小麦育种学幻灯片2010版第四讲

作者：刘庚军 文章来源于：科技日报
CHA育种，是利用CHA处理自 交作物的母本，诱导其雄性不育， 再与父本杂交获得杂交种子的技术， 属于二系育种。与常用的三系育种 相比，CHA育种不需要专门培育不 育系和恢复系，具有育种程序简单、 育种周期短，亲本范围广等诸多优 点，因而深受育种界的关注。
CHA育种的关键在于CHA，性能优异 的CHA对处理的母本植物的雄性不育率 要高（>95%），但对雌性器官的可育率 无或无大影响，对植株亦无其它不良副作 用。同时价格要适宜，便于推广应用。 经过半个世纪的探索、研究，CHA已 经有了很大进展，目前已有几个品种用于 商业生产杂交种子或正在扩大试验之中。
小麦育种途径和方法 （是杂交育种所占的比例）
杂交育种
国外引种 地方品种 选择育种 杂交育种 远缘杂交 诱变育种
一、杂交育种
1 亲本选配问题
1）首先应注意扩大种质资源的利用范围。 2）尽可能双亲的性状水平，有利于优良 品种的选育。 3）保证亲本间有足够的遗传差异。
4）采用适当的杂交方式
二、杂交技术
河南是全国冬小麦主产省之一，小 麦品种资源丰富，共保存有4228份， 其中农家品种908份，省内育成 （改良）739份，省外引进600份， 国外引进1981份。
小麦主要病害
群众形象地区分三种锈病说
“条锈成行叶锈乱， 秆锈是个大红斑”。
产量（高产）目标性状
小麦产量构成因素及遗传与选育
1 多穗型：750－900万穗／公顷，25－30 粒／ 穗，千粒重36－40克。 2 大穗型：420－525万穗／公顷，穗重不少于 1.3－ 1.6克。
3 中间型：南方为555－600万穗／公顷，37－ 40 粒／穗，千粒重37－40克；北方为 600－675 万穗／公顷，30 粒／穗，千粒重40克。
各国研究认为：可以通过：
（1）核质互作雄性不育和育性恢复； （2）化学杀雄剂诱发雄性不育； （3）核基因不育性；
（4）核质杂种优势；
产生杂种小麦
二、核质互作雄性不育（CMS）和育 性 恢复的研究利用
1.Ｔ型杂种小麦三系的选育、组配、制 种及存在的问题 1)T型不育系及保持系的选育
多采用回交转育法，不育系选育的 同时也选育了保持系。
小麦矮秆性的选育
利用矮源：赤小麦，农林10 号（广泛利用）。我国的大拇指 矮、矮变1号等（尚未得到广泛 利用）这些都由矮秆基因控制， 此外还有草丛型矮生基因、独秆 矮生基因等。
不同株型（紧凑、松散）
1962－ 1982年间所育的472个品种，杂交育 成的品种305个，占64.6％，。说明 杂交育重视我国推广品种的主要育种 方法。
Sohimd and Johnson(1962,1966) 证明了提莫菲维小麦具有本身细胞 质所致的雄性不育的育性恢复基因。 随后美国完成了具有T型细胞质的 Bison不育系和T型恢复基因Marquis 恢复系的“三系配套”。
以后各国相继开展了T型不育系 及恢复系的选育，并对杂种小麦的杂 种优势及繁殖制种技术进行了研究。
世界罕见的彩色小麦
新闻日期： 2005-1-21 15:47:43 以周中普父子为首的南阳市小麦育种专家，经过多年 潜心研究和精心培育，于2002年在中国首次培育出了五颜 六色的彩色小麦。这些黑色、绿色、咖啡色等彩色小麦不 仅能吃，而且还有保健作用。新华社、人民日报、人民日 报（海外版）、农民日报等首都10多家新闻媒体对这一科 研成果进行了报道，在海内外引起了强烈反响。 小麦是 我国第二大粮食作物，产量和消费量约占我国粮食总量的 25%。作为我国小麦生产基地之一的河南省南阳市，在著 名小麦育种专家周中普的带领下，小麦育种科研小组经过 10多年的艰苦努力，采用“化学诱变”、“物理诱变”和 “远缘杂交”三结合育种方法，终于在200多亩农田里培育 长出了黑色、紫色、绿色、咖啡色、蓝色等五颜六色的小 麦，其中新培育出来的绿色小麦在全世界较为罕见。
2. 授
粉
（1）要求： 花粉纯净； 生活力强：水稻花粉取下5分钟内， 小麦十几 分钟~半小时，玉米2~3小时内授粉。 柱头具受精能力：水稻开花后4天，小麦8~9天， 玉米5天，大豆2~3天，棉花2天。
（2）授粉方法
（三）授粉后的管理
挂牌（标明父母本及杂交时间） 加强管理，可剪去未杂交的穗，促 进杂种成熟。
组合选配及制种
选配原则：杂交育种亲本选配原则
制种： 1）两个隔离区，分别繁殖不育系和 杂交种 2）隔离范围100-200米 3）注意播期，密度，行比，花期及 人工辅助受粉等。
存在问题
T型不育系最大的弱点是恢复源 太少，不易选出优良而稳定的恢 复系。（T型杂交小麦未能大面 积推广的主要原因）
另外，种子不饱满，芽率低也值 得进一步研究。
2、杂种后代的处理
我国主要采用系谱法，或系 谱法与混合法兼用，单独采用混 合法的较少。
1）关于配置和保留杂交组合多少的问题
小麦组合的成功率为1／200－1／300，
因此，一种观点：以多取胜。
另一种观点：精选和少配组合。
2）杂种各世代尤其是F2群体大小问题
一般主张扩大群体有时主张大量淘 汰F1组合，以保证优良组合的F2有较大 的群体。目前我国小麦育种普遍存在F2 群体较小的情况，在一定程度上限制了 优良单株的中选率。
1 单位面积穗数 2 每穗粒数
3 每粒重量
测产（产量结构）
单株穗数遗传率最低，早代选 择效果差；穗粒数的遗传率在40％ 可间接通过增加穗长和有效小穗数 达到增加粒数的目的。穗长遗传率 一般为70％左右，早代选择有效。 千粒重遗传率一般在70％左右，也 可在代选择。
根据我国各地的经验，每公顷7500 公斤的小麦品种，其产量因素有下列 三种类型：
这种彩色小麦富含碘、硒、钙、铁、锌等多种微量 元素，因此在小麦种皮上呈现出了不同的色彩，而 这些微量元素对人类能起到保健作用，因而又被称 为保健小麦。专家称，彩色小麦一旦开发成系列彩 色保健食品批量上市，可促进品种改良，带动良种 生产、种植业结构调整、粮食收贮和食品加工业的 发展以及生化药品业的开发。 据悉，目前美国只在食用面粉加工中人为加入多 种微量元素，而南阳市小麦专家培育出来的彩色小 麦却是自然生成的。
术语概念与应用 文献中用于表达诱导自交作物雄性不育化学品的术 语颇多，除CHA之外，还有： 1.Gametocide 杀配子剂 2.Selective gametocide 选择性杀配子剂 3.（Plant）male sterilant （植物）去雄剂 4.(Plant)selective male sterilant 选择性去雄剂 5.Plooen suppressant 花粉抑制剂 6.Plooenocide 杀花粉剂
F3系统种植数目决定于F2当选株数。一 般说来，在既定的土地面积上，以增加 F3系统数而减少系统内株数，以及最后 保留较多的系统和在每个系统中少选一 些植株较为有利。 F4以种植和保留较多的系统群比系统群 内的系统数更有利。随着世代的推进， 育种工作越来越集中于少数优良的系统 群和系统。
杂交后代分离群体中，选择的对象和考 虑的性状各不相同。简单的质量性状和 简单的数量性状，遗传力较高，如抽穗 期、株高、某些抗病性、穗长、每小穗 化数、千粒重等可早代选择，一些复杂 的性状，如单株穗数、单株粒重、产量 等以受环境影响，可在高代（F3、F4） 选择。
与此同时，各国也在寻找新 的不 育细胞质和新的恢复系（基因），研 究雄性不育与育性恢复机理，产生杂 种小麦的新途径（化杀）等问题，分 别取得新进展。
1965年北京农业大学蔡旭教授 从匈牙利引入核质互作T型不育系 及相应的恢复系后经全国性协作研 究，取得了多方面进展。如：提高 三系的农艺性状和产量水平、强优 势组合的选配、其他胞质新三系的 选育、利用Rht3培育显性矮秆基因 的T型不育系、化学杀雄剂的应用、 以及杂种小麦的基础理论研究等。
我国小麦种质资源与世界上大多数国家的相比， 具有四大突出特点，主要表现在普通小麦：
第一，早熟性， 不论是地方品种，还是育成品种都明显比国外的 早熟，如北方冬麦区多数品种比欧洲品种早熟5— 10天，比美国品种早熟5天左右。 这与我国采用一年多熟制有关，北方地区以小麦 －玉米轮作为主，长江流域以小麦－水稻轮作为 主，为了保证第二季作物的适时播种，要求小麦 品种早熟；
要求 ：1）育性恢复能力高而稳 2）配合力高，杂种优势强 3）农艺形状、丰产性、适应性好 4）制种性状优良 花药大，花粉多，散粉好
恢复系选育方法
1）广泛测交选育（成对测交）
2）连续回交转育（费时）
3）杂交选育
恢复力是选育恢复系的首要选择指标， 当恢复力达到85%以上时进行配合力测 定。
恢复系的选育成为目前小麦杂种优势利用的主攻目 标.
第四，高亲和性， 这类品种含有可交配基因，易与黑麦、山羊草 等近缘植物杂交成功，如中国春、J-11等等。 另外，我国小麦种质资源中还有一些特有资源 和稀有资源，如我国特有的云南小麦、新疆小 麦和西藏半野小麦。稀有类型如太谷核不育小 麦，小麦单体系统，三粒并蒂类型小麦，无芒 的波兰小麦品种若羌古麦，矮秆的圆锥小麦矮 蓝麦，穗分枝的普通小麦品种小佛手等。
其他相关研究 研究了小麦近缘种属的细胞质 雄性不育特性，发现大多有不良效 应 ，有应用价值的是D2、G、MU、 SV型，其中SV型最具有应用价值。
三、化学杀雄剂的研究和利
要求
1）导致雄性不育，不影响雌蕊育性 2）使用方便，成本低 3）与基因型和环境互作小，效果稳定 4）无残度和环境污染
化学杀雄选育杂种小麦 西北农林科技大学张改生教授率领的 小组研制的小麦新型化学杂交剂SQ－1,在 杂种小麦制种应用中获得成功。从此，我 国利用化学杀（死）雄（蕊）技术选育杂 种小麦新品种，有了全部自主知识产权。
第三，高度适应性， 由于小麦主产区在成熟前经常遇到高温天气，加 之麦农喜欢大粒种子，因此现有品种的灌浆速度 快，抗热性能突出；有些品种对异常环境条件或 病虫害具有很强的抗性或耐性，