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单词 小麦育种材料的抗旱性
释义

【小麦育种材料的抗旱性】
 

拼译:drought resistance in wheat breeding resour
 

在干旱和半干旱地区选育抗旱新品种,提高小麦的抗旱性是一个重要的研究课题。抗旱育种的成效在很大的程度上取决于拥有小麦抗旱资源的多寡和对它们深入研究的程度,因此世界各国都重视小麦抗旱种质资源的收集和研究工作。小麦的抗旱性系指小麦对干旱的适应性与抵抗能力,即在土壤干旱和大气干燥条件下小麦所具有的伤害最轻、产量下降最少的能力。按小麦抗旱能力的大小进行筛选,评价的过程叫抗旱性鉴定。美国和前苏联早在19世纪初期就开展了小麦种质资源的收集、保存和鉴定工作。中国在20世纪30年代开始注意此项工作,而大规模的收集、保存和研究工作是从50年代开始的。现在世界各国共保存小麦资源11万份,中国保存4万份,这些资源蕴藏着各种有用的基因,其中包括抗旱基因,这是小麦抗旱育种、提高小麦抗旱性的物质基础。中国小麦的特点之一就是抗逆性强,如玉兰麦既抗旱又抗干热风。

小麦抗旱性的研究始于20世纪初期,前苏联马克西莫夫(K.A.Makcumon)早就开始研究植物的抗旱性与植物水分的关系。40年代以前,中国在农民世代相传和经过长期驯化、自然淘汰及人工选择下形成了一批适于当地逆境条件下的抗旱、耐瘠、抗寒的麦品种,如内蒙的小红麦、宁夏的红芒麦、甘肃的老芒麦、新疆的乌什稻麦、山西的平遥小白麦和三月黄、西北的蚂蚱麦等。50年代后期,选育工作注意了品种对不良环境的适应性,因而选育出的品种适应性广,但增产潜力不大,如碧蚂1号、4号,燕大1817。60年代后期,随着旱地施肥水平的提高、耕作措施的改进,选育的品种除抗旱性强外,还注意了其他农艺性状的选择,使产量稳中有升,如当时的代表品种有旱选10号、北京6号、农大183、石家庄407。70年代后期,农业生产水平进一步提高,早地也出现了小麦亩产250kg以上的块地,因此,对旱地品种除要求抗旱性好外,还要求丰产性、适应性好,如当时代表品种有北京8号、北京10号、农大311、太辐34。80年代,除极恶劣的生态地区要求强抗旱品种外,随着旱地小麦施肥水平不断提高和生产发展的需要,对品种的抗旱性要求有所下降,而丰产性有大幅度提高,如当时代表品种有丰抗13号、秦麦3号、晋麦21号。

小麦抗旱性的表现是遗传与外界环境长期作用的结果,且因时因地而异,以致目前还没有找到满意的抗旱性评价方法和指标。现有的鉴定方法归纳为:(1)田间直接鉴定法:利用自然降水或地形造成土壤水分差异,使小麦在不同土壤水分条件下进行生长发育,以穗部性状和产量进行比较,评价小麦的抗旱性。(2)人工模拟环境法:将种子直接播在人工气候箱(室)、防雨棚,根据需要控制小麦生长水分状况,可研究不同发育阶段的抗旱性,以比较它们的形态指标或产量来评价小麦的抗旱性。(3)实验室法:可进行芽期的和苗期的抗旱性鉴定。将种子放在不同浓度的高渗溶液中进行发芽,以相对发芽率评价品种芽期的抗旱性;也可预先培育不同苗龄然后脱水处理,测定一些生理生化指标或存活率,以此比较小麦的抗旱性。常用生理生化指标有叶片相对含水量、叶片饱和水亏、叶片保水力、叶水势、渗透势、呼吸强度、光合强度、气孔扩散阻力、蒸腾系数、叶绿素含量、细胞汁浓度、细胞膜透性、可溶性糖、氨基酸以及有关的酶和生物碱等。

抗旱育种常用的方法有3种:(1)系统育种:根据育种目标,从现有品种群体中选出一定数量的优异个体,分别脱粒、播种,每个个体后代形成一个系统(株系或穗系),对它们进行抗旱性和适应性鉴定,选优去劣,育成新品种。在地方品种大量存在的地区采用这种方法是行之有效的。如陕西从泾惠30号系选出复壮30号,山西从平遥小白麦选出燕大1817,内蒙从小红芒选出东升10号。(2)杂交育种:品种间杂交没有遗传障碍,是常用的育种方法。渭南地区利用抗旱性好的科冬51和P6402杂交育成秦麦3号,其抗旱性和丰产性都比较好,是旱肥地大面积推广的品种。种间和属间杂交存在着染色体数目和染色体组不同的困难,但中国科学院遗传所曾用普通小麦与分枝型圆锥小麦进行杂交后再与普通小麦杂交育成抗旱、耐盐、稳产的科遗26号。中国科学院西北植物所用小麦与偃麦草杂交育成抗旱丰产的小偃5号和6号。(3)诱变育种:通过物理的、化学的等因素诱导引起小麦发生变异,从中选出抗旱性强的突变体,如晋麦2号就是用γ射线处理育成的。

中国农业科学院品种资源研究所通过上万份小麦品种的抗旱性鉴定,筛选出一批抗旱品种,并根据其抗旱特征特性、适应的范围和栽培条件,分成旱瘠型、旱肥型、水旱两用型。旱瘠型品种适于旱薄地种植,抗旱性强,但增产潜力不大,一般亩产100kg左右,以地方品种居多。旱肥型品种适于土层厚且肥沃的旱地种植,抗旱、耐肥、较丰产,亩产在250kg以上,以改良品种居多。水旱两用型品种,适应性强,可塑性大,水浇地亩产可达450kg以上,在限水地区也能丰产稳产,该类品种对水分不太敏感,旱地也能获得较高的产量,但抗旱性比前两类品种稍差些。

目前水旱地常用的亲本材料共174个,其中国外品种16个、农家品种14个、育成品种93个、中间材料51个,它们的抗旱性主要集中在2级、3级抗旱性上,这表明提高新育成品种的抗旱性潜力还很大。

近年来,美国、前苏联、中国利用组织培养提高小麦的抗旱性,已筛选出一批抗旱突变体和选育出抗旱丰产品种。如北京农科院培育的京花一号,已在大面积推广。近年来,关于干旱对作物危害及抗旱机理的研究发展很快,如植物耐旱与御旱的区分及其机理、抗旱种质资源的筛选与分类、渗透调节作用、活性氧的清除能力、干旱胁迫下植物特异蛋白的合成规律及特性和生理功能与抗旱性的关系,均有了一定的研究成果,并为生物工程提供了一些依据和物质基础。

【参考文献】:

1 Turner N C.作物抗性生理学.北京:科学出版社,1979.191~207

2 Morgan J M,Aust J.Agric Res.,1983,34:607~614

3 胡荣海.植物学通报,1991,8:9~13

(中国农业科学院品种资源研究所胡荣海研究员撰)

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