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早熟育种

利用早熟品种还有可能把某些作物引种到高纬度、高海拔、无霜期短的高寒地区,以扩大种植区域。中国各地农民和育种单位历来都很重视早熟品种的选择与利用。早熟水稻二九青的推广,对长江下游部分地区三熟制的发展起了推动作用;早熟丰产小麦北京8号在北方冬麦区的最大种植面积曾达2500万亩以上;早熟棉花中棉所10号、早熟大豆黑河3号等也都在各自推广地区显示了增产增收的成效。

以缩短生育期、提早收获为主要目标的品种改良。前作早熟能及早腾地,后作早熟可耐迟播,有利于改一年一熟为二年三熟或一年二熟以及改一年两熟为三熟等,可提高复种指数,增加全年总产。种植早熟品种还可以避免生育后期的高温逼熟、干热风或早霜危害,以及成熟期遇雨引起的穗发芽和某些晚期发生的病虫害,保证作物的收成和品质。同一种作物早晚熟品种搭配种植,又可错开播种或收获期,便于统筹安排农机具和劳力,做到不误农时。利用早熟品种还有可能把某些作物引种到高纬度、高海拔、无霜期短的高寒地区,以扩大种植区域。

中国各地农民和育种单位历来都很重视早熟品种的选择与利用。早熟水稻二九青的推广,对长江下游部分地区三熟制的发展起了推动作用;早熟丰产小麦北京8号在北方冬麦区的最大种植面积曾达2500万亩以上;早熟棉花中棉所10号、早熟大豆黑河3号等也都在各自推广地区显示了增产增收的成效。法国经过15年的努力育成了INRA200和INRA 250等在较低温度下能够迅速生长的玉米早熟杂交种,使玉米种植界限北移,扩大栽培面积一倍以上。在日本寒冷的北海道地区,由于引进和培育了赤毛、走坊主等早熟水稻品种,使水稻生产从小面积试种迅速扩大到20万公顷。这些事例都说明早熟育种具有普遍的意义。

早熟性的机理

熟期的早晚是一个相对的概念,因作物播期和生长的地理位置而不同。早熟或晚熟品种都是针对某一特定地区的具体条件而言的,在甲地表现早熟的品种在乙地可能不早熟,甚至为迟熟。不同国家或地区评定各种作物熟期早晚的标准不一。为了便于相互比较,人们开始采用一些诸如积温或FAO规定值等绝对数指标。但最常用的还是全生育期天数,而记载生育始期时有的从播种算起(冬小麦),有的以出苗为准(春小麦)。棉花则以初霜5天前所收的皮棉重量占总产量的百分率来区分早、中、晚熟。玉米、大豆以全生育期天数或一生中大于6℃或10℃的积温作为评定指标。水稻上,中国以各地品种在南京的抽穗期为标准,按早、中、晚稻各划分为早、中、迟三种熟期,以部分消除因生长季节光温条件不同而产生的环境干扰。联合国粮农组织建议用FAO100~FAO800表示不同地区种植的玉米熟性,从极早熟的FAO100到极晚熟的FAO800将熟期数量化。这一标准已被欧洲许多国家所采用。

作物的熟期是由各个生育阶段组成的,如稻、麦一生中经历着出苗、分蘖、拔节、抽穗、开花、灌浆、成熟等阶段;棉花则由出苗、现蕾、开花、吐絮等阶段所组成。同一种作物的不同品种,各个生育阶段长短不同,只要能缩短其中任何一个或几个就可缩短熟期。

决定品种熟性的主要内在因素是感温性和感光性。水稻、玉米、棉花、大豆等喜温作物,一般随着温度的升高相应缩短生育期,感温性愈强的品种,缩短愈多,这些作物又是短日性的,缩短日照能提早抽穗、开花和成熟。小麦、油菜等作物,特别是冬性强的类型,在生育初期要求一定的低温才能通过春化阶段,高温主要能加快后期的生育进程。同时它们又是长日性的,加长日照可提早抽穗、开花、成熟。水稻生育期的长短除感温性和感光性外,还与基本营养生长期有关。所以,了解这些特性对改变品种熟期是很重要。

早熟性可表现为质量性状或数量性状遗传,因作物和类型而异。例如水稻在同季类型的品种间杂交时,熟期为数量性状遗传,而在早、中、晚稻之间杂交时则表现为质量性状遗传。小麦抽穗期早晚是质量性状遗传,早的为部分显性。遗传研究表明控制小麦春、冬性的有Vrn1~Vrn4等4个基因,春性为显性;控制光照反应的有Ppd1和Ppd2两个基因,双显性或Ppd1为显性时表现早熟。

育种要点

根据不同作物的光温反应特性,通过引种可以得到早熟材料,或直接利用或做为杂交亲本。水稻、玉米从高纬度向低纬度引种,小麦在不受冻害的前提下由低纬度向高纬度引种,均可提前成熟。选择育种诱变育种都有可能选获早熟品种。γ射线处理容易诱发早熟突变体,著名水稻品种原丰早、小麦品种山农辐63都是辐射诱变育成的,早熟、丰产,在生产上曾大面积种植。在优良推广品种的大群体中进行优中选早更是切实可行的办法。但最主要的方法还是杂交育种。在选配组合时应注意使亲本间各生育阶段或光温特性的互补,亲本之一为极早熟类型或两亲均为较早熟材料的杂种后代容易收到预期效果。后者往往在熟期上出现超亲分离。有些品种的系谱中含有早熟的遗传基础,用它们作亲本在杂种后代中也可能分离出早熟类型。选用早熟性一般配合力高的亲本是获得成效的重要条件。选育早熟玉米杂交种时,用出叶快、苗期在低温下生长快的自交系配置杂交种能提早熟期。由于早熟性与丰产性之间常存在一定的矛盾,在选育过程中应特别注意两者的统一,早熟而不丰产的品种,在一般情况下难以在生产上应用。

对水稻、麦类作物杂种后代进行早熟性选育时,一般以抽穗期作标准,但麦类作物的开花期比抽穗期同成熟早晚的关系更为密切,选择开花早的更为可靠。大豆则在果荚褪绿达生理成熟时选择为佳。棉花的早熟性除直接选择外,在形态上应选株型紧凑、第一果枝部位低、节间密或并节多的类型。由于早熟性受环境条件影响较小,遗传力较高,在杂交育种时,各种作物都可在F2代进行较严格的单株选择,在以后世代进行早中选早也有良好的效果。

当以物理、化学因素诱变时,早熟性变异的出现频率较高,故理化诱变为早熟育种中常用的方法之一。如中国辐射育成原丰早、辐早2号等早熟高产水稻品种。

早熟育种无论在理论上和实践上已取得了一定成就,但对其各个生育阶段的遗传特点尚缺少详尽的研究。在禾谷类作物中较局限于对抽穗期与温、光反应特性的研究。对抽穗后的开花、灌浆、脱水等遗传特点很少研究。在早熟育种中,特别在选育特早熟类型时应注意丰产亲本的应用,提高经济系数来补偿因生育期缩短后生物产量的减少。