小麦育种与栽培若干问题的思考

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,1,小麦育种与栽培若干问题的思考,程顺和,江苏里下河地区农科所,国家小麦改良中心扬州分中心,农业部长江中下游麦类生物学与遗传育种重点实验室,2012-11-8,2,提要,一、育种,目,目标,二、超高,产,产育种,三、创造,变,变异,四、选择,变,变异,3,育种与栽,培,培是采用,不,不同途径,去,去实现共,同,同目标的,两,两个学科,。,。,什么是育,种,种？是用,遗,遗传改良,方,方法，使,食,食品、用,品,品、能源,等,等生物制,品,品的生产,更,更高产、,高,高效、优,质,质的科学,技,技术（,这与栽培,科,科学的目,标,标相同，,途,途径不同,）；是按人类需,要,要不断创造变异、选择变异的过程。,4,1,，育种目,标,标的依据,：,：是经济,社,社会发展,的,的需要。,经济安全,决,决定于粮,食,食、能源,和,和金融安,全,全。,“农业是,人,人类社会,赖,赖以生存,发,发展的基,础,础产业，,粮,粮食安全,与,与能源安,全,全、金融,安,安全并称,为,为当今世,界,界三大经,济,济安全。,”,”,国家副主,席,席习近平,在,在中美农,业,业高层研,讨,讨会上的,致,致辞,“谁控制,了,了粮食，,谁,谁就控制,了,了所有的,人,人民；谁,控,控制了石,油,油，谁就,控,控制了所,有,有的国家,；,；谁控制,了,了货币，,谁,谁就控制,了,了整个世,界,界。”,美国前国,务,务卿基辛,格,格的名言,小麦是世,界,界口粮消,费,费量、贸,易,易量、单,产,产增速最,大,大的作物,。,。,一、育种,目,目标：,来源：韩,一,一军，,2012.03,5,当前要根,据,据经济转,型,型需要提,高,高产品技术含量,和,和附加值，满足粮,食,食、饲料,、,、工业原,料,料需求，,达,达到高产,、,、节本、,优,优质和环,保,保的目标,。,。,根据中国,国,国情，土,地,地和水资,源,源短缺，,人,人口多，,经,经济高速,发,发展，西,方,方发达国,家,家企图制,定,定国际条,约,约利用土,地,地、水、,矿,矿产、能,源,源、粮食,等,等国际资,源,源（当前,还,还利用国,际,际矛盾和,军,军事威胁,）,）来遏制,中,中国崛起,，,，所以我,们,们在粮食,生,生产上要,持,持续增加,单,单产，降,低,低生产成,本,本。,6,2,，小麦育,种,种目标：,高产（穗,、,、粒、重,、,、倒）,穗多（分,蘖,蘖早、多,，,，无效蘖,消,消亡快）,和,和结实性,好,好，灌浆,快,快，粒重,高,高,株型紧凑,，,，叶片举,（,（或下挂,）,）、短、,窄,窄、厚、,深,深,茎秆质量,（,（弹韧,性,性、硬度,）,）好,根系强大,（,（初生根,深,深、次生,根,根多、后,期,期不衰，,甚,甚至新生,根,根多）,高效（低,成,成本）,抗赤霉、,纹,纹枯、锈,、,、全蚀、,孢,孢囊线虫,；,；抗耐旱,、,、涝、冻,、,、热等,光、温钝,感,感，生育,进,进程强度,大,大,水、肥、,光,光、温高,效,效,优质（面,条,条、馒头,、,、饼干、,面,面包、健,康,康功能）,7,3,，未来中,国,国和全球,粮,粮食总产,增,增加途径,只,只能靠提,高,高单产,根据,FAO-OECD,预测，由于需求,不,不断增加,，,，粮食仍,将,将处于紧,平,平衡状态,。,。未来全,球,球粮食种,植,植面积将,基,基本稳定,，,，单产提,高,高将成为,主,主要增产,手,手段。,预计到,2020,年世界,谷,谷物供,需,需缺口,约,约为,300,万吨。,长,长期看,，,，由于,生,生物质,能,能源快,速,速发展,、,、金砖,五,五国消,费,费平稳,增,增长以,及,及发展,中,中国家,食,食物结,构,构升级,，,，全球,粮,粮食需,求,求将持,续,续增加,，,，世界,粮,粮食价,格,格将持,续,续处于,高,高位。,（,来源：,韩,韩一军,）,）,由于我,国,国耕地,、,、水、,环,环境等,资,资源的,制,制约，,今,今后粮,食,食总产,增,增,加,加更,只,只能依,靠,靠提高,单,单产、,降,降低成,本,本。,8,二、超,高,高产育,种,种,1,，低产,变,变中产,、,、中产,变,变高产,、,、高产,更,更高产,是,是一个,动,动态过,程,程，下,面,面将讨,论,论“高,产,产更高,产,产”的,问,问题。,建国初,期,期小麦,平,平均亩,产,产仅,54,公斤，最高,产,产量典,型,型估算,值,值亩产,为,为,134.6,公斤，低于,目,目前低,产,产水平,；,；,2011,年平均,亩,亩产已,达,达,325,公斤，最高,产,产量亩,产,产为,789.9,公斤（,2009,年山东,滕,滕州）,。,。因此,必,必须在,更,更高的,水,水平上,实,实行平,衡,衡增产,，,，通过,农,农田水,利,利、土,壤,壤改良,、,、科学,施,施肥等,措,措施实,现,现中低,产,产田改,造,造，良,种,种良法,等,等措施,提,提高粮,食,食综合,生,生产能,力,力。,9,2,，产量,形,形成的,生,生物学,基,基础（,与,与育种、栽培）,光合特性,生物量,产量,经济系数,=,净同化率,光照时间,光合面积,基本苗,株型,温度、,CO,2,、,水、肥,生态区内地面辐射,冠层内部光强,密度,光强,不早衰,株型,生物量,决,决定于,育,育种与,栽,栽培的,共,共同作,用,用，育,种,种的重,点,点应该,是,是株型,。,株型改,进,进能带,动,动产量,提,提升，,据,据报道,:,株型的,改,改良可,以,以使合,理,理叶面,积,积指数,、,、净同,化,化率、,光,光合势,、,、产量,都,都得到,明,明显提,高,高。,平展型,紧凑型,合理叶面积指数,3.04.0,5.56.0,高产栽培最大叶面积指数,3.54.0,5.07.0,净同化率,g/m,2,d,5.53,7.79,光合势,(m,2,d)/hm,2,250,万,350,万,经济系数,0.40.45,0.50.55,人工改变株型对产量的影响,紧凑型改为平展型,后产量下降,平展型型改为紧凑型,后产量提高,玉米株,型,型改进,的,的效应,11,例：玉,米,米株型,现在株,型,型,以前株,型,型,12,水稻理,想,想株型,：,：,以前株型,现有株型,理想株型,13,黄淮麦,区,区小麦,以前株,型,型,现在株,型,型,14,长江下,游,游小麦,15,长江上,游,游小麦,16,3,，超高,产,产育种,的,的思路,在本生,态,态区条,件,件下，,用,用现有,品,品种创,超,超高产,典,典型（,例,例,1,），研,究,究动态,群,群体的,产,产量结,构,构，拟,定,定较大,面,面积超,高,高产群,体,体模型,（,（,穗、粒,、,、重、,叶,叶、茎,、,、根,）和理,想,想株型,。,。,17,说明：,淮,淮南麦,区,区现有,品,品种,650-700,公斤产,量,量，穗,数,数,39-41,万，穗,粒,粒数,42-44,粒，粒,重,重,40,克左右,。,。,2011,年江苏,淮,淮南麦,区,区部分,高,高产典,型,型（江,苏,苏大中,农,农场）,品种,面积（亩）,亩穗数,(,万,),每穗粒数,千粒重,(,克,),实际亩产,（,Kg/,亩）,扬辐麦,4,号,3.33,4142.540,697,扬麦,16,3.12,38.9843.540,672,扬麦,13,3.27,39.6742.139.8,647.8,例,1,18,（,1,）超高,产,产品种,模,模型分,析,析：,1,、亩穗,数,数,40-41,万以上。,提,提高分,蘖,蘖力、,成,成穗率,（,（叶挺,、,、株紧,）,）以提,高,高净同,化,化率、,叶,叶面积,和,和穗容,量,量；,2,、每穗,粒,粒数,42-44,粒以上。,增,增加穗,基,基部和,顶,顶部结,实,实性、,小,小穗数,、,、穗长,；,；,3,、千粒,重,重,41,克以上。,熟,熟相好,、,、灌浆,快,快，强,度,度大、,不,不早衰,(,高温逼,熟,熟,),；,4,、抗倒,：,：株高,降,降低些,；,；茎秆,厚,厚、韧,性,性强，,提,提高对,根,根、茎,病,病害的,抗,抗性；,5,、提高,对,对病、,虫,虫、冻,、,、渍、,热,热的抗,耐,耐性。,分析现,有,有品种,高,高产典,型,型；研,究,究实现,超,超高产,目,目标的,动,动态群,体,体中的,理,理想株,型,型、产,量,量结构,，,，及其,对,对病、,虫,虫、逆,的,的抗耐,性,性。,淮南较大面,积,积常年获得,650-700,公斤,/,亩的超,高,高产量,，,，可以,设,设想模,型,型：产,量,量因素,平,平衡增,大,大。,19,宁,0569,两年在,区,区试中,产,产量结,构,构如下,：,：,说明：,宁,宁,0569,在区试,中,中的亩,穗,穗数,(33.1,万,),，与,36,万指标,相,相比需,再,再提高,一,一些。,每,每穗粒,数,数,(43.2,粒,),已接近,实,实际指,标,标,44,粒，但,千,千粒重,相,相差甚,远,远,(44g-36.3g=7.7g),。,（,2,）从大,面,面积或,多,多年多,点,点试验,中,中物色,接,接近超,高,高产基,因,因型（,如,如宁,0569,）作为,改,改良的,基,基础。,20,按超高,产,产模型,改,改造宁,0569,等品种,的,的依据,：,：,1),、现有,品,品种在,高,高产栽,培,培条件,下,下高产,典,典型的,产,产量因,素,素,(,穗、粒,、,、重、,叶,叶、茎,、,、株型,),研究及,其,其升华,，,，如对,例,例,1,三块田,的,的分析,后,后拟定,的,的上述,模,模型。,2),、现有,种,种质材,料,料在穗,、,、粒、,重,重、高,、,、叶、,茎,茎、根,、,、熟期,、,、光温,特,特性、,抗,抗病抗,逆,逆等方,面,面已接,近,近理想,指,指标的,育,育种成,果,果，这,是,是育种,的,的物质,基,基础，,如,如：宁,0569,、济麦,22,、北欧,品,品种穗,多,多穗大,秆,秆韧种,质,质、实,秆,秆麦等,种,种质。,3),、育种,家,家的经,验,验和理,论,论基础,，,，如：,滚,滚动回,交,交可以,有,有效将,目,目的基,因,因导入,丰,丰产背,景,景，从,而,而获综,合,合性状,好,好又各,具,具育种,家,家需要,性,性状的,中,中间材,料,料和品,种,种。,21,1),、选用,千,千粒重,高,高、综,合,合性状,丰,丰产性,好,好的供体亲,本,本回交，,但,但其结,果,果可能,穗,穗数、,粒,粒数会,下,下降；,2),、选用,叶,叶举株,紧,紧、穗,数,数粒数,较,较多综,合,合性状,好,好的供体亲,本,本回交，,但,但其结,果,果随着,收,收获指,数,数的升,高,高，倒,伏,伏风险,增,增加；,3),、选用,基,基茎韧,壁,壁厚、,矮,矮秆综,合,合性状,好,好的供体亲,本,本回交，,但,但可能,产,产生根,倒,倒的问,题,题，如,宁,宁麦,9,号系统,矮,矮秆、,根,根倒；,4),、选用,根,根系强,大,大,(,同时可,能,能抗旱,、,、抗冻,、,、丰产,),综合性,状,状好的供体亲,本,本回交，,但,但根倒,原,原因至,今,今不明,。,。,上述诸,性,性状可,以,以分项,同,同时进,行,行，并,行,行综合,(,即“分项深,入,入、综,合,合提高”,),，最后,可,可能育,成,成淮南,麦,麦区的,超,超高产,类,类型。,（,3,）设,想,想遗传,改,改良步,骤,骤：,22,三、创,造,造变异,育种就,是,是创造,变,变异、,选,选择变,异,异。,变异包,括,括可遗传,变,变异和,不,不可遗,传,传变异。只有,遗,遗传物,质,质改变,造,造成的,变,变异才,是,是可以,遗,遗传的,。,。,可遗传,的,的变异,包,包括基因突变、,基,基因重组和,染,染色体变异,。,。,23,基因是遗传,物,物质的最小,功,功能单