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【转载】近似生态型小麦组合育种  

2013-01-10 11:38:23|  分类: 小麦育种 |  标签: |举报 |字号 订阅

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小麦是生态作物,每一个品种都代表着它固有的生态区域性和相应的生态类型,脱离了这些可能其生存即没有保证,生产上也会遭受损失。同一个小麦生态区域内,不同的生态类型的品种会有不同的生态表现;不同的小麦生态区域,种植相同的小麦品种也会有不同的生态表现。而这种表现在很大程度上是受光照、温度的单独或共同影响而决定的。

一个北部冬麦区的冬性小麦品种,在春季的表现应该是:随着日照时数的延长而逐渐进入穗分化阶段。也就是说在春季,当日照时数还没有达到14小时以上时,由于北部冬麦区的冬性品种属于长日照类型,所以无论温度怎样(或高——适合于幼穗分化的温度标准,或低——不适合进行幼穗分化的温度标准)都不会进入小麦穗分化阶段,此时的生长点(即生长锥)只能进行幼叶的分化。

生长在黄淮麦区的黄淮类型品种,包括半冬性或弱春性类,种到北部冬麦区会有最明显的两种表现:1、冬季不能正常的越冬——由于冬季寒冷,多数品种由于抗寒性弱,会在冬季被冻死或冻伤。2、春季温度敏感、短日照型——随着春季温度的波动性提高,小麦生长锥会较早的进入幼穗分化阶段,当温度出现反复或降温时,由于此时植株已经开始生长,抗寒力降低,就会出现幼穗和整个植株受冻的现象。北部冬麦区的强冬性小麦品种种到黄淮麦区时,表现为光照敏感、温度迟钝型——由于黄淮麦区春季温度回升的(早)快,日照时数增加的慢,使得这一类型的小麦品种比当地的小麦品种进入幼穗分化和抽穗时间都要相应的晚些,这也是北部冬麦区小麦品种引种到黄淮麦区与黄淮麦区小麦品种的最大的区别。

不同的小麦生态区间,表现具有相同的生态型现象也是存在的。如北部冬麦区的强冬性小麦品种,在本冬麦区种植时,也表现出对温度敏感,在短日情况下幼穗同样也能进入分化期;其性状表现为:幼苗习性直立、分蘖较少、叶片夹角小、颜色较淡、抽穗较早;符合北部冬麦区的特点是抗寒性好、所需的春化时间长、植株较高、成穗较多、穗型较尖。当将这种类型的小麦品种种到黄河麦区时,幼穗分化和生长习性完全没有表现出对光照的敏感性,相反对温度却表现敏感,且抽穗较早。我们可以把这种类型的品种或材料叫做“近似黄淮生态型”。

在最早的育种理论中曾经提到在组合配置中,要选用那些生态类差异大的、亲缘关系远的、性状上优缺点能够互补的材料做亲本,成功的可能性比较大。今天我们如果把它稍加改动,那么成功的可能性会更大。即,生态差异不能太大,亲缘关系不能太远,性状表现上一定要有些近似,目标性状上的互补性一定要强。具体的说,就是两个亲本材料的主要习性(特别是生态习性)一定要接近或近似,而这种接近或近似的同时也正是说明它们对相同生态环境的适应,在庄巧生先生的《中国小麦育种中亲本选配的基本经验》一文中也明确的谈到“问题的实质并不在于杂交成员有没有优良的地方品种参加,关键是参与杂交的亲本其综合性状是否适应当时当地的生态条件和符合生产发展的要求”,无论是哪个生态区的品种或材料,如果它们都能符合这些条件和要求,都能以“近似生态型”的形式存在,它们就不失为好亲本的标准。如:中国农业大学杨作民先生及同仁选育的北部冬麦区强冬性小麦品种农大189和河南周口市农科院郑天存先生及同仁选育的黄淮麦区(南片)的半冬性小麦品种周麦18同属于这种类型。前者农大189是北部冬麦区的冬性品种,抗寒好(不是一般的好,比京411要好上半个级别),其性状表现为抽穗早、成穗多(丰产性好)、秆高(茎秆质量不错)尖穗、码稀、籽粒长大且饱满、硬质、白皮、皮厚、抗穗发芽(白粒品种抗穗发芽很难得)。幼苗期颜色淡绿、习性直立、叶片夹角小、分蘖较少。缺点是 :秆高、穗尖,在播种较早时,可能会出现部分小花不育的现象。全生育期的主要表现形式为:幼苗期各器官的生长量大,分蘖少(但成穗数不少。一些小麦品种的分孽力与成穗率的相关性不大),幼苗习性表现直立,特别是春季随着温度的上升生长发育加速性强,生长锥进入幼穗发育阶段早(其中对温度反应敏感,也是出现部分小花不育现象的主要原因);抽穗早,后期单位面积成穗多,由于穗与茎秆的直立性强,所以亩穗数不显多(这是多穗型品种追求的类型)。后者周麦18是黄淮麦区南片的半冬性品种,一般年份在黄河以北不能正常越冬,在黄河南(豫南麦区)抽穗偏晚、亩成穗较多(40万左右)、方型穗、码密、穗粒数35—38粒、大粒、粒型近园型、皮较皱、千粒重46—50克、高产、稳产。缺点:抽穗和成熟偏晚,籽粒皮皱,生育后期穗头歪(让人觉得不安全)。全生育期的生长特点:幼苗期各器官的生长量大(叶片长大)、分蘖少、叶片夹角小、苗期生长期长、进入幼穗分化期晚;从孕穗到抽穗的时间长(可能这个特点很重要,据记载,70年代的‘农大139’小麦品种也有这个特点,它对形成多穗、穗层整齐会起到一定的、决定性的作用),抽穗到成熟进程加快。我们暂把这两个品种的相互杂交称为近似生态型的杂交组合。

我的组配理念:1、生态类型近似。相互的优点加强可能性大,不会因为一些不相干的性状组合到一起而使后代产生胡乱八遭的分离现象,而影响分离群体中优良个体出现的频率,使选择效果变差。2、针对目标性状。互补的可能性极大,特别是丰产性和安全性(茎穗直立防止倒伏)以及籽粒的商品性和早熟性上,都会有明显的提高和改善。由于农大189对温度敏感性强,在黄淮麦区可能导致春季生长锥进入幼穗分化阶段的时间更早,所以与周麦18结合的后代群体中可能会出现穗分化时间长的个体,容易形成大穗。由于又具有很好的抗寒能力,可以避免由于春季低温冷害对幼穗和植株所造成的伤害,而产生的部分小花败育现象。3、两个亲本的分孽相对都少,特别是周麦18很容易形成有效的、个体发育好的大孽,对于降低养分消耗,特别是在春季穗分化时期,使养分更能合理的分配幼穗在形成过程中有充的养分供应,形成大穗、方穗有利。4、从农大189在黄淮麦区的抽穗期看,比周麦18早抽穗2天。就此推理,其后代的抽穗期能够提早2天(保守值),那么在原有保高值(50克)千粒重的基础上,再提高些还是有可能的。从近些年各地培育出的高产小麦新品种来看,无论是黄淮麦区还是北部冬麦区,小麦新品种千粒重的提高在产量要素中起了很重要的作用,所以利用两个亲本千粒重都很高而较为稳定的特点,攻其千粒重,使其在产量要素中发挥更强优势,夺得更高的产量。5、两亲本的抗寒性差异很大。如农大189的生态跨越区域很广,同样,周麦18在北部冬麦区种植除抗寒性差以外,其它一切正常,特别是丰产性表现同样很好,所以我们可以怀疑它们的结合在对其以后的分离世代进行本地和异地的共同选育,可能会选出适合不同麦区种植的同一个品种或不同麦区的多个品种,完成一个杂交组合打天下的可能。

此组合的欠缺及处理措施:1、二代矮的植株少。由于两个亲本的植株高度相差太大,可能在二代分离群体中出现的适合黄淮南片植株高度的个体会少些,所以应加大二代群体的种植,并放宽较矮植株的中选标准。2、在品质性状上不足。由于两个亲本都不是强筋或中筋品种,没有优质亚基存在,所以后代与优质无缘。若要弥补这一缺憾,可在二代(在二代做的理由主要是出于株高和尖穗是显性,若在一代上做三交、复交当种子量不是很大时,在来年的三、复交F1群体中难以选到符合要求的个体)分离群体中选择若干符合标准的单株做父本,以选择好的优质材料做母本(据说利用优质材料的细胞质,对于选到好的优质个体会有帮助)进行品质的改良,并注意父本植株挂牌编号注明,以备后期淘汰表现不佳的单株组合。在来年一代上可以分别用母本优质品种和父本株系(上代挂牌中选的现F3株系)做轮回亲本回交,既有加强优质的群体又有加强丰产性的群体,使选择更加全面和完善(这种组合不能太多,捡最有起色的做)。

“近似生态型”组合育种,这一说法可能不是很准确,也许就是一种很模糊的感觉,但从近年一些成功的品种和众多失败的组合看,有些还是符合了这种模糊的感觉,育种家们也正在积极地利用这种感觉,尽管他们也许暂时还不知道这是“近似生态型”杂交组合育种的功劳,但目的达到了。多数搞育种的人把搜集育种材料看的很重要,当一个或多个他们认为好的、有价值的育种材料到手后,育种家们多是大刀阔斧的改造、利用,究其结果多以不好利用而告之。如果我们能从这些材料属于哪种类型去分析,包括生态型和性状表现,特别是适应性的表现,再从我们手头的材料去分析,找出与其接近和相似点,然后再考虑性状能否互补,特别突出的具有优势的性状是否能够得到加强。注意,不是主要的目标缺点,应少考虑改造。例如,黄淮麦区的小麦品种兰考906,是一个有突破性产量的高产品种,其产量因素是靠着大穗大粒取胜的,但其缺点是单位面积穗数少,而且很顽固。一些接触过此品种的同行们可能都有过使其增加穗数的经历或想法,但成功者好像没有,究其原因,就是上面所提到的所采用的思路首先不对,当然思路不对时肯定取材就不对,人们多数采用很繁茂(多穗)的材料做亲本,意图是只有这种目标性状很强的对应亲本,才能起到对穗数少而顽固的兰考906增加穗数的拉动作用,可结果是在分离后代基本上出现两个大的集团,一个是像兰考906集团,另一个是像繁茂亲本集团,随着选择世代的提高,像兰考906集团的个体不如兰考906;像那个繁茂集团的个体,不如那个繁茂亲本,最终全部淘汰。说明什么呢?我们把目标定的太完美了,再好的品种也准许有毛病,没有毛病的品种是没有的,只是要看此毛病是否致命。如同我们看姚明打篮球一样,很过瘾,但我们不能再要求姚明去把高低杠也玩好,虽然那样姚明会显得更棒,但,那是不可能;潘长江的小品、相声、二人转类都行,但跳高、跳远绝对不行,因为他们也是人,而非神,他并不具备跳高和跳远的基本条件,就他当下的现状就已经很好了,过高的要求不现实。那么,同样的小麦品种兰考906,我们知道它的穗粒重优势已经很清楚了,要使其产量更高、更稳、应该是建立在其原有穗粒数优势的基础上的。因此变换一种思路是否也行呢?我想究其内容,可以归结15个字,就是:找同类,保劣势,促优势,少改良,多加强。具体的说就是根据兰考906 的表现形式、生态类型、以及其在产量要素的贡献份额上所占的比例来决定利用什么样的亲本,而这个亲本一定要促进原本产量优势的再度发挥(强项优势),使原有的劣势(亩穗数)不再降低或稍有增加,但一定不做过高的追求。千粒重上还有潜力可挖,特别注意灌浆一定要好,籽粒要饱满,商品性要好,最终达成像兰考矮早8似的类型,足矣。至少沈天民先生自己可能是这么干的。

小麦育种中的杂交组合的配制,好比是我们中医的开药方,同样的病照方抓药也并不能完全起到好的疗效,要靠对病人的号脉,通过号脉再对原有的方子进行必要的加减或补充,对路、对号很重要。在育种中,我们所依据的理论可能是一样的,同一个人对应不同的目标,会有不同的招术;不同的人对应同一个目标,也会大有不同,而对路、适应是要素。

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