杂交小麦的现状与展望

60年代和70年代初,美国小麦产区的州试验站及几个商业种子公司便开始了杂交小麦研究,同时在大学里主要进行探索性研究.由于亲本选育的复杂性和大量生产杂交小麦价格昂贵,各州实验站减少了杂交小麦研究的投资.除少数研究外,杂交小麦育种均由商业种子公司和化学公司经营.然而各州的产量试验还在不断提供有用的杂种和品种产量性能的比较资料.70和80年代,CHA(化学杂交剂)的发现和发展给杂交小麦研究带了更大的技术潜力和更多的商业投资.     

小麦水分高效利用种质的筛选方法探讨

讨论了抗旱性和水分高效利用的区别,认为可以用类似研究抗旱性的方法比较不同小麦种质的水分利用效率,筛选出具有水分高效利用特性的小麦种质。此方法引入了干旱产量指数、丰水产量指数和产量-水分高效利用指数的概念。通常具有水分高效利用特性(水高效)的小麦种质的干旱产量指数、丰水产量指数和产量-水分高效利用指数都应大于1.05;水分利用效率低(水低效)的种质的干旱产量指数、丰水产量指数和产量-水分高效利用指数都在0.95以下;其它属于水分利用中等效率(水中效)种质。通过新疆的抗旱鉴定试验和新春2号品种在生产实践中的抗旱性表现和水分高效利用特性,说明了该鉴定方法的适用性。     

土壤水分下限对固定道垄作小麦生长及产量的影响

为确定固定道垄作小麦生长和高产的适宜土壤水分下限,通过田间裂区试验,设置了4个土壤水分下限水平(分别为计划湿润层土壤田间持水量的40%、55%、70%和85%),研究了传统耕作和固定道垄作方式下土壤水分下限对小麦叶面积系数、干物质积累、产量和水分利用效率的影响。结果表明,固定道垄作栽培能够明显提高小麦的叶面积指数和促进干物质积累,增加产量和水分利用效率。在土壤水分下限为田间持水量的70%时,固定道垄作栽培的小麦叶面积指数和干物质积累量较大,穗数、穗粒数、千粒重和产量最大,水分利用效率也较高。综合来看,在河西绿洲灌区,固定道垄作小麦的适宜土壤水分下限为田间持水量的70%。     

限水灌溉对极端晚播密植小麦籽粒产量、蛋白质含量和水氮利用效率的影响

为了解极端晚播密植小麦的限水灌溉效果,2012年11月至2014年6月以弱春性小麦偃展4110和半冬性小麦矮抗58为材料,在华北地区典型水浇地进行晚播(11月中旬)密植(600万株·hm-2)试验,比较了常规灌溉(拔节期和开花期各灌水60mm)和限水灌溉(拔节期灌水60mm)的小麦开花后氮素吸收转运分配、籽粒产量和蛋白质含量以及水氮利用效率。与常规灌溉相比,限水灌溉可促进极端晚播密植小麦开花前氮素在开花后向籽粒的转运量、转运效率及其对籽粒氮素的贡献率,显著提高氮素收获指数和籽粒蛋白质含量,但对开花后氮素积累量以及小麦氮素吸收效率、籽粒产量和水分利用效率的影响因生长季而异。与常规灌溉相比,限水灌溉下偏旱的2012-2013生长季开花后氮素积累量和氮素吸收效率降低,籽粒产量和水分利用效率无显著变化;偏湿润的2013-2014生长季开花后氮素积累量和氮素吸收效率维持稳定,籽粒产量和水分利用效率分别提高4.3%~5.3%和10.4%~13.3%。极端晚播密植栽培模式下,限水灌溉不仅可促进小麦营养器官氮素向籽粒的转运,提高小麦氮收获指数和籽粒蛋白质含量,还能在偏湿润的年份提高籽粒产量和水分利用效率。     

不同基因型小麦硫素利用效率研究

为给小麦生产实践中硫营养的分级管理提供参考依据,在高硫(施硫)和低硫(不施硫)供应水平下,研究了14个小麦基因型的硫素吸收利用情况,并对小麦硫素利用类型进行了聚类分析。结果表明,不同基因型小麦的籽粒产量、硫素吸收和利用效率都存在很大差异。根据这些指标,通过聚类分析可将参试小麦基因型划分为4类:低效低响应型、低效高响应型、高效低响应型和高效高响应型。研究还发现施用硫肥增加了植株硫素吸收总量,但降低了硫素利用效率,可以推测不同基因型小麦对施用硫肥的响应程度与硫素的吸收总量存在密切联系。     

干旱胁迫对残余蒸腾的影响及其与小麦耗水量的关系

长期以来,提高小麦水分利用效率(WUE)一直是半干旱地区的一个奋斗目标。人们认为,干旱条件下,残余蒸腾率低会提高产量潜势,尽管两者间的联系并不紧密。本研究是:利用2个温室试验,探讨2种灌水制度下生长的六倍体(T.aestivum L.)和四倍体(T.turgidumL.Vardurum)小麦基因型的残余蒸腾与水份利用、水的利用效率(WUE)及其叶片水分状况间的关系。植株单独生长于0.1m×1m(试验2的弱胁迫处理为0.1m×0.5m)的填满土的塑料管内,每星期补充消耗掉的水分(弱胁迫)或添加入一定量的水分以保证植株不致死亡(强胁迫)。开花期测量旗叶的残余蒸腾(切下叶片的水分损失率)、气孔导率、相对含水量(RWC)和渗透势(仅在试验1)。2个试验的耗水量都与残余蒸腾率没有相关性。试验1中2种处理的残余蒸腾率没有差异,但由于胁迫处理基因型和胁迫处理间存在着显著(P<0.01)交互作用,同其它报导一样,残余蒸腾率与植株水分状况(叶片PWC或渗透势)没有相关性。     

不同土壤水分条件下施磷量对小麦干物质积累及耗水规律的影响

为给小麦生产中土壤水分和施磷量的合理调控提供理论依据,通过防雨旱棚池栽方法,研究了在土壤水分胁迫(W1)和水分适宜(W2)条件下施磷量对小麦耗水特性及干物质积累的影响.结果表明,水、磷两因素对小麦的耗水特性和干物质积累均有重要影响.在W1条件下,施磷150 kg/ha的处理花后同化物对籽粒的贡献率高于其他两个施磷处理(75和225 kg/ha);在W2条件下,随施磷量的增加,花后同化物的运转量及贡献率增加;W2下各处理花后同化物运转量及对籽粒的贡献率均大于W1.W1处理较W2处理的籽粒灌浆速率达到最大值的时间提前,而适宜施磷可提高最大灌浆速率.随土壤含水量的增加,麦田总耗水量上升,水分利用效率下降.W1条件下,耗水量和水分利用效率以施磷150 kg/ha处理最高;W2条件下,各施磷处理间耗水量和水分利用效率差异不显著.在本试验条件下,虽然土壤含水量为田间持水量的75%与施磷150 kg/ha的处理组合获得最高产量,但与土壤含水量为田间持水量的55%、施磷150 kg/ha的处理组合的产量差异不显著,且后者水分利用效率最高,与其他处理差异显著,故综合考虑小麦的籽粒产量和水分利用效率,后者是较优水肥处理组合.     

杂交小麦育种和生产用种子的发展

商品性杂交高粱种子生产中细胞质雄不育的成功应用,刺激了杂交小麦的发展.参与高粱育种和发展杂交种子生产的那些人,在杂交小麦育种的开始阶段是最积极的.在美国几家私立种子公司与几个国立小麦育种机构最先考虑到杂交小麦的可能性.虽然早在1975年以前,日本科学家在含有山羊草属(Aegilops)细胞质置换物的小麦回交衍生株中发现了细胞质雄不育,但还是美国人首先在1957年做了杂交小麦的育种计划.     

小麦与野燕麦杂交后代品系光合特性的研究

为了研究小麦与野燕麦杂交后代高产的原因,用LI-6400光合作用测定系统测定了小麦与野燕麦杂交后代及其亲本的开花期旗叶净光合速率(Pn)、气孔导度(Cd)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr),并计算了水分利用效率,用方差分析和相关性分析方法对11个参试材料的光合特性进行了综合评价。结果表明,小麦与野燕麦杂交后代的净光合速率显著高于普通小麦和野燕麦;各品种(系)的气孔导度变化趋势与蒸腾速率变化趋势一致,气孔导度大的一般蒸腾速率也较高;光合速率与气孔导度和蒸腾速率显著相关,与产量正相关,但相关不显著;小麦与野燕麦杂交后代的光合能力高于亲本和普通小麦。     

基于光谱参数估算滴灌小麦干物质氮肥偏生产力和农学效率

为了解应用遥感技术估测滴灌小麦氮肥利用效率的可行性,以新春17号、新春6号和新春22号为材料,通过大田试验,分析了不同施氮处理下小麦干物质氮肥偏生产力(RDN)和干物质氮肥农学效率(DMA En)与光谱参数的相关关系,并建立小麦RDN和DMAEn的光谱参数估算模型.结果表明,在分蘖、抽穗和开花期RDN与绿度植被指数和比值植被指数呈极显著正相关,在拔节和抽穗期DMAEn与土壤调整比值植被指数和归一化差值植被指数呈显著正相关.光谱参数估算模型的均方根误差为7.64～33.31,说明利用光谱参数可以有效地估算小麦氮肥利用效率.     

新疆春小麦品种的磷营养差异研究

为揭示不同小麦品种的磷营养特性并为选育磷高效小麦品种提供理论依据,在施磷( P)和不施磷(-P)两种土壤条件下,研究了22个新疆自育春小麦基因型的磷营养性状的差异.结果表明,不论施磷与否,不同小麦品种的籽粒、颖壳、叶片、茎秆的含磷量和磷利用效率差异均达极显著水平(P＜0.01).不同器官的平均含磷量均为籽粒>颖壳>叶片>茎秆.采用相对产量(RGY=-P/ P×100%)为分析指标,对22个春小麦基因型的磷效率进行了筛选,将供试品种划分为耐低磷的高、中、低效基因型三类.同时通过相关分析,研究了不同供磷条件下磷利用效率与其他营养性状之间的关系,提出了筛选和培育磷高效品种的相关指标.     

小麦种子根的向地性遗传

通过在琼脂培养基上调查培养材料小麦初生种子根的向地性遗传方式,并测定了农林58(根生长大倾角)和中国春(根生长小倾角)杂交组合F_1和F_2植株根生长倾角。结果表明,农林58、中国春和F_1植株根生长倾角平均数和标准离差分别为:68±21°、16±14°和15±21°.F_2植株相应值分布从0°到90°.F_2植株的小倾角(0—50°)和大倾角(60—90°)分离值符合3∶1比例。因此,与根生长小倾角相联系的有限向地性被认为由单显性基因控制。看来似乎影响根分布方式的根向地性品种间差异已经在小麦(Rufelt,1969,Oyanagi等,1991)和水稻(Ueno和Sato,1989)上观察到.并报道水稻冠根向地性由2个隐性基因控制(Ueno,1989)。然而,小麦种子根向地性遗传方式尚未见报道.本研究观察了琼脂培养基上来自农林58(表现大值)和中国春(表现小值)杂交组合F_1和F_2植株初生种子根生长倾角.     

美国小麦锈病防治研究的进展

美国的锈病有秆锈、叶锈和条锈三种,是小麦上最重要的一类病害,在1962年以前经常发生周期性流行,曾给小麦生产造成巨大损失,但自1962年以后未发生过全国性流行,小麦条锈病仅于1980年和1981年在俄勒冈和华盛顿发生过地区性流行,使该两州小麦减产20%.     

高粱不同组织浸提液对小麦幼苗的化感作用

为了给小麦合理轮作倒茬提供参考依据,研究了高粱不同组织的水浸提液对小麦幼苗生长的化感作用.结果表明,高粱秆、穗、叶的水浸提液对小麦幼苗的苗高和根长均有极强的化感作用,浸提液在低浓度时促进小麦生长,高浓度抑制小麦生长,且对根的化感作用大于对地上部的化感作用.高浓度高粱浸提液降低了小麦的根系活力和叶片可溶性蛋白含量,提高了小麦叶片的丙二醛(MDA)含量;小麦叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)等酶活性均显著下降.综合来看,高粱不同组织水浸提液对小麦的化感作用表现为秆＞穗＞叶.     

不同限水条件下施肥方式对小麦产量构成因素的影响

为了提高水分和肥料的利用效率,2015~2016年进行了限水条件下施肥方式对产量构成因素影响的试验。结果表明:底施三元素复合肥+春季浇2水(拔节水+开花水)的产量最高;在相同水分或肥力条件下对穗数的影响较小,穗粒数、不孕小穗数随着水肥条件的不同变化较大,说明在小麦生产中水分和养分是制约小麦生产的主要因素。     

施氮对稻麦轮作区小麦地上器官干物质及氮素累积运转的影响

为给长江中下游稻麦轮作区小麦的高产栽培提供理论依据,以扬麦10号为材料,设置0、93.75、168.75和243.75 kg/ha四个氮肥处理水平(分别用N0、N1、N2和N3表示),研究了施氮对小麦地上器官干物质及氮素累积运转的影响.结果表明,增施氮肥提高了小麦群体叶面积指数,N3处理与N2处理差别不大,增施氮肥不影响叶面积指数的动态变化规律.干物质量随着施氮量的增加而增大,营养器官转运率以不施氮(N0)处理最大,对籽粒的贡献率以N2处理最大.增加施氮量提高了小麦各个生长时期氮素累积量,N3处理在收获时茎秆中有较高的氮素残留,降低了氮肥利用效率.增施氮肥提高了小麦产量,N2处理与N3处理之间差异不显著.氮肥生理效率以N1最高,氮肥利用效率和农学效率均以N2最高.     

不同基因型小麦产量和氮利用效率的差异及其相互关系

为给氮高效利用小麦品种的选育提供科学依据,通过土培盆栽试验,以河南省大面积种植的20个小麦品种为材料,比较分析了不施氮(N0)、施纯氮180 kg·hm-2 (N180)、360 kg·hm-2 (N360)三种施氮水平下不同基因型小麦产量、氮素积累量、氮利用效率和氮响应度的差异及其相互关系.结果表明,在同一施氮水平下,不同基因型间、相同基因型不同施氮水平间小麦产量、氮积累总量、氮利用效率和氮响应度存在显著差异.与N0相比,施氮处理的籽粒产量、生物学产量、籽粒氮素积累量、氮素积累总量均显著提高,大多数品种的收获指数表现为施氮处理大于不施氮处理,但多数小麦品种的氮素收获指数却随施氮水平增加而降低.相关分析表明,籽粒产量与氮素积累量呈极显著正相关(rN0=0.944**,rN180＝0.919**,rNs60＝0.981**),氮利用效率与氮素积累量之间亦呈极显著正相关(rN0=0.944*,rN180 =0.919*,rN360＝0.982*).以氮利用效率和氮响应度为指标进行系统聚类分析,将供试基因型划分为高效弱响应、高效强响应、低效弱响应和低效强响应4种类型.由此说明,在现代高产小麦的育种过程中,高肥育种兼顾低肥水平下的表现,在一定范围内可同时对小麦氮高效利用和氮强响应型进行遗传选择.     

垄作栽培条件下小麦群体特征的研究

为给小麦(Triticum aestivum L.)高产高效栽培提供依据,充分发挥当前主栽品种的增产潜力,在大田生产条件下,利用山东省主栽小麦品种济麦20、烟农19、济麦19和泰山23,研究了垄作(Raised bedplanting,RBP)和传统平作(Conventional flat planting,CFP)两种种植方式对小麦群体特征的影响.结果表明,垄作种植方式能够明显抑制春季无效分蘖的发生,培育壮蘖,提高分蘖成穗率;垄作种植方式使小麦冠层由传统平作的水平状改为波浪状,显著改善了植株下部叶片的可受光量,提高了倒四叶对产量的贡献率;垄作种植方式能够使小麦群体获得较高水平的叶面积系数,显著增加地上部干物质积累量;株型扩张型小麦品种更适合垄作种植.2年重复试验表明,垄作种植方式能够培育健壮小麦群体,发挥小麦优良品种的增产潜力,提高小麦产量.     

不同水氮环境条件下小麦氮素含量和氮素利用效率的遗传模型研究

为了研究不同水氮环境条件下小麦氮素含量和氮素利用效率（NUE）的遗传模型，随机选用8个亲本组配成28个双列杂交组合，在正常和水氮亏缺胁迫两种环境下进行随机区组试验，采用Hayman的分析方法研究了各性状的遗传模型。结果表明，在正常环境下籽粒和茎秆的氮素含量为加性-显性-上住性模型遗传，叶片氮素含量和氮素利用效率为加性-上住性模型遗传。在水氮亏缺胁迫环境条件下，籽粒和叶片氮素含量为加性-显性模型遗传。茎秆氮素含量和氮素利用效率为加性-显性-上位性模型遗传。可见，小麦氮素含量和氮素利用效率的遗传模型在不同的水氮环境中不完全一样。     

载人航天环境下开花前后光照强度对小麦生长发育及生产效率的影响

为了提高受控生态生保系统(CELSS)的能量利用效率,研究了在受控环境下开花前后光照强度对春小麦生长发育及生产效率的影响。结果表明,提高开花前光照强度(IBF)可显著缩短春小麦生育期;开花后光照强度(IAF)对小麦生育进程影响不显著。IBF的增强有利于春小麦营养体的构建,小麦籽粒产量有所提高,但小麦收获指数、粒叶比和能效比显著降低。IAF增强使小麦叶片光合速率、籽粒产量、收获指数、粒叶比和能效比均显著提高。高IBF下小麦籽粒产量的增加主要是因为提高了每株穗数和穗粒数,而高IAF下小麦籽粒产量的增加主要是因为提高了粒重。IBF和IAF提高均使得春小麦籽粒淀粉含量增加,蛋白质含量减少。高IBF对小麦产量的促进作用有限,而低IBF+高IAF的光照策略可以显著提高小麦的源库协调性和能量利用效率,可作为载人航天CELSS小麦培养的光照方案。