温光敏两系法杂交小麦技术体系的研究与应用

论文摘要

杂种优势利用作为进一步提高作物单产的有效途径之一，已在许多作物上得到证实。1992年以来，基于小麦温光敏雄性核不育的温光敏两系法杂交小麦，由于具有恢复源广、制种程序简单等特点，已成为我国小麦杂种优势利用研究的主要途径之一。针对杂交小麦研究与应用中存在的强优势组合筛选效率不够高、制种技术不够成熟这2大主要问题，在前期工作基础上，本研究利用云南生态类型丰富的自然优势，以不育系改良为重点，以稳定制种纯度、提高制种产量、简化制种技术为目标，对引进温光敏雄性核不育系C49S-87的育性稳定性、生态适应性和异交结实性等进行了改良；同时对不育系的提纯、繁殖技术，高纯度、高产制种技术和杂交小麦的栽培技术等进行了研究，结果如下：1．在洲交中偶然发现C49S-87／96B-138的杂种F1高度不育。利用96B-138与C49S-87杂交，育成了K78S等新不育系。在昆明自然条件下，K78S的临界不育温度为12.8℃，比C49S-87高2.1℃，临界光长12.41h，比C49S-87长0.93h；在海拔1，530～2，400m的不同生态区，K78S表现育性稳定，套袋不育度＞98％的不育抽穗期为24～43d，比C49S-87至少长18d；在异交结实性上，K78S的柱头外露率比C49S-87（柱头不外露）高20％～60％、穗下节长7～9cm。K78S在不育性和异交结实性上的显著改进，为进一步降低温光敏两系杂交小麦的制种风险，稳定、提高制种纯度，大幅度提高制种产量奠定了基础；同时也为转育各种品质类型或适于其他麦区应用的新不育系提供了更好的平台。2．K78S的选育表明，筛选、利用对不育系的育性难恢复的材料作转育亲本，是提高小麦温光敏雄性核不育系温光反应临界值的可行途径之一；在可利用的温光敏核不育基因资源有限的情况下，为小麦温光敏雄性核不育系不育性的遗传改良提供了一种新途径。3．利用K78S组配了通过审定的优良组合云杂5号和云杂6号；云杂5号的成功选育（2001年组配，2004年通过审定）表明，6VS／6AL小麦—簇毛麦染色体易位系是改良不育系、恢复系抗病性的优良抗源；两系法杂交小麦育种技术与常规抗病育种相结合，可进一步提高育种材料的利用效率，加快优良组合的选育进程。4．在适宜制种区的最佳播期范围内，C49S-87和K78S至少可保证不育系植株前5个分蘖穗的不育度达95％以上；而近15年的区域试验结果表明，在云南的生态条件下，所有小麦品种的平均单株分蘖穗数不超过3个；因此在正常的田间出苗情况下，影响制种纯度的主要因素并非不育系的分蘖穗，而是不育系繁殖过程中因部分植株的育性变异所导致的不育系群体育性下降，可通过育性提纯、防杂、去杂和尽可能选择育性能正常恢复的区域繁殖不育系等措施加以控制。5．在生产制种中，云杂5、6号的最佳父母本行比为2：6，加上K78S良好的不育性利异交结实性，其制种纯度可稳定达98％，产量可稳定达3750kg／hm2，比云杂3号（C49S-87组配，2002年审定）提高近70％，杂交种成本大幅度下降，制种效益显著提高。由于K78S的应用，使云南温光敏两系杂交小麦的制种技术简化为：父母本分播、分收+人工辅助赶粉+常规小麦高产繁种技术，实现了制种技术的常规化，基本达到了建立简易、高效、低成本的杂交种种子生产技术的预期目标。6．确定了杂交小麦的总体栽培技术原则为“利用分蘖优势，构建协调群体，发挥增产优势”。杂交小麦在云南田麦区的最适基本苗为90～105×104／hm2，烟地麦区为120～135×104／hm2，相当于60～75kg／hm2的播种量，可降到常规品种的40％～50％，加上制种产量的提高，亩用种成本可降至与常规品种持平或更低，为杂交小麦的大面推广应用奠定了基础。7．通过多年来在不育系改良与提纯、繁殖，恢复改良与组合筛选，制种和栽培技术等方面的研究与实践，基本建立了一套成熟、稳定、实用的温光敏两系法杂交小麦技术体系。1999年以来，云杂3号、云杂5号和云杂6号3个组合累计种植20，333hm2，平均杂种优势率达15％～20％，进一步验证了该技术体系的稳定性和实用性。此外，结合前期研究和生产实践，对不育系敏感期异常高温情况下制种纯度的保证措施，杂交组合的筛选原则，尤其是如何选育在异常低温情况下育性恢复稳定的优良杂交组合，以及进一步提高小麦杂种优势幅度的可行途径等作了探讨。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 作物杂种优势利用的研究概况
• 1.1 杂种优势的概念及应用概况
• 1.2 作物杂种优势的遗传机理
• 2 小麦杂种优势的研究与利用概况
• 2.1 小麦的杂种优势
• 2.2 小麦杂种优势利用的主要途径及应用概况
• 2.3 本研究的选题、主要内容及预期目标
• 第二章 温光敏雄性核不育系的遗传改良
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不育系改良
• 2.2 改良不育系 K78S的育性及生态适应性研究
• 3 讨论
• 3.1 小麦温光敏核不育系育性改良的可行途径
• 3.2 K78S的育性稳定性和适应性
• 3.3 K78S的温光反应临界值
• 第三章 温光敏两系杂交小麦优势组合选育
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 以C49S-87组配的杂交组合
• 2.2 以 K78S组配的杂交组合
• 2.3 恢复系抗病性改良
• 3 讨论
• 3.1 优势组合的恢复系类型
• 3.2 优良组合和恢复系筛选中的其他因素
• 第四章 温光敏两系杂交小麦制种技术研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 研究方法
• 2 结果与分析
• 2.1 K78S的繁殖
• 2.2 父母本行比对制种产量的影响
• 2.3 不育系主穗与分蘖穗间发育进度与育性的比较
• 2.4 制种纯度检验
• 2.5 制种成本简析
• 3 讨论
• 3.1 不育系的繁殖
• 3.2 制种中最佳行比的确定
• 3.3 温光敏两系杂交小麦的制种风险和纯度控制
• 3.4 C49S-87与 K78S的制种技术比较
• 3.5 两系杂交小麦的制种效益
• 第五章 温光敏两系杂交小麦栽培技术研究与应用
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 种植密度对生育期的影响
• 2.2 不同种植密度下的群体动态
• 2.3 种植密度对产量及产量构成因素的影响
• 3 讨论
• 3.1 杂交小麦的分蘖优势及其利用
• 3.2 杂交小麦的栽培技术
• 结论
• 参考文献
• 致谢