)展等方面簡要綜述如下。1旱地小麥育種方法的演繹旱地小麥的研究方法的演繹若以不同時(shí)期所采用的主體研究方法上來分，大體可以分成三個(gè)階段。首先，最早采用的方法就是田間形態(tài)差異篩選法，利用直觀的目測法，進(jìn)行判斷小麥的抗旱性強(qiáng)弱。同時(shí)在成熟期對不同小

4、麥品種進(jìn)行隨機(jī)取樣，然后在室內(nèi)烤種+，根據(jù)單株穗數(shù)及小穗數(shù)、單株有效分蘗數(shù)、籽粒硬度、籽粒飽滿度、干粒重等數(shù)據(jù)結(jié)果，進(jìn)行分析小麥的抗旱性。其次，在實(shí)驗(yàn)室對旱地小麥抗旱指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)生理生化指標(biāo)的測定．同時(shí)利用田間一些農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性驗(yàn)證，也就是我們常說的抗旱生理生化指標(biāo)篩選與田間選育結(jié)合法，主要生理指標(biāo)集中在抗旱系數(shù)、水分利用效率(WERE)、氣孔導(dǎo)度、葉片相對含水量、葉片絕對含水量、葉溫、脫落酸積累能力、莖水分輸導(dǎo)能力、質(zhì)膜透性、光合作用、呼吸作用等；主要生化指標(biāo)集中在不基金項(xiàng)目甘肅省自然科學(xué)基金暨中青年科技基金(3ZS061一A25—067)；甘

5、肅省“十·1．五”科技攻關(guān)項(xiàng)目(2GS064一A41-001-03)。作者簡介倪勝利(1979一)，男，甘肅華池人，碩士，主要從事作物遺傳育種及生物技術(shù)應(yīng)月I研究。收稿日期2007-10-25102同酶活力的測定(過氧化物酶)與物質(zhì)代謝產(chǎn)物的測定上。再次，隨著生物技術(shù)工程的出現(xiàn)，整個(gè)生物界的育種研究方法和技術(shù)體系均發(fā)生了巨大變化。當(dāng)然，旱地小麥育種更是不能例外。最早流行的就是利用分子標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行輔助育種。發(fā)展到后來的基因序列測定和基因?qū)?。目前，旱地小麥育種重在生物技術(shù)與田間選育相輔相承的結(jié)合研究，從觀察旱地小麥田間抗旱農(nóng)藝性狀特征，到利用生物技術(shù)原

6、理進(jìn)行探討這一特定農(nóng)藝性狀的基因位點(diǎn)和基因序列，再進(jìn)行高抗逆品種雜交組配。既而從后代分離群體中選育抗旱節(jié)水小麥品種。2旱地小麥育種的研究機(jī)理2．1旱地小麥育種的生理方面研究2．1．1光合作用在旱作小麥育種中的研究。光合作用通常被分為氣孔限制和非氣孔限制2種。氣孔限制光合作用觀點(diǎn)認(rèn)為，氣孔關(guān)閉，空氣中CO：通過氣孔向葉肉擴(kuò)散受阻是水分肋迫下植物Pn下降的主要原因嘲：在嚴(yán)重水分脅迫下，植物光合作用受到部分抑制或完全抑制。直接影響到作物產(chǎn)量的提高。劉孟雨等【4】的研究認(rèn)為。在較長時(shí)間、中度以上土壤干旱條件下，盆栽小麥葉片光合下降，氣孔導(dǎo)度雖然降低，但葉片內(nèi)

7、部CO：濃度升高，葉肉CO：導(dǎo)度下降，電子傳遞和羧化反應(yīng)受到抑制，表明葉片光合的下降并非氣孔部分關(guān)閉所致，葉肉細(xì)胞光合能力降低是干旱小麥光合下降的原因。光合作用高效吸能、傳能和轉(zhuǎn)能的分子機(jī)理及調(diào)控原理是光合作用研究的核心問題。現(xiàn)已確定光合的吸能、傳能和轉(zhuǎn)能均是在具有一定分子排列及空間構(gòu)象、鑲嵌在光合膜(即類囊體膜)捕光及反應(yīng)中心的色素蛋白復(fù)合體和有關(guān)的電子載體中進(jìn)行的。水分脅迫通過抑制葉片伸展、影響或降低葉綠體光化、生化活性以及電子傳遞等途徑．使光合作用受抑制。同時(shí)，植物的光合效率與葉綠體電子傳遞和光合磷酸化活性密切相關(guān)IS3．許多研究表明，抗旱性對

8、葉片光合電子傳遞活性和光合磷酸化活性均有很大影響，但影響程度可能不同。嚴(yán)重干旱脅迫會降低葉片PsI、PsⅡ和