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【转载】转:河南省小麦育种的发展方向探索(部分)  

2013-11-20 09:53:05|  分类: 小麦育种 |  标签: |举报 |字号 订阅

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摘自:【J】.河南农业科学,2012,41(2):33---36

河南省小麦育种的发展方向探索

 

 

河南省是小麦种植大省,面积总产和商品量均居全国首位,在我国粮食生产和安全中占极其重要地位。然而种植面积减少(工业化城镇化发展、西部大开发、退耕还林还草因素),粮食需求量逐渐增加。实现粮食总产增加的目标,必须依靠科技进步提高单产实现。提高单产主要有2条途径:一依靠选育“既高产又稳产的小麦良种”做基础,二靠研发“高产高效配套栽培技术”作保障。

小麦品种对产量的贡献勿容置疑。1949年后我国各麦区已进行了6---9次不等的品种更新换代,每次都促进小麦产量是一个新的台阶。平均产量1952年732kg/hm2 2010年4756.5kg/hm2增长近6.5倍。育种目标经历了3个阶段:1 1950---60年以抗病稳产为主。2 70---80年以矮化高产为主。3 90---21世纪初为高产优质并进阶段。事实上08年粮食危机前后以进入第四阶段即把高产再高产放首位兼顾优质。然而,由于小麦生产对品种提出了更高的要求,农村劳动力的缺乏引起的耕作粗放,气候变化对小麦习性和特性的影响以及优势病害的不断变化等因素,小麦育种面临新的挑战,有必要对育种发展方向和目标做出适当调整。

1 小麦生产对小麦育种目标的影响

1.1 产量指标更高

2011年河南小麦面积532.3万 平均单产5865kg/hm2 如不算低产田,相当一部分水浇地单产达7500 kg/hm2 并出现小面积超9750kg/hm2高产典型,这意味着小麦生产对品种的产量指标要求更高,不但要具有8250---9000kg/hm2的稳产性,还要具备9750kg/hm2以上的高产潜力。要求小麦产量三要素必须协调发展,即在一定单位面积穂数基础上,依靠提高单穂质量(穗粒数*千粒重)来实现。近5年河南小麦区试产量前3位品系产量构成因素大多数为600万×35×45克,理论产量达到9450kg/hm2 。结合河南小麦生产实际以及主导品种矮抗58,周麦18、16,郑麦366等产量结构和高产创建实例,认为比较理想的产量三要素是600-675×35×45—50

1.2 必须满足机械化收割

机收面积达100%担心倒伏问题。倒伏影响产量和籽粒商品性,且增加机受成本。解决最有效的方法降低品种的植株高度,但也不能无限度降低。过矮冠层结构不协调,导致通风透光不良光合作用减弱,营养体不足问题,最终影响生物产量和籽粒产量。目前,河南推广面积最大的两个品种矮抗58,郑麦366,株高70厘米左右,已到矮杆极限。河南区试产量前3位品系多数株高在80厘米左右;这应该是(超)高产品种的一个相对合理高度。另外一个重要因素茎秆强度要高,弹性要好根系要发达。

1.3 适宜简洁化栽培管理

农业生产效益低,许多青壮年农民把外出打工作为一条致富门路,在家种地的多是一些老弱妇幼之人,导致农村劳动力严重短缺,种田管理趋于粗放化简单化,很难把一些高效的栽培管理技术全面落实到位、要想进一步提高单产,除了依靠增加化肥,农药等物资投入外,对品种也提出了更高要求。一是适播期要长。即早播无冻害,晚播不减产。二是播量弹性大,品种要有较强的分蘖能力和较高的成穂率,在不同的栽培条件下成穂数具有较大的调节空间。三是抗病抗灾性要好,减少不必要的劳动力和资金投入。四是抗药能力强,尤其对除草剂的抗性。现在多数农民多采取病虫草防治及叶面追肥一体化喷施模式,无形中增大了药量及对叶面危害的几率,而除草剂的使用已成为常规的管理措施,必须引起重视。五是综合农艺性状要好,尤其株叶形比较协调,利于通风透光,适宜间作套种等等。

1.4 适应性更加广泛

河南育种者必须有“立足河南,面向黄淮麦区”战略思想。河南特殊地理位置,所选育的品种能够适应周边省份生态条件。即品种必须有广泛的区域适应性。此外,由于地区地块间的土壤土质,肥水条件,管理水平等参差不齐,要求品种对土壤肥力不能过于敏感。从推广面积比较大的品种郑麦366,矮抗58等来看,尽管其产量潜力不及周麦系列品种,但前者的适应性更广,因此应用面积大于后者。

2 气候变化对育种目标的影响

2.1 干旱发生频率和强度增加

08年和10年小麦越冬和返青期间,河南接连两次发生严重干旱,小麦生长受到极大影响,一些耐旱能力差的品种甚至出现了死苗现象。虽然经过共同努力,最大限度地减低了干旱危害,并获得小麦丰产丰收,却为此投入大量的人力,物力,精力和时间。气候变化提醒育种者,抗旱育种不仅是针对丘陵旱地的研究方向,随着水资源短缺及干旱频繁发生,在选育适宜肥水条件较好的高产品种时,也应考虑选择根系发达耐旱能力相对较强的品种类型。

2.3 温度升降幅度加大,倒春寒频发

近年河南气候变化另一特点是冬季温度偏高(冬暖),温度升降幅度加大,倒春寒发生频率增加,导致小麦冬季旺长,冬春易发生冻害。且倒春寒危害往往是难以修复和补偿的,因此,比一般的冬季冻害更容易造成减产减收。要求品种根系功能更好,生长健壮,尤其春季发育不易太早太快,具有较好的抗冬季冻害和倒春寒能力。河南推广的品种类型来看,春性品种面积曾经很大,目前,逐渐萎缩,因此,培育品种应坚持以半冬性类型为主,弱春性类型为辅的原则。

2.4 后期干热风几率减少

10年前干热风发生频繁,对千粒重和产量造成不利影响,品种早熟有助于避开干热风,因此,早熟曾是育种的主要目标。但从河南九连增的奇迹分析,干热风危害似乎已减少到可以忽略的程度。再从生产上大面积推广的品种看,产量水平较高的周麦系列品种,其成熟期均属于中等偏晚类型,说明小麦品种选育中可以适当放宽对熟期的要求,但注意选择叶片功能期长,成熟落黄好,灌浆速度快的类型。

3 病害优势转化对育种目标的影响

3.1 优势病害的危害程度逐渐减弱

条锈病和白粉病一直是育种和生产关注的病害,10年来没有发生大范围流行和危害。主要归因于:一是生产上主导品种对两病均有较好的抗性。二是农民对两病防治已形成了习惯,不管病害发生与否,都会按时节进行喷药防治。三是国家重视,投入大量资金,人力加强条锈病越冬孢子源头的防治,取得了良好效果。且对两病的防治有特效药,防治方法,时期易于掌握。因此,品种选育过程中不要片面追求免疫或高抗,可以适当放宽病害的严重等级,选择一些中等抗性或轻度感病类型可能更易于操作,慢锈或慢白粉一直是植保专家提倡的理想类型。

3.2 次要病害上升为主攻目标

相比而言,近年全蚀病纹枯病赤霉病危害程度已超过条锈病白粉病。3种病害共同特点一是缺乏过硬抗源,现有推广品种没有高抗和免疫类型;二是品种一旦发病就难以补救,属于“防重于治”的致死病害。其中,赤霉病属于区域性、季节性病害,发病程度与小麦开花期的雨水和湿度关系密切,只要农民掌握其发病规律和防治技术,就能最大限度较轻其危害。全蚀病、纹枯病不同,二者是土传病害,近年随着统一供种(病菌传播)和秸秆还田(病菌积累)的普及,以及除草剂的广泛使用和冬春冻害频发(病菌侵染),病害有逐年加重趋势。而且,缺乏特效药或防治成本过高,加上防治和预防时期严重错位,许多农民缺乏足够认识或重视而错过最佳防治时期。目前,对全蚀病和纹枯病虽然还没有发现有效的抗源,但品种间的发病程度有轻重之分;因此,育种者应该把全蚀病和纹枯病作为今后的主攻目标,力争培育出相对较轻的品种类型。

4 配套和辅助性研究对育种方向的影响

4.1 加强基础理论方面的研究

河南小麦育种成就全国属一流,但基础研理论究与山东等比相对比较薄弱,近年有所增强和提高。基础研究尤其是应用研究对育种者显得越来越重要如果没有前瞻性、基础性研究方面的科研基础。很难申请到国家重大研究课题,且小麦理论基础研究的深入和突破,有助于对品种改良提供科学指导和支撑。因此,有条件的育种单位,应加强对小麦生理生化机制及基因和蛋白质功能组学等方面的研究。如果能把基因和蛋白质功能、生长和发育规律、抗病和抗逆机制等搞清楚,就可以在小麦育种过程中进行有目的、有计划的定向改造,提高育种效率。

4.2 重视优异种质资源的创新

目前,小麦育种多有急功近利的现象,近期小麦区试参试品种约一半品系含有周麦血统。很少有专门搞种质资源研究的,即使有也形同虚设,或只做些材料交换、收集整理利用等方面的工作,很少在创新方面下功夫,尤其在引进外缘基因方面更加欠缺。导致选育品种的遗传背景和基因型相近,在产量潜力和抗性方面难以有较大的突破;且一旦发生流行性病害和虫害,就会给生产造成无法估量的损失。目前育种现状资源材料的危机已初露倪端。如超级小麦只是愿望,现有资源材料的产量潜力很难培育出真正意义上的超级小麦、对于来势凶猛的全蚀病和纹枯病,更难找到可资利用的抗源。只有资源材料的创新和积累达到一定程度,才可能实现新的育种突破和飞跃。

4.3 搞好品种配套栽培技术研究

目前,小麦育种已从过去单纯的品种选育发展到育繁推一体化。这意味着育种者必须拓展自己研究领域、知识层面和专业技能,不仅要掌握和积累栽培管理方面的技术和经验,还要对自己品种的优缺点有个客观评价认识,制订科学有针对性的栽培管理方案,并在推广过程中不断修订补充完善,最终实现两种良法配套,最大限度地发挥新品种的增产作用,实现品种推广面积最大化。同时,育种者在深入小麦生产第一线技术指导的同时,也是一个调研学习过程,可以更加了解生产中存在的问题,及对品种的需求和走向,有助于对自己育种目标或科研方向做出合理的调整。

5 各种育种方法对育种目标的影响

就育种方法而言,虽然小麦生物学技术发展迅速并在育种上得到广泛应用,但在今后相当长时间内常规育种仍是不可替代的主要育种手段。然而,随着科技的不断更新及生产水平提高对品种的更高要求,常规育种本身的不足愈加显现,如预见性差、工作量大、周期长、见效慢等。为了克服和弥补这些缺点,育种者可以通过温室或异地加代缩短育种年限,设置多点品系鉴定尽早明确其适应性,加强早代品质分析对品质进行定向改良,等等,以便进一步提高育种效率。

此外,在科技飞速发展的今天,小麦育种仅依靠常规手段显然有点单薄,有必要引进一些辅助或更加先进的育种手段做补充或支撑。一是系统育种,优点是简便易行、成本低。可以把提纯复壮和系统育种结合起来,在延长品种使用寿命的同时,对品种的个别缺点进行定向选择。二是远缘杂交育种,因其见效慢已备受冷落,但它是引入新基因资源的主要途径之一,也是小麦产量和抗性获得突破性进展的必要手段。三是先进的转基因和分子标记技术,目前已有一些成功转基因先例,但鉴于小麦染色体组的复杂性,操作起来仍有一定的难度,其发展前景显而易见的,最终将成为主流育种手段。四是诱变育种(包括航天育种)和单倍体培养,如能与常规育种、远缘杂交等紧密配合,将会取得良好的效果。

总之,小麦育种要想立于不败之地,就必须把近期目标和中远期目标结合起来,并根据大环境和小环境的变化及时调整育种方向;育种方法和手段要多样化,并要有不断更新和改进的意识,以便跟上时代和科技发展的步伐;在基础研究及种质创新方面应有所加强,为小麦育种奠定坚实基础。

赵献林 河南农科院小麦研究中心

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