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小麦早熟育种

基因时晚熟,双隐性时极晚熟;两个基因位点上还存在三个复等位基因。研究还表明,小麦的21对染色体上都有决定熟期的基因,许多早熟基因与春化、光周期反应无关。育种方法 小麦早熟育种可采用以下几种方法。选择早熟天然突变株在小麦的天然突变群体中,也伴有早熟突变株的出现,不失时机的选择早熟突变株,进而培育出早熟品种,是简便而有效的方法。

以早熟性为主要目标的小麦品种改良工作。小麦早熟在农业生产中有重要意义。首先,有利于躲灾避病。小麦生育后期易发生锈病、赤霉病以及易受干热风等的危害,在高寒无霜期短的地区还易受早霜的袭击。采用早熟品种可相对避过病害及不利气候条件的影响而保持稳产。其次,有利于提高复种指数。小麦是最主要的夏熟作物,在多熟制地区,利用早熟品种可以缓和季节矛盾。特别是中国长江中下游地区,对小麦早熟品种的要求尤为突出。在小麦与棉花或其他粮食作物套种地区,小麦熟期提早,可以缩短共生期,有利后作苗期生长。此外,用早熟小麦品种搭配种植,便于调节劳力和机具,减少落粒损失。

生育阶段与早熟性

小麦的生育期是出苗、分蘖、拔节、抽穗、开花、成熟等各生育阶段的总和。一般把出苗至拔节称作前期,拔节到抽穗为中期,抽穗到成熟为后期。全生育期相同的品种,各生育阶段长度不一定相同。荆州矮早熟21和浙麦1号在中国江苏省镇江地区全生育期均为202天,但其前期分别为102天和121天,中后期分别为100天和81天。研究证明小麦前期的长短与春化和光周期反应密切相关。凡春性强、光照反应迟钝的品种前期较短,反之则长。对中期长度的主要影响因素还缺乏研究。后期的长短决定于花粉发育、籽粒形成和灌浆脱水的速度。不同品种小麦花粉的发育速度和对低温的反应存在显著差异。一般花粉发育期的最低临界温度约为10~14℃,所需积温总数在130~230℃之间(四分子体时期到花粉成熟);临界温度低、所需积温总数少的类型开花早。反之,开花迟。日照和空气湿度对以上生育阶段也有较大影响。

小麦的早熟性虽为各地区共同的育种目标。但不同地区由于熟制、轮作制度、生态条件等的不同,对早熟性的要求有程度上的差别,达到早熟的途径也各异。中国华南冬麦区小麦品种均为春性,光照反应迟钝,故缩短前期的潜力较小,应缩短中后期,尤应加速后期的灌浆速度。长江中下游冬麦区的品种以春性为主,春季升温快而不稳,可适当加快前期,着重加速中后期的发育。黄淮和北部冬麦区,品种属冬性或弱冬性,光照反应敏感或中等,可适当减弱光敏感性以加快前期;由于中期气候条件好,且品种间中期长度差异大,应主要缩短中期;后期因升温快,灌浆时间短,故潜力不大。春麦区无霜期短,或土地贫瘠,或春季干旱,原有品种为春性,对品种的光敏性不宜过分削弱,以有利于根系和幼穗的生长、发育,重点应缩短后期。

早熟性遗传

对小麦早熟性的遗传研究多以抽穗期作指标,杂种第一代的抽穗期多数介于双亲之间而略偏早,在双亲抽穗期差异小时,易出现超早亲现象,杂种二代的抽穗期呈连续性变异。研究表明,影响小麦早熟性的主要因素为春化和光周期反应。控制春、冬性的主效基因为Vrn1~Vrn4,春性为显性,一般春性类型比冬性类型穗分化开始早,叶片数少。光周期反应决定于Ppd1、Ppd2两个基因。当两个位点上均有显性基因或Ppd1为显性时表现早熟,仅在Ppd2位点上有显性基因时晚熟,双隐性时极晚熟;两个基因位点上还存在三个复等位基因。研究还表明,小麦的21对染色体上都有决定熟期的基因,许多早熟基因与春化、光周期反应无关。

育种方法

小麦早熟育种可采用以下几种方法。

选择早熟天然突变株

在小麦的天然突变群体中,也伴有早熟突变株的出现,不失时机的选择早熟突变株,进而培育出早熟品种,是简便而有效的方法。中国江苏省扬州地区农业科学研究所从扬麦1号中选出扬麦2号,提早成熟5天左右;内蒙古农业科学研究所从小红芒麦中选出265等两个品系,不仅早熟8~10天,丰产性亦有提高。美国的育种工作者从黑壳麦(Bla-ckhull)中选出早熟黑壳(Early Blackhull),又从早熟黑壳中选出极早熟黑壳(Extra Early Blackhull),两次选择分别提早抽穗14天和13天。

有性杂交

这是选育早熟品种的主要方法。亲本选配应考虑:①双亲的春化和光照阶段能互补。中国在南京地区用弱冬性、光照反应迟钝的江东门与春性、光照反应敏感的如罗杂交,育成春性、光照反应迟钝的特早熟品种南大早熟1号。北方冬麦区以半冬性、光照反应迟钝的碧玛4号与强冬性、光反应中等的早洋麦杂交,育成了早熟的北京8号。②两亲本的生态型差异要大。这类组合由于杂种的遗传组成复杂,特别是含有早熟小麦的血缘时,通过早熟基因的积累和重组,可以出现超早亲的后代。冬、春性类型杂交为许多国家广泛采用并取得成效。中国小麦品种科春14就是用春小麦欧柔与冬小麦北京8号杂交育成,而且这两个品种的地理起源较远。③利用原产于低纬度,高海拔,在较低温度下完成花粉发育及后期灌浆快的类型作亲本,可减少生育中、后期的天数。此外,对杂种后代进行早中选早和阶梯杂交可以逐步提早成熟期。在对杂种后代选择时,以抽穗期、开花期和生理成熟期相结合的选择方法效果较好。

用中晚熟材料进行理化诱变以及采用远缘杂交,对选育小麦早熟品种也有一定效果。如中国在小麦与黑麦的远缘杂交高世代中,曾选育出特早熟的荆州矮早熟21品种。

中国各地农业生态条件多样,耕作制度复杂,历来重视小麦早熟性的利用。因此,中国小麦品种的早熟性,在世界小麦中是突出的。有些早熟材料不仅在中国,而且在其他国家的小麦育种中起到一定作用。著名的早熟源有江东门、临浦早等地方品种;近代育成的早熟品种冬麦区有北京8号、福麦7号、南大早熟1号、荆州矮早熟21、内乡36等;春麦区有辽春1号、京红1号等。这些品种在中国的早熟育种或小麦生产中发挥了重要的作用。如江东门的后代衍生品种达50个之多,北京8号最大推广面积曾达114万公顷,衍生品种亦有33个。