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株型育种

又称理想株型育种,是侧重改进作物的形态结构和机能,提高光合生产率,从而充分利用本地区的自然条件和栽培条件,提高单位面积产量的育种方法。二次世界大战之后,化肥用量大幅度增长,因植株过高所引起的倒伏成为作物产量进一步提高的限制因素,各国先后开展了作物的矮化育种,降低了株高,增加了抗倒能力,使产量明显提高(见矮化育种)。

又称理想株型育种,是侧重改进作物的形态结构和机能,提高光合生产率,从而充分利用本地区的自然条件和栽培条件,提高单位面积产量的育种方法。

二次世界大战之后,化肥用量大幅度增长,因植株过高所引起的倒伏成为作物产量进一步提高的限制因素,各国先后开展了作物的矮化育种,降低了株高,增加了抗倒能力,使产量明显提高(见矮化育种)。其后,随着对植株矮化后因株型结构不合理所引起的一系列的问题加深认识,逐渐形成理想株型的概念,育种实践也从单纯强调矮秆,逐渐发展为更全面的株型育种。

20世纪50年代日本角田重三郎根据对水稻、大豆、甘薯研究的结果,阐述了株型与耐肥性之间的关系。美国为了减少大豆机械收割的损失,选育半矮秆和亚有限结荚习性的抗倒伏大豆品种,以利高肥窄行密植。1956年中国广东从水稻推广品种南特种,发现并选育出矮秆类型的矮脚南特品种并用它育成了珍珠矮等系列新品种。1966年国际水稻研究所育成了叶片直立、茎秆坚硬、分蘖力强的矮秆高产水稻品种IR8。1965年美国华盛顿州育成每公顷产量超过13.5吨左右的半矮秆小麦品种格恩斯(Gaines)。其后国际玉米小麦改良中心育成了一批半矮秆小麦品种在墨西哥、印度、巴基斯坦、土耳其等地推广,大大提高了小麦单产水平。1968年澳大利亚的C.M.唐纳德(Donald)认为应通过育种寻求个体间竞争强度最小的农作物株型,即理想株型(idestype)。并提出小麦的理想株型应具有单茎无分蘖,秆矮坚韧抗倒,叶片数少而挺举,大穗直立和有芒等特点。其后,各国的育种家们也先后形成了各种作物理想株型的设想。

不同作物,不同生育和栽培条件的理想株型模式不同。但其间也存在着一些共同之处。高产玉米品种要求植株中等偏矮,但不能选用具有短节间基因bra-chyticz的材料,因为超矮秆玉米的生物学产量低,总物质基础不够,不能获得高产。一般认为玉米的理想株型,要求苗期叶片增长快,成株下部叶片平展,上部叶片短厚挺举,后期叶片衰老缓慢,雄穗主轴粗而分枝少,有一定的双穗率。水稻株型育种目标,首先是降低植株高度,其后是从茎叶形态、叶片和叶层配置等方面着手改进。70年代后,中国水稻育种黄耀祥提出选育丛生快长类型品种的设想。要求生长前期分蘖旺盛、丛生、矮生,苗高约为现有矮秆品种的2/3,长相玲珑紧凑,为发展成为穗数多而匀称、整齐株型打好基础;拔节至抽穗期间长粗长高较快,为形成穗多穗大的矮秆类型创造条件;抽穗至成熟保持旺盛的光合势,叶片转色好,营养物质转运顺调,经济系数高。总之具有从苗期开始的整个生育期间,形成从丛生到快长的动态结构。

综合各类作物理想株型的模式特点,可以得出共同要求是在植株矮化的基础上,从器官建成、叶层配置、源库协调、物质基础、群体动态等方面着眼,求得最大限度的协调,以便充分利用光能,获得更高产量。叶片挺举短厚,各部叶片受光均匀;叶色深绿的植株,通过反射损失的光能少,且叶绿素含量高,光合效能强。因此,理想株型可合理配置叶面积指数,延长叶片功能期,从而可以提高叶面积的净光合率,达到增穗、增重,提高单位面积产量的目的。

现阶段大多数地区农作物光能利用率均在1%以下,在农作物单产水平较高地区光能利用率2%左右。今后随着各地理想株型育种的进一步发展和具体化,必然能使作物产量更加提高。