水稻超高产育种研究

水稻超高产育种研究（精选十篇）

水稻超高产育种研究 篇1

1 水稻育种历史的回顾

1.1 地方品种的征集与整理阶段

在20世纪50年代初期, 我国农业部制订了“农作物良种普及五年计划”, 在全国范围内对水稻地方品种全面征集、整理、评选, 对其中优良品种加以推广应用, 使单位面积产量有所提高。

1.2 矮化育种阶段

1956年广东省潮阳县农民育种家在早籼南特16号受台风袭击后的倒伏田中发现了2株抗倒的自然变异株。从中选育出中国第1个用于大面积生产的矮秆早籼良种———矮脚南特。以此为亲本材料, 使我国南方稻区良种矮秆化, 粮食生产跃上新台阶, 从而确定了我国籼稻矮化育种的方向, 这是中国水稻育种史上重要的里程碑。而位于菲律宾成立于1960年的国际水稻所, 在1962年才进行了Peta×低脚乌尖的交配, 于1966年才选育出他们称之为“奇迹稻”的IR8号, 而这时我国已大面积种植矮秆水稻。水稻矮化育种的成功, 使水稻产量提高了20%~30%。

1.3 杂交水稻的研究

20世纪初, 美国的Jones首先报道了水稻的杂种优势, 她发现一些杂种F1与其亲本相比分蘖数更多, 产量更高。随后, 印度的Kadam (1937) 、马来西亚的Brown (1953) 、日本的冈田子宽 (1958) 、巴基斯坦的Alim (1957) 等都报道了水稻杂种优势研究结果, 但当时没有一个研究者对生产上利用这一杂种优势现象感兴趣。20世纪60年代印度、美国、日本和中国等国家的学者都提出了水稻杂种优势生产应用的设想。

1964年袁隆平从洞庭早籼中找到雄性不育株, 首先揭开了我国水稻杂种优势的利用研究的序幕。1970年湖南黔阳农晓得、李必湖等在海南崖县的普通野生稻中找到花粉败育雄性不育株, 1973年我国首先实现水稻三系配套, 并用于大面积生产。杂交水稻的育成, 使我国的水稻单产又提高20%左右。

从以上水稻育种发展史上看, 单产曾经出现过2次重大突破。第1次始于20世纪50年代末至60年代初期的矮化育种。这一阶段主要是通过降低株高, 提高品种的耐肥抗倒性、收获指数大大提高。第2次始于20世纪70年代初期的杂种优势利用。但自80年代中期以来, 虽然改良品种核心的杂交组合不断推出, 但其产量潜力没有新的突破。为实现水稻产量的第3次飞跃, 水稻的“超高产育种”应运而生。

2 水稻的超高产育种研究历史

2.1 日本

日本最早提出和开展水稻超高产育种研究。1981年, 日本农林水产省率先组织全国各主要水稻育种研究单位, 开始了题为“超高产水稻开发及栽培技术的确立”的大型合作项目, 简称“超高产育种计划”。该计划试图通过籼粳杂交选育产量潜力高的新品种, 再辅以相应的栽培技术, 分3个阶段。第1阶段:1981~1983年要求产量增加10%左右, 主要从各育种单位正在选育的品系中, 选择其丰产性、稳产性较好而品质不好的材料, 进一步作比较鉴定而选得;第2阶段:1984~1988年, 要求增产30%, 用现有的高产品种 (包括南朝鲜品种、极大粒品种) 为材料, 进行改良, 育成早熟耐寒抗倒高产的品种;第3阶段:1989~1995年, 要求增产50%, 这一阶段以第2阶段育成的品系为材料进行选育, 要求育成的品种具有极大粒、强秆、抗病、耐寒等特性, 并改善株型, 提高丰产性, 最终实现产量的提高。到1990年, 日本育成的单产较高或较对照增产增幅较大的超高产品种 (系) , 主要是通过籼粳杂交或与意大利、中国的地理远缘材料极大粒种杂交而育成。

2.2 国际水稻所 (IRRI)

国际水稻所 (IRRI) 1966年育成的第1个矮秆改良品种IR8, 被认为是划时代意义的品种, 标志着东南亚“绿色革命”的开始。然而, 自IR8育成后至今30余年, 水稻改良品种的产量水平出现徘徊。IRRI新近育成并广为推广应用的IR72, 比该所育成的IR8单产潜力并没有提高, 仅在日产量上增产5%~10%。1989年育种家们提出突破改良水稻的类型, 育成有别于目前改良稻品种的新株型稻, 期望使水稻达到超高产的水平。因此, 称这种稻为超级稻 (super rice) , 也称它为新株型稻 (New Plant Type, NPT rice) 。并对新株型进行了数量化设计:低分蘖力, 直播时每株3~4穗, 没有无效分蘖, 每穗200~250粒;株高90~100cm;茎秆粗壮, 根系活力强;对病虫害综合抗性好;生育期110~130d, 收获指数0.6;产量潜力13~15t/hm2。

IRRI设计的NTP突出特点是少糵大穗和高收获指数。基于Donald (1968) 关于小麦理想株型设计种竞争力最小的认识。科学家认为, 少蘖株型可以减少无效分蘖, 避免叶面积指数过大造成的群体恶化和营养生长过剩导致的生物学浪费, 同时可缩短生育期, 提高日产量和经济系数, 实现超高产。

1989年IRRI正式启动NPT超级稻育种计划, 1994年向世界宣布他们的超级稻育种已获得成功, 但结实率低, 饱满度差, 不抗褐飞虱, 不能大面积推广应用。

2.3 中国

中国的水稻单产经历了2次飞跃, 但理论和实践表明, 杂种优势的利用主要表现为生理功能增强、株型不够理想限制了产量潜力的进一步提高。20世纪80年代中期国内率先开始超高产及超级稻研究, 初步建立了中国水稻超级稻育种理论框架, 首次提出理想株型与杂种优势相结合的超高产育种技术路线。“八五”期间, 国家曾组织中国农科院、沈阳农业大学和广东省农科院等单位进行联合攻关, 就水稻超高产育种理论和方法开展研究。到“八五”末, 已基本形成了超高产育种理论框架, 广东农科院黄耀祥等育成的特青2号、胜优2号等超高产品种, 沈阳农业大学育成的新株型种质沈农89-366和超高产新品系沈农265, 其中沈农89-366成为选育超高级稻新品系的核心种质。

1996年农业部又启动了由中国水稻所为主的十几个单位参加研究“中国超级稻选育及栽培体系研究项目”。该项目采取多种育种途径并举, 常规稻育杂交稻并举, 通过走理想株型塑造与籼粳亚种间强优势的利用相结合的技术路线以选育超高产品种 (组合) 。

3 超高产理论研究

3.1 理想株型理论

20世纪50年代, 角田重三郎从水稻、大豆、甘蔗的实践结果中提出了耐肥性和株型的关系。提出时始于多肥集约栽培的品种应有厚、小、直立且深绿色的叶片, 短而坚韧的茎秆, 叶鞘和中等的分蘖力的理想株型理论。60年代澳大利亚的C.M.Monald建议用“ideotype” (理想型) 一词, 提出了在农作物中寻找个体间最小竞争强度理想株型。他认为, 基因型内竞争能力弱, 适当密植, 每一个植株都有效地利用地上部分和地下部分有限的条件;接受光合产物进入经济部分的能力不受限制 (即库要大) 。70年代日本的松岛省三又提出从栽培方面培育“理想稻”, 认为理想稻要“多穗、矮秆、短穗”, 而上部2~3片叶则要“短、厚、直立”, 并以抽穗后叶色褪淡缓慢而绿叶较多为好。

3.2 水稻株型育种的发展阶段

一是矮化阶段。矮化育种作为株型育种的第1阶段已为众人认可。自从1956年我国矮脚南特和广场矮 (矮子占×广场13) 的育成, 即开创了我国矮化育种的新时代。1996年IRRI育成了奇迹稻IR8, 进一步标志着矮化育种的确立。二是理想株型育种阶段。继矮化育种之后, 许多工作者明确地把株型育种与光能利用相结合, 不断设想育成理想株型的育种模式。这个阶段可分2步, 第1阶段:理想株型的兴起阶段。这种选择充分利用光能的茎叶形态为育种目标, 极高光效的形态育种, 其主要特征是披垂叶为直立叶的直化育种。第2阶段:理想株型的完善阶段。主要在矮秆直立叶的基础上, 适当增加株高, 提高生物量, 协调库、源、流三者关系, 从而使产量得到进一步提高。最近, 开始注意穗部的性状, 认为直立穗能提高植株的高光合效果。三是理想株型与优势利用贯穿于超高产育种阶段, 使植物体充分发挥自己的产量潜能, 最大限度地提高产量。

3.3 杂种优势的利用

根据廖翠猛等研究认为, 籼粳交>籼爪交>粳爪交>籼籼交>粳粳交。但是籼粳交杂种存在高度不育和疯狂分离。目前, 主要是利用广亲和基因, 通过籼粳 (爪) 架桥、亲缘渐渗法来淡化籼粳差异, 以解决当前籼粳交后代表现不良问题。

4 水稻超高产育种的理论技术研究进展

杂交水稻推广后, 由于育种理论和技术研究相对滞后, 虽然育成了一些新品种 (组合) , 在米质、抗性等方面有所改善, 但产量潜力一直未能取得突破性进展。为此, 育种家们开始从理论和方法上探索超高产的可能性, 形成了具有指导意义的理论体系, 现概括如下。

4.1 生物产量和收获指数并重是主要目标

我国的矮化育种和杂种优势利用的2次飞跃, 均是提高收获指数的结果, 而生物产量增加较少。水稻超高产, 必须在现有的收获指数的基础上, 提高生物产量, 已为广大育种学者所公认。熊振民等分析早中籼要在保持高生物产量和收获指数后, 提出中籼要在保持高生物产量的前提下, 力争显著提高收获指数。国际水稻所在新株型育种计划中也提出收获指数必须保持在0.6, 但其少蘖模式株型实际上很难提高生物学产量。杨守仁、袁隆平提出的超高产模式中均明确提出收获指数必须在0.55以上。袁隆平提出的理想株型理论还明确指出, 依靠增加冠层上部叶片长度以增加生物产量。日本的东正昭在分析育成的超高产品种后认为收获指数与对照无显著差异, 而生物产量是高产的主要原因。郭光荣的研究结果与笔者的研究 (未发表) 有惊人的相似之处, 即收获指数每提高0.1, 稻谷产量可望提高100, 并且参试组合 (品种) 之间的收获指数有很大的差异。这说明收获指数并不是有些研究结果所指出的那样已接近极限。要获得有利于超高产的高生物产量和一定的收获指数, 必须着眼于理想株性和生理功能。

4.2 增加每穗粒数和提高粒重是增产的主要途径

无论是国际水稻所的“新株型超级稻”、杨守仁的“直立型巨穗稻”和周开达的“重穗型”, 还是黄耀祥的“丛生快长超高产模式”和袁隆平的超高产杂交稻, 都有一个共同的特点, 即适当减少分蘖数, 追求大穗 (150~200粒/穗) 。从栽培方面, 蒋彭炎提出高产更高产的途径是在一定穗数基础上增加每穗粒数;凌启鸿也强调穗粒数在增产中的主要作用, 并将粒数与叶面积之比作为源库协调指标;傅爱军在分析三系杂交水稻穗粒结构后认为每穗粒数对产量的作用最大;刘剑丰研究24个两系法籼粳亚种间组合的产量因素与产量的关系后, 认为对产量的影响大小依次为每穗实粒数、千粒重、单株穗数。

4.3 充分利用遗传资源, 扩大遗传差异是主要方法

日本水稻种质资源比较贫乏, 但历来很重视收集、保存和利用特殊的品种资源。如农业研究中心在印尼爪哇稻中首先发现了能克服籼粳亚种间杂种1代高度不育的广亲和基因, 将其转入日本品种中育成了水稻中间母本农9号。日本已育成的超高产品种, 主要是通过籼粳杂交或与意大利、中国地理远缘材料杂交育成。国际水稻所利用粳爪交及亚种内不同生态型间杂交育种, 中国水稻所和四川农业大学的籼粳杂交和地理远缘杂交育种, 沈阳农业大学的籼粳杂交和地理远缘杂交育种, 国家杂交水稻工程技术研究中心的两系法亚种间组和育种都注意到了遗传资源的充分利用, 尤其是利用籼粳杂交扩大遗传差异。

杂交水稻组合表现的好坏是双亲的遗传基础所决定的。在双亲的选用上, 性状互补和遗传距离的远近, 是备受关注的2项因素, 前者属既定的选育目标, 后者则在于扩大变异范围, 提高选择机遇。双亲遗传差异愈大, 遗传基因愈丰富, 杂种往往会愈加明显。通过双亲遗传距离的研究, 可以预测杂种后代表现, 减少育种工作的盲目性。但若双亲亲缘关系过分疏远, 则往往具有强大的营养优势, 生物产量高, 但亲和性差, 产量不高。因此, 双亲的遗传基础应适当。籼粳杂交中, 由于籼稻和粳稻相对来说亲缘关系有点远, 杂交后代表现为生育期偏迟、植株高大、结实率低、籽粒充实度差等, 人们研究发现通过利用广亲和基因和籼粳渐渗, 使双亲既存在差异但又不很远。张桂权等认为粳型亲籼系的选育是超高产育种的一种模式。李诤友认为滇型籼粳杂交水稻育种应采取偏籼 (偏粳) 的不育系与偏粳 (籼) 的恢复系杂交易产生杂种优势。

4.4 形态改良与杂种优势相结合是主要方向

Donald提出理想株型的概念后, 国内不少学者围绕着1种重要课题进行了研究。日本松岛省三从在配额的角度提出“上部第2、第3叶要短、厚、直”。我国学者杨守仁提出的“理想株型”则强调偏矮秆与偏大穗相结合、上部几叶不能偏短而应偏长、稻穗直立。Kush提出的少蘖大穗模式, 主要强调分蘖少、穗型大 (每穗20~250粒) 。黄耀祥提出的“半矮秆丛生快长超高产株型模式”, 主要强调前期的早生快发。周开达提出的重穗型超高产模式, 主要强调单穗重 (5g以上) 以及剑叶和倒2叶长度。袁隆平根据杂交水稻的成功经验提出了形态改良和杂种优势利用相结合的超高产育种模式, 首次将超高产育种的株型具体化, 提出了株高、叶片形态、产量因素和群体结构的具体指标。理想株型与杂种优势利用相结合, 无疑有利于获得超高产所必需的高生物产量和一定的收获指数。因为理想株型群体和个体、源和库高度协调, 而杂种1代具有强大的生理功能优势。因此, 形态改良和杂种优势利用相结合是超高产育种的主要目标。

5 展望

育种学者经过10年的努力, 在水稻超高产育种理论和实践方面取得了很大的进展, 相信在不久将来会解决粮食供需矛盾问题, 但在实际育种实践中, 还应注意以下几方面问题。

5.1 特异种质资源的利用和超高产品种 (组合) 的综合抗性

广亲和基因的发现使直接利用籼粳亚种间杂种优势成为可能, 大粒型种质材料在日本的超高产育种计划中起了重要作用。近年来, 我国的超高产育种组合表现结实率低, 必须充分挖掘和研究特异的种质资源, 并注重利用这些资源提高超高产品种 (组合) 的综合抗性。

5.2 传统育种方法与生物技术相结合

在过去的水稻育种中, 人们把主要精力放在作物的形态特征上, 进行株型空间结构的高光效育种, 或根据产量表现不自觉的选育出一些生理功能高光效品种 (系) 。随着生物技术的发展, 人们可以筛选和创造一些生理生态理想株型种质或品种。如Fischer认为, 通过利用生物工程方法改变控制气孔的机制, 使水稻在干旱条件下气孔易关闭, 在水分充足条件下张开, 从而显著提高作物的光合效率。国脚水稻工程技术研究中心与美国康奈尔大学合作, 利用分子标记辅助选择技术, 选育携有2个QTL位点的近等基因系, 这2个QTL位点具有比日产潜力80kg/hm2的高产组合威优64增产18%的效应。最近, 9311品种基因组全序列的测定完成, 其中与产量性状有关的重要的QTL也将对水稻产量的提高做出巨大的贡献。

参考文献

[1]陈温福, 徐正进, 张龙步.水稻超高产育种生理基础[M].沈阳:辽宁科技出版社, 1995.

[2]周开达.杂交水稻亚种间重水型组合的选育[J].四川农业大学学报, 1995, 13 (4) :403-407.

[3]袁隆平.杂交水稻超高产育种[J].杂交水稻, 1985 (3) :1-8.

[4]黄耀祥.水稻生态育种科学体系的构建和新进展[J].广东农业大学学报, 1995 (5) :2-6.

[5]杨守仁, 张龙步, 陈温福, 等.Theories and methods of rice breeding for maximum yield[J].作物学报, 1996, 22 (3) :296-304.

[6]黄耀祥.水稻丛化育种[J].广东农业科学, 1983 (1) :1-5.

超高产玉米的特点及育种策略 篇2

实习目的 ：参观考察和学习玉米高产育种示范田，熟悉玉米育种的主要材料和主要工作环节以及各环节试验田的设计方案；考察学习省玉米区域试验的实验设计方法和各类高产玉米的生长特性，农艺性状和产量表现。实习时间：

实习地点：

实习内容：

一、超高产的含义

“超高产”是一个相对的概念，这一述语一般用于粮食作物栽培或育种中，在栽培上一般是指作物单产在800 kg／667 m2以上。超高产玉米杂交种一般是指生产潜力在800 kg／667 m2以上或产量超过对照品种20％ 以上的玉米高产良种。

二、超高产玉米的特点

超高产玉米品种的主要特点就是能够解决好个体、群体及外界环境之间的矛盾，从而获得超高产量：

1、可解决好个体内部的矛盾。玉米个体内部的矛盾主要是最大限度提高经济系数，即生物产量转化为经济产量的比例。玉米个体具有光合效率高，转化效率高的特点，穗长、穗行数、行粒数、出籽率、千粒重是玉米个体主要的产量因素。这些因素随环境变化而变化，但穗行数、出籽率、千粒重较穗长、行粒数相对较稳定。超高产玉米品种个体的基因决定这些因素能够伸缩自由，发挥到最佳产量状态。

2、可解决好群体发育与个体发育之间的矛盾。个体发育是基础，群体发育是保证，个体发育和群体发育要相互协调。针对某一品种，可以采用密度试验检验群体与个体是否协调统一，如设定单因素品种试验，每667m2密度层次分别为3500株、4500株、5000株、5500株。通过试验对比，总结寻找出该品种的最佳种植密度，充分利用个体与群体的增产因素，解决好群体发育与个体发育之间的矛盾。

3、可处理好生长发育和环境条件之间的矛盾。俗话说：品种是内因，环境是外1 /

3因，外因影响内因。外界环境复杂多变，会直接影响品种的增产增收。因此超高产玉米品种要有良好的综合抗逆性及适应性。综合抗逆性主要包括抗病、抗虫、抗倒伏、耐旱涝等，从而适应不同的自然资源和生态环境条件。生产实践证明：玉米应把抗倒伏和耐旱性放在首要位置，高密度种植条件下，品种的抗倒伏、倒折能力要强，耐旱性要持久。新品种至少要抗4种以上主要病害，如小斑病、粗缩病、青枯病、锈病、黑粉病、弯孢菌叶斑病，而且要抗玉米螟、蚜虫危害。

三、超高产玉米杂交种的产量构成因子分析

玉米单位面积产量=单位面积穗数×穗重(穗粒数×粒重)。玉米获取高产需协调好其三个产量因子之间的关系。要增加产量，需提高种植密度，而随着种植密度的增加，果穗变小，穗粒数减少、千粒重降低。因此玉米群体的高产要做到群体结构和个体发育的对立统一。田间调查表明，高产玉米群体在较高种植密度下个体发育好、穗部性状好，秃尖少，籽粒饱满。

四、超高产玉米的育种策略

1、发掘和创新玉米新种质:种质资源的利用与改良、新材料的引进和创新是玉米杂交种产量突破的必然之路。玉米种质遗传基础狭窄,资源利用率低是限制玉米产量进一步提高的主要因素。发掘和创造新的种质,拓宽玉米种质基础,改良和培育一大批优质、抗病、耐旱、耐贫瘠和资源高效利用型的育种材料,为超高产育种提供强有力的技术支撑。按照中期或长期目标进行群体改良,选择符合要求的优异种质,通过合成新的群体并进行驯化和改良,创造符合当地需要的新育种材料。改良外来种质的适应性或导入外来种质的某些优良基因,创造新的玉米种质素材。应用现代基因工程技术,将某种生物的有利基因转移到玉米上,培育具有新的特异性状的材料或品种,在产量、抗逆性、适应性等方面实现新的突破。根据杂种优势模式原理,将热带、亚热带自交系与温带系杂交,产生半外来群体,经过简单改良,选育新型自交系。

2、高密度大群体:多数品种在高密度下表现空秆、秃尖、倒伏、病害严重等症状,耐密性差和抗逆性不足,严重制约了新品种的推广应用区域,降低了新品种的国际竞争能力。高耐密植自交系的选育是高耐密品种育成的基础,采取高密度条件下选育出的自交系抗倒伏,耐低光照,不易空秆和秃尖,适宜密植。通过增大早代特别是S1的选择群体,使基因重组类型增多、变异范围加大,选择优异基本株机会增加。在选二环系早代时, S0群体含量300~600株,下一代仍在高密度

下进行家系选择,早代群体密度13.5万株/hm2,或更高密度, S3降到6万株/hm2,完成后续选择。高密度大群体育种法除鉴定抗性外,还可以鉴定基因对微环境的反应,如穗位整齐度、果穗大小整齐度、结实率、秃尖、虚尖、子粒灌浆与脱水速度、生育期与环境的互作等,可以淘汰对微环境敏感的基因型。

3、异地环境穿梭选择:异地环境穿梭育种应选择适当干旱、冷凉、阴雨寡照、多风、多病害等逆境,营造自然而充分的地区从事育种和材料鉴定。通过早代S1~S3变换不同的生态条件选系,或者多个不同生态区的育种单位将同一基本材料分别在各自不同区域选择,再进行种质混合和交流,通过多点次多区域联合选育和鉴定,以空间换时间,可使所选育的自交系适应性广、抗性丰富,特别是去除对光照温度的敏感性,扩大适应区域和增强综合抗性,可使育种效率和育成新优系的几率增高。

4、多类型严选择:多类型是玉米超高产育种的遗传基础,不仅亲本要高产、综合抗性好,而且表现和遗传机制要不同。严格选择标准,对影响总体育种目标和生产上可能造成严重减产风险的不良性状如抗倒性差、高感丝黑穗病、易空秆、秃尖、不易制种等要完全淘汰。在育种过程中,直接使用虽有优点,但又有许多缺点的材料是很危险的,因为携带有不良基因的材料,一旦进入育种过程,只要经过一次配子自由组合,就可达到基因的动态平衡,要完全淘汰不利基因和完全聚合优良基因一样困难,甚至更困难。

5、分子标记辅助选择:分子标记是指反映生物个体或种群间基因组差异特征的DNA片断,在育种过程中对目标性状进行选择是新品种培育的中心环节,利用遗传标记进行辅助选择,可以极大地提高选择的效率,减少育种过程中的盲目性。把与目标性状紧密连锁的基因进行遗传标记,对目标性状进行跟踪选择,把常规育种中的表型选择转化为基因型选择,通过与目标基因紧密连锁的分子标记所构建的分子遗传图谱,可为育种者指明育种目标及达到目标的最佳途径。

五、实习总结

水稻高产种植技术研究综述 篇3

关键词 水稻；种植技术；单位产量

中图分类号：S511 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2015）24-0-02

水稻种植历史悠久，是我国最主要的粮食作物，其产量的高低直接关系到我国人民群众的温饱问题。但随着我国人口数量的日益增加以及耕地面积得减少，我国面临的粮食问题越来越严重。因此，提高水稻的产量迫在眉睫[1]。要想利用有限的耕地面积生产更多粮食，必须提高单位面积的产量入手，改革现有的种植技术。笔者结合实际工作经验，对水稻高产种植技术进行详细分析。

1 种植前的准备

1.1 科学选种

水稻单位产量的高低与选种是否优良息息相关，因此，选种时，要考虑当地的土壤、地势、水源等实际情况，因地制宜地选择适合的品种。此外，务必科学地选取由正规厂家生产的优质品种。同时，要注意种子的抗虫性和抗倒性。要保证所选的稻种在其生长期间不出现贪青、早衰、倒伏等现象[2]。另外，在同一个村子里不能够大规模种植同一个水稻品种，应该穿插种植3～4个品种，避免病虫害大面积扩散。切忌使用普通的粮食作为种子。

1.2 育苗

只有选择适当的育苗期，才能得到壮苗，取得最佳的效果。如果育苗时间过早，由于气温过低，秧苗会出现溃烂的情况，如果过晚，由于温度过高，生长过快，则会使幼苗不够强壮。另外，在育苗之前一定要处理好种子：首先，将种子放入温水中进行浸泡，隔1～2 d换水处理并对种子进行适当的翻动；其次，在浸泡时，对种子进行消毒，杀死种子中的病菌和害虫等，提高秧苗的成活率。水稻育种一定要选择好的土壤环境，要求土壤结构良好，养分充足。种植时，应当采取旱地育秧技术，选取土壤肥沃的地块做苗床[3]。一般情况下，苗床长约7 m、宽1.2 m，农民可以根据当地的情况进行适当的调整。然后整理苗床，做到精细平坦，并对苗床进行浇灌，消毒，提供优良的生长环境。播种时，将水稻种子铺撒均匀，然后覆盖细碎土壤。不同的时期施不同的肥料。

1.3 整地

目前，我国水田栽培土地主要有2种：第一种是适宜采用免耕栽培的土地，即不需要耕整田地；第二种是不适宜免耕栽培的田块，即需要在插秧前进行耕地。另外，一定要在压耙前施用肥料，为水稻的生长提供充足的养分。最后，对田地进行水浸泡并等待插秧。

2 水稻种植期

2.1 施肥

在移栽前，先进行翻整耕地，然后施足所需要的化肥。需要注意的是，要将有机肥作为深层底肥，根据水稻品种的不同科学合理的进行施肥。并且要施总肥料的70%的化肥作为面肥，可以选择尿素、氯化钾等肥料。

2.2 移栽

当秧苗生长到4叶1心时，就可以进行移栽。移栽可以选用人工移栽或者机械移栽，目前有很多地区都引入了机械进行移栽秧苗。例如，徐州市现在已经普及了机械化农耕，利用现代化的插秧机进行移栽。移栽时，要选择晴好天气，将所有秧苗移栽到已经准备好的田地中，一定要注意让秧苗分布均匀，不能移栽的太紧密或者太疏松，保使秧苗得到充足的水分和阳光，以减少病虫害的威胁。

3 加强田间管理

3.1 水分管理

在水稻的生长中，对于水分的管理极为重要，因此在对秧苗进行浇灌时，要根据水稻的各个生长期的不同需求进行因地制宜地、科学地、合理地进行灌溉，坚持“浅水为主，适当晒田，间歇灌溉”的原则，多排少补的原则，及时满足水稻的需求，促进水稻生长发育。立秋时期是水稻即将成熟的关键时期，但田间的白天温度和夜里的温度差别较大，这个时候白天浇灌浅水给秧苗增加温度，晚上浇灌深水保温，这样做不仅可以保证水稻健康生长，还可以加快水稻的生长速度。在水稻返青之后，进行露田灌溉。

3.2 除草和追肥

除草一般在插秧后的15 d后。除草方法主要有：一种是泡田，即在大田中灌水，水深2～3cm，使一部分杂草种子漂浮起来，难以发芽；另一种方法是使用化学药剂进行除草，但是必须把握好施药量，根据相关标准进行施用，应当将除草剂和尿素结合起来均匀的施在田里，水稻虽然进行了移栽，但是仍然需要施肥，因为水稻在不同的生长阶段会需要不同的养分。因此，所需要的肥料也不同，必须进行合理的施肥，才能使水稻健康的成长，氮、磷、钾是水稻生长最为重要的3种元素，刚刚移栽的秧苗生长情况较差，此时，应当给水稻施氮肥为主，补充少量钾肥。当秧苗长势较好但是因土壤肥力不足而导致的叶色不均匀，应及时施用磷肥和钾肥。

4 水稻病虫害防治

水稻病虫害是威胁水稻高产的重要因素之一，水稻在生长过程非常容易受到病虫害的影响。因此，做好水稻病虫害防治工作至关重要，水稻病虫害通常有叶枯病、病瘟、稻曲病和胡麻叶等。对于叶子、枯病，必须要重点防治秧田的飞虱危害，要从根本出发，切断病害的来源，选择健株栽培，增强水稻的抗逆性。稻瘟病的防治方法是从稻穗颈瘟进行治理，在水稻破口期后，连续要对水稻喷洒三环唑。由于种植不均匀，导致水稻密度较大或者施用氮肥较多的田地，很容易出现纹枯病，处理办法就是选择井岗霉素加上粉锈宁药物进行喷洒，重点喷洒水稻植株的根部。稻曲病可采用甲基托布津药物进行防治。

一般来说，水稻的虫害有大冥虫、稻纵卷叶螟、稻飞虱等。对于虫害，可以选择甲维盐、瑞劲特等生物农药进行交替喷洒。最好在害虫尚幼时治理，效果会更好。防治方法最好以农业防治为主，以化学药物为辅助。在农业防治时，要加强栽培技术，加强肥料的管理，提高水稻的抗病害性。在化学药物防治时，要严格按照规定，不可使用过度，以免对水稻有所危害。

5 适时收获

一定要适时收获，既不可过早，也不可过晚收获。当水稻进入黄熟后期时，黄熟程度达到90%以上时，可以收获。

6 结语

水稻是我国最主要的粮食作物，其单位产量直接关系到我国粮食产量的高低，在耕地面积越来越少的情况下，提高水稻的单位产量极为重要，要加强对水稻各个阶段的管理工作，根据不同时期的不同需求进行施肥灌溉，大力推广水稻高产种植技术，从根本上提高水稻的产量。

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辽宁省水稻育种研究进展 篇4

水稻育种工作历来备受重视, 不同的育种专家根据不同的育种目标进行不同方向的水稻育种, 大致可分为4种:一是超高产育种。此类育种一般只追求产量不考虑品质。这种水稻作为粮食大多劣质, 但可作为优质饲料。二是优质育种。这种育种多培育具有特殊品质的品种, 如食味优良适合生产无公害的大米等高附加值产品的品种, 可适当降低产量要求。三是高产优质育种。既要求有较高的产量, 又要求较好的品质。四是特殊育种, 选育特殊用途、专门用途的稻米品种。为进一步促进水稻育种工作的开展, 该文综述辽宁省优质育种的相关研究进展。

1 辽宁省水稻育种的现状

自20世纪70年代以来, 辽宁省水稻育种工作取得突破性进展, 成功培育出株型理想的常规品种和杂交粳稻, 通过改进栽培技术, 显著提高水稻的产量, 水稻总产量增长迅速[1,2]。根据生产的发展, 不同时期水稻育种目标在逐渐发生变化, 20世纪50、70、80、90年代的育种目标分别为籼稻杂交育种、籼粳架桥选育恢复系、理想株型育种和优化及超高产育种, 积累了大量的育种经验和理论知识, 丰富了水稻品种[3,4]。随着育种工作的开展, 水稻品种不断更新, 生产技术和条件明显改善, 辽宁省水稻生产呈现产量成倍增长、面积显著增加、总产不断增多的发展趋势。

1974年至今, 辽宁省审定通过许多直立穗和半直立穗品种, 该品种后期不郁闭, 对阳光的遮挡较少, 后期光合作用较好, 光照强度植株中下部比弯穗型品种好, 且抗倒性较强, 产量与杂交水稻基本相同, 超过弯穗型品种。可见理想株型和每穗成粒数增加是水稻产量增长的关键因素, 充分发挥直立穗型的株型优势增加穗粒数, 并结合杂交水稻的粒数优势, 可大大增加新品种的产量优势。因此, 今后的育种目标是进一步增加每穗成粒数, 提高水稻品种的产量潜力, 这就需要把优势利用和理想株型结合起来, 实现产量的突破。

目前, 辽宁省水稻品种较差, 究其原因是在辽宁省的水稻育种过程中, 多使用粳稻作为材料, 农家品种应用逐渐减少, 籼稻很少应用, 还没有利用野生稻资源, 致使大多水稻新品系的遗传基础狭窄[5,6,7,8]。为提高水稻品种的优势, 发挥品种的潜力, 在水稻育种过程中应逐步扩大育种材料。

在水稻育种过程中, 为获得高产与优质的品种, 实现产量与品质的同步提高非常困难。王伯伦等[9]研究发现, 半直立穗型水稻的产量较高, 品质较好, 这是1949—2000年辽宁省水稻育种的主要成果之一。因此, 今后应重点选择杂交水稻和半直立穗型的常规品种。

2 辽宁省水稻育种存在的问题

(1) 资金有限, 研究力量分散。杂交粳稻的研究涉及教学、科研、企业、推广等单位, 人员分散, 资金不足, 各部门缺乏沟通, 各自为政, 致使资金和人力不能完全发挥作用。

(2) 杂交粳稻育种过程中, 不能有效实现植株抗逆性的增强、稻米品质的改善、产量的提高, 使已育成的品种与常规粳稻相比没有明显的优势, 大大影响农民的种植积极性。

(3) 杂交粳稻制种产量低, 纯度不高。目前, 生产上应用的杂交粳稻品种 (组合) 不育系大多是BT型配子体不育, 防杂保纯困难, 极易发生生物学混杂和机械混杂, 严重影响杂交种纯度, 加上粳型稻不育系异交性能不如籼型稻不育系, 制种产量低、纯度差、成本高, 致使稻米质量差, 产量低。

(4) 配套栽培技术体系不完善。杂交粳稻的生产过程, 如播种、田间管理和收获等方面与常规品种不同, 为实现杂交粳稻的高产、优质、高效, 必须建立良好的栽培技术体系, 以充分发挥品种的优势。

3 辽宁省水稻育种发展对策

(1) 构建水稻配套栽培技术体系。要实现杂交粳稻高产, 充分发挥品种的潜力与优势, 要根据当地的种植条件、气候、机械化水平进行栽培, 达到良种良法配套, 具体应做好整地施肥、培育壮苗、移栽、田间管理、病虫草防治等方面工作, 同时农机部门应及时将先进的水稻栽培技术推广到田间地头, 实现科技的迅速转化。

(2) 强化技术储备, 加强基础研究。种质资源是育种的基础, 通过广泛收集新种质资源, 同时利用分子生物学手段不断扩大优良粳稻种质资源库, 进行有利基因的研究应用, 以为育种工作的开展奠定基础。为进一步提高水稻杂种优势, 在育种过程中, 将水稻的优质、高产、抗逆等有利性状进行聚合, 塑造同生态区超高产水稻理想株型, 有机结合亚种间杂种优势利用技术和形态改良技术。

(3) 为进一步提高杂交粳稻的生产潜力, 改善稻米的品质, 增加品种的抗性, 可借鉴杂交籼稻的发展思路, 集中物力、人力和财力, 加大科研力度, 实现种质资源和育种材料共享, 最终培育出高产、优质的杂交粳稻品种。

(4) 采取三系法和两系法并重进行杂交粳稻育种, 同时保证亲本双优, 以在稻米产量和品质育种方面获得突破。在研究技术上, 将分子技术和常规技术结合, 积极开展以生物技术为主要内容的新技术育种研究, 提高育种效率或导入外源基因, 改良亲本的某些不良性状。综合运用杂种优势利用技术和形态改良技术, 培育产量、品质、抗性达标的杂交粳稻品种。

(5) 改进、完善、组装现有的高产制种技术。根据杂交粳稻的亲本特点, 通过科学选择制种基地, 合理安排制种时间, 构建高产群体, 使异交结实率得到提高;完善种子质量检测体系, 尤其在高新技术如利用分子检测手段进行检测方面加大投入力度, 构建生产、检测高效的优质杂交粳稻种子产业化体系。

(6) 建立优良杂交粳稻新品种推广体系。在优良杂交粳稻品种选育基础上, 实现种子产业化、推广优良品种, 要求教学、科研、企业、推广等单位共同合作, 由种子生产企业通过市场运作, 按照现行标准和规范, 不断扩大生产规模, 提高种子质量, 实行良种生产的产业化, 推动杂交粳稻发展。

摘要：介绍辽宁省水稻育种的现状, 分析其存在的问题, 结合研究和生产实践, 提出发展对策, 以为辽宁省水稻育种提供借鉴。

关键词：水稻育种,研究进展,辽宁省

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寒地水稻高产栽培技术研究集成 篇5

【摘 要】结合建三江地区的生产实践，采用“三化一管”栽培模式，应用旱育稀植、井水增温、氮肥后移、浅湿干灌溉、高光效栽培、综合防病等技术措施，使水稻的生育栽培指标和产量指标均达到既定的要求。

【关键词】三化一管；栽培指标；产量指标

0.前言

水稻是我国的主要粮食作物，也是我国重要的商品粮之一，水稻的播种面积和总产量均居粮食作物的首位。播种面积在世界产稻国中位居第二，总产量居世界首位。全国水稻种植面积基本稳定在3000-3100万公顷，产量占谷物总产量的43.4%，由于水稻产量高而稳定，在我国粮食生产中有举足轻重的地位。

目前，随着商品经济的发展，劳动力价格上升，农业生产资料价格猛增，生产成本大大提高，导致种植户收入下降。因此，采用各种技术手段，摸索水稻高产栽培技术措施以成为当前任务中的重中之重。

1.内容与方法

1.1土壤质地基本概况

胜利农场位于三江平原东北边陲，土壤类型为草甸白浆土，多年老水田，有机质含量为3.76；PH值5.5；速效磷19ppm；速效钾143ppm；速效氮232ppm； 速效硅210.1ppm。

2012年4月气温稳定，对播种、出苗影响不大，5月插秧期、返青期气温高水稻生长较快；6月分蘖期天气晴朗， 促进水稻分蘖，7月5日大雾，水稻处于扬花期，多雨引起病害；7、8月温度高水稻长势良好，在8月29日受台风“布拉万”影响，部分水稻有倒伏现象。 9月上、中旬在水稻成熟期出现长时间降雨、高湿对水稻的正常生长有一定影响。

1.2品种选择与栽培技术要点

供试水稻品种： 选用标准是，熟期适当，高产优质，抗病耐肥，分蘖力较强和矮秆叶直立。较强分蘖力和矮秆叶直的株型，才适于插稀长密的需要，而高产优质和抗病耐肥程度，更是确定技术标准的重要根据。由于品种的主茎叶数，是一个比较稳定的性状，且同生育期高度相关。可根据公式：主茎叶数二（全年≥10℃活动积温—407.6531）/165.2102，计算适于当地熟期叶数的品种。

栽培技术要点：4月5-10日播种，5月15-18日进行机械插秧。采用9×3，试验区面积为10000。 目标产量为850Kg/亩。

1.3取样及测定方法

全田随机抽取3点，每点1进行调查分析，在水稻整个生育期中对株高、有效分蘖个数、无效分蘖个数及相应叶龄进程进行田间调查。同时对水稻的穗数、每穗粒数、结实率及千粒重等产量性状进行调查对比分析。按此公式进行产量计算：单位面积产量=单位面积有效穗数×每穗粒数×结实率×千粒重×85%成熟时，全田实收进行测产，收获时，扣除边际1米，以避免边际效应，减少误差，采用久保田实施直收。

2.栽培技术措施

2.1旱育稀植培育壮苗

合理稀植是培育壮苗的基本措施，是增产的基本前提。根据设计，空育131播量为175-200粒/100cm2，其它品种按照机插秧播种量播种；苗床土及覆盖土要增施腐熟的农家肥，以增强苗床的透气透水能力，标准是手握成团、泥不黏手、落地即散，直观指标是肥、细、松、软、厚。提倡选用菜园地，实行水稻育秧、蔬菜种植、油菜育苗一田化，既能培肥地力熟化土壤，又能培育壮秧、壮苗，缓解用地茬口矛盾。为保证秧龄、并且带蘖下地要抢早播种，采用三膜覆盖育苗，水稻播种后采用三膜增温时先覆地膜，然后再扣小棚或覆上防寒膜，或采用炭火炉、液化气炉等增温。4月15日前播种的秧田采用三膜增温技术。

本田施肥：测土配方施肥，设计产量800公斤每亩，施肥量30～35公斤，尿素（46%N）10-13公斤，磷酸二铵（18%N、46%P2O5）10公斤，氯化钾（50%KCI）10公斤；N：P：K比例为1.4：1：1.3，要提高钾肥用量，逐步使氮：钾达到1：1 ； 增施基施旺生物有机肥35公斤，生物硅肥5-10公斤。

苗期管理的原则是前期以保温为主，中期以控温为主，后期以炼苗为主。温度管理方面，播种至出苗期以保温为主；出苗至1.5叶期，温度控制在28℃，1.5～2.5叶期，温度控制在25℃；2.5～3.5叶期，温度控制在20℃.如超此温度及时通风炼苗，可在早晨7点前以后卷帘通风，通风口先小后大，下午3点以后盖膜保温。

水分管理方面，要控制水分，促进根系发育。采用微喷浇水，掌握“三看”，每浇必透。插秧前一天，做好“三带”，（带肥、带蘖、带药）。

2.2及时插秧、合理密植

根据多年栽培经验，5月15日-5月25日为水稻高产移栽期，结合我局5月份气温情况、所选地块土壤肥力情况以及计划产量，确定插秧时期为5月15-18日， 5-7株/穴，达到平方米基本苗数150株以上，确保平方米有效穗数不低于850穗，插秧标准为早、密、浅、正、直、匀、满、齐、扶，插后同步补苗。

2.3采用浅、湿、干灌溉技术

合理灌溉是增产的重要手段，实施合理灌溉，能以水调温、以水调气，以水调肥。根据水稻生态需水和生息需水的要求进行灌溉，灌水的原则是：前期灌水以浅水层为主，目的是促进分蘖不过盛；中期灌水以晾田或烤田为主，目的是控蘖、壮杆、蹲节、防病、促转换；后期灌水以浅水间断为主，目的是以气养根、保蘖、活杆成熟。

2.4严格叶龄跟踪、结合氮肥后移技术合理施肥

合理施肥，应用氮肥后移技术，根据叶龄进程以及叶色变化进行施肥。根据土壤条件以及目标确定全年施用46%尿素12Kg/亩，基蘖穗肥比例为：3：（2：1）：（2：2）；64%磷酸二铵8公斤/亩全部做基肥施入；氯化钾肥10Kg/亩，基肥施用40%，穗肥施用60%；增施硅肥5公斤/亩。自分蘖期开始，配合健身防病每隔一周喷施农丹叶面肥一次，亩施用量为125ml叶面喷施。

2.5综合防病、虫、草，预防为主

除草剂选择以安全高效易操作为主，如瑞飞特、阿罗津、农思它+草克星。水稻病害以预防为主，防病的时期也相应的提前，第一次施药在6月19日，采用75%三环唑25g/亩。第二次施药在间隔2周后的7月2日施用，选用药剂为稻瘟酰安，施用量为45ml/亩。之后在齐穗期以及灌浆期各喷施一次。

3.结果与分析

综合分析，水稻要想获得高产必需保证有健康壮苗，合理的田间管理里，充足的肥水，合理的光照，适时地植保管理，经多点采样数据综合分析， 600-750穗/亩，产量在670-730公斤，900穗/亩，产量是865公斤；合理的基本苗数，充足的有效分蘖保证了足够的收获株数，适当增加收获株数，保证了合理的增产。

4.结论

利用开闭式卷帘通风大棚结合三膜覆盖技术，采用微喷浇水，可有效提高苗床温度，打好培育壮苗的基础。应用“三化一管”技术，并根据气象信息，及时早播、旱育壮苗大苗，插秧期确保在5.15日-5.25日内，坚决不插6月秧，灌溉采用井水增温，浅湿干灌溉模式；防病要及时，以预防为主，进行综合防病；在施肥上采用配方施肥、氮肥后移技术，进一步提高作业标准，才能达到稳产、高产。寒地水稻获得超高产的基础是拥有足够的有效穗数，并有适当的穗粒数，因此我们要在提高插秧质量，加强田间管理上狠下功夫。

【参考文献】

[1]陈温福.北方水稻生产技术问答[M].中国农业出版社，2007，2：20-25.

水稻超高产育种研究 篇6

关键词：玉米,超高产,育种理论,优化技术

0 引言

玉米, 作为世界上产量和需求量都排在第一位的基础农作物, 也是我国非常重视的田间农作物。伴随近几年饲料加工业和副食品加工业的快速发展, 市场对玉米的产量和作物质量提出了更高的要求, 并且专家预测, 这种趋势在未来的二十年内还可能会延续。玉米这种农作物的能产性具有很强的潜力, 只有了解掌握最新的作物生长技术, 才能突破玉米的超高产育种理论, 同时结合种植经验, 配合着与之相适应的玉米优化栽培技术, 实现理论与实践的创新, 促进玉米产业持续繁荣的发展, 保证我国粮食生产和供应安全。

1 玉米超高产育种理论部分

1.1 特殊性

玉米作物在生长过程中, 需要通过父本和母本两方来实现异花授粉过程促进结粒和生长。因为涉及到遗传因素, 故玉米作物育种分自交系和组合杂交两种环节进行, 自交系与杂交程序分别进行的过程使玉米的育种具有很强的特殊性。

玉米实现超高产育种需要很长的周期。玉米育种从自交系分离后, 需要在有利于生长的良好基因中进行挑选, 获得基因以达到与自交系的吻合, 整个过程可能会耗费六代, 多至八代。若是想要鉴定或是准确掌握一种玉米杂交育种的生产性能, 可能会耗费大约三到四年的时间。

玉米实现超高产育种需要许多复杂的程序。玉米在进行育种环节之前, 应具体针对作物生长环境、作物的种植技术、管理方法和生产后的投入产出效益等因素, 建立一个完善、具体的玉米种子生产体系。只有保证育种种子的纯度才能生产出质量和产量都令人满意的谷粒, 进而降低生产上的成本, 提高经济效益和生产率。

1.2 超高产育种前目标和要求的制定

在种植作物之前, 生产者通常需要提前制定一个预想的育种目标, 这样不但对自身管理和作物生长都提出了最基本的要求, 也是今后作为鉴定玉米作物生长是否正常、产量是否达到要求的依据。

对育种最基本的要求应为生产出的作物品质优良并且达到高产。具体对农作物的品质达到优良和高产的依据也是不同的。考虑到全国玉米作物的生长环境存在着很大的差异, 因地制宜实施的管理方法不同, 各地的经济发展水平也存在差异, 将会对作物做不同用途的分类。优质的玉米将会作为粮食和动物饲料进行深层次、精心的加工继而投放市场以供使用, 剩下的将会作为原料用于工业及其他用途。虽然目前, 我国对育种的要求是先达到高产, 作物品质居于其后。但对于作物品质的要求不等于就此降低, 甜玉米和高淀粉玉米对作物品质的要求仍然很严格, 只有将作物产量与品质放到同样重要的位置时, 生产出的作物才能受到市场的欢迎和好评, 以稳定我国粮食生产情况。

玉米作物在生长后期往往会遇到病虫害和自然灾害等外部环境的干扰, 这时, 就要对育种提出稳产性的要求。外部环境温度和病虫害的干扰, 常常降低作物产量, 影响作物谷粒的饱满, 如果处理不当, 就会造成作物减产, 损失巨大的经济效益。这就对育种的选择提出了更高的要求, 育种不但要品质优良, 还要具有较强的环境适应能力和综合生长能力。

1.3 超高产育种方法的选择

育种方法的选择同样关系到作物生长的品质和产量。在众多育种方法中挑选出适宜的方法进行耕种, 依据的因素有很多, 不过作物生长的可行性和作物长势应还是作为首先考虑的对象。

目前我国最常用的玉米育种方法仍是传统的二环系法, 其原理简单易学, 操作方便, 加之作物生长效果好, 被广泛推广使用。另一种方法是回交育种法, 之所以受生产者的欢迎的原因是它能够改变并优化作物自交系的结构。回交育种法没有局限在父本和母本的限制中, 相比之下更加新系的再一次分离。最后一种方法是一环选系法, 它与其他两种方法共同形成了完整的超高产玉米育种方法体系。

2 玉米超高产育种实践部分

在过去的二十多年里, 我国一直在玉米育种实践中寻找玉米超高产的方法。第一批被选育种的作物型号大概有十种。在对玉米的实践育种过程中, 尝试过无数次的失败后, 科学家们总结了一些宝贵的经验, 终于实践成功, 总结出了一套科学的、有针对性的、时效性强的经验。

在我国“六五”和“七五”期间, 广泛提倡的一环系被利用, 原始材料不再是落后的个体信息, 而是整个种植群体, 辽宁省农业科学学院研究的项目“玉米群体改良研究”中, 通过多次对基础群体不断改良、试验, 得出以下结论:针对原始群体, 应将十三份自交系分别进行单交、互交、圆交和八交等形式的混合搭配。对于第一阶段的育种, 原始种子在生长过程中可能会出现叶片长斑现象, 作物感染细菌无法自然健康生长, 在对育种的四代自交过程后, 可挑选出生长健康、谷粒优质的自交系作物, 将这些组成一个混合组群进行各自分别授粉。这里对于自交系的选择育种, 需要注意的是在众多植株中, 最后应选择表现优良的自交系育种, 淘汰其它种子至仅剩二十棵为止。

科学家在1991年试验的育种中选择了200棵, 在海南地区进行试验种植, 试验发现了其中型号为C3-3 (1401) 与C3-3 (1412) 配合之后, 植株的生长状况格外好, 并且在植株的果穗形成后, 能够进行稳定而及时的自交环节。在沈阳地区试验种植的编号为1412的育种, 春季播种后的生育期可长达117D, 植株的长势也非常好, 幼苗及生长出的叶子颜色翠绿健康, 植株的高度也比较大, 枝杈数量多且植株的叶片数量要比往常多很多, 作物在授粉阶段的花粉量也超过了同期作物, 花和花丝情况良好。育种的作物植株自交系能力很高, 抵抗病虫害的能力也大大增强, 对自然环境的适应能力越来越高。

另一种对于育种的杂交培育试验也取得了成功。一种型号叫做辽单30的中熟品种, 具有120D的生育期, 生长势头旺盛, 叶片呈绿色微有浅紫色, 作物高度有279.8 ㎝, 并且果穗生长状况良好, 谷粒沉重饱满, 颜色健康。这种杂交育种之后的作物, 表现出抗病性强、对生长环境适应能力强、作物枯萎率低等优点, 经质量检测中心鉴定, 其作物中富含丰富的不饱和脂肪、高蛋白质、淀粉和赖氨酸等元素, 是同等玉米中的优质品种。试验还发现, 型号为辽单34号的育种, 对所种植的土壤和地块的要求虽然不高, 却极易生长, 受外界温度、热量等环境因素的影响很小, 它不但拥有着极强的生长适应能力, 就是在面对易形成旱涝的土地和营养成分贫瘠的地块, 依然能够生长。这种成活率极高、生长势头旺盛的品种适宜在我国东北地区和内蒙古地区大力推广种植。

“六五”和“七五”过后, 国家重视科学种田和新型种植技术的开发, 我国的玉米超高产育种技术和群体改良因此相继在近几年才有了较大的突破和进步。二十年中, 已培育了一系列优质的育种技术和被改良后的玉米族群, 其中也不乏借鉴了国外先进的育种科学技术。优良品种的成功选育, 是在国家对改良组群重新重视之后, 将玉米组群的集体改良与育种选系紧密的结合在一起, 常常会让收成起到事半功倍的作用。

3 优化栽培技术研究

针对优化玉米的栽培技术, 为了提出更加有效的理论依据, 科学家们还进行了针对密集型、中型和高大型玉米植株在不同生长条件下的有效栽培技术做了不同的分析与试验。实验者选择在三个气候条件完全不同的地点进行种植, 无论是密植方法还是栽培方法都完全不同, 结果作物在生长过程中果然呈现出不同的生长态势, 这说明, 作物的栽培形式和种植密度会间接地影响着产量, 这样情况的发生, 说明在玉米的种植过程中, 对栽培技术仍然有待优化。

若是完全不考虑栽培密度问题, 则玉米作物的栽培形式将会对产量出现显著的波动。试验中, 将作物种植行与行间等距减少后, 作物的种植密度大大增加, 这时作物的总产量也随之呈现增长态势, 大垄双行栽培, 是一种新型的栽培技术, 适用于种植密度较大的作物类型。当作物的栽培形式不固定时, 减少作物种植行距, 增加种植密度是一种行之有效的增产方式。如果忽略作物的栽培形式, 研究种植密度各异的两种作物间产量的显著差异, 便会发现, 作物的种植密度无论是过大还是过小, 都不会引起丰产, 相反, 还可能影响作物营养的吸收, 造成作物谷粒不够饱满、植株矮小等问题。

结束语

综上所述, 玉米的超高产育种工作分为理论、实践和新型栽培技术的研究三部分。超高产育种理论部分, 主要探讨了玉米育种的特殊性、在种植前对作物生长提出的目标和要求以及科学的育种方法的选择。玉米育种的实践部分, 举出了我国实验者在全国各地试验出的超高产型号及种植方法。在优化栽培技术方面, 主要是从作物的种植密度和种植形式两个方面进行的探讨和研究。

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山西乡宁小麦高产抗旱的育种研究 篇7

1 育种现状

乡宁县位于山西省临汾市西南端, 而临汾是山西中部主要冬麦区。自“十五”以来, 山西中部麦区有长6878、长6154、晋太170、长4640、长6359、长4738和太10604等7个品种获得国家审定, 其中除长4738外均为旱地推广的新品种, 表明该区域下小麦旱地育种处于国内领先水平。作为增产潜力大、高产稳产、适应性极强的旱地推广新品种, 长4738具有分蘖力较强、成穗率高、抗青干、灌浆快、穗大粒多等显著优点, 十分适合在北部冬麦区进行推广种植, 其育成也打破了中部麦区无自育国审水地品种的局面。山西省农业科学院作物遗传所选育的晋太170小麦新品种, 是山西省范围内首个可以跨两个生态区的审定品种, 集优质、高产、多抗于一体, 具备了极高的品质。

2 高产抗旱育种过程中存在的问题

近年来, 山西中部麦区存在着小麦生产单产突破难、新品种推广慢、经济效益低等问题, 制约了农民种植小麦的积极性, 因而导致小麦种植面积锐减, 山西省粮食品种结构矛盾加剧。在生产管理上, 传统的精耕细作已经伴随农村劳动力的转移而趋向简化生产发展, 田间劳动力素质的下降也带来了单产水平低、投入与产出不成正比等问题。

从总体上看, 小麦高产抗旱育种主要存在以下问题:种子资源创新后劲乏力;育种手段单一, 技术薄弱, 造成了育种效率低下;育种规模较小, 育种基地 (点) 数量有限;小麦栽培过程中缺乏对耕地土壤肥力的培养, 栽培技术水平低;重审定轻推广, 栽培技术和良种良法不相配套。

3 高产抗旱育种的选育实践

3.1 设定恰当的育种思路和目标

在高产抗旱小麦的育种过程中, 要以抗旱抗逆、品质优良、稳中求高为育种目标, 培育适应性好、高产稳产的品种。育种上不必苛求完美, 配置组合可以不用太多, 但必须要采取协调型的选育思路, 合理地、有预见性地进行组配, 在以产量为目标的原则指导下, 分项转育, 聚合提高, 使育成品种具有旱、平、丰等优良品质, 培育出既适合当地生态条件, 又具有一定抗耐旱水平的综合抗逆高产品种, 达到旱年不减、丰年高产的弹性指标。要把高产始终放在第1位, 培育出真正质量过硬的品种, 要放慢脚步, 靠品牌立住脚的同时扩大影响力, 避免贪急求快的倾向。

3.2 重视双亲的抗旱抗逆适应性和优势互补性

小麦育种过程中保持各个麦种性状的互补共增性, 能够促进以复杂血缘系统为保证的抗逆稳产性的强化和优良多基因的累加互补。在培育过程中, 必须重视种质资源的交流、引进、创新和鉴定利用工作。在合理杂交配组的前提下, 重视双亲的抗旱抗逆适应性和优势互补性, 在此基础上, 进行测配选择。一般情况下, 应以生产推广品种为母本, 让母本与性状互补的优良新品系杂交, 既保持母本的丰产性和抗逆适应性, 又促进综合性状的突破性及高产潜力的优质结合。

3.3 提高对高产抗旱育种的有效方法及选育环境的选择

加强异地多点及水旱鉴定选择, 对在多点产量和抗性方面表现较好的广适性组合和品系加大提纯选育, 尽早参加区试, 以此来推动高速繁殖, 提高选育速度和选育效果。注重对各世代籽粒性状的选优, 综合考察籽粒的“四项性状”, 即粒色、粒质、粒大小和粒饱满度, 从早代到高代进行系统、直观地考量, 尤其是对重点组合还要测千粒重。注意对重点组合在各世代的系统观察和对高产抗旱的综合评价, 在特定的年际和年型内, 从适应性、高效光合形态特征、抗冻抗寒性、抗旱抗青干性、抗病抗倒性等综合抗性方面对籽粒表现进行综合评定, 提高其高产抗旱的基本功能。加强对重点组合进行大量、广泛、多类型的选择, 扩大对重点组合的后代种植, 对优良组合从宽选择, 大量选穗。

4 结语

针对干旱缺水的气候特点, 乡宁县应以抗旱高产为育种目标, 不断培育优良小麦新品种。在此过程中, 需要不断更新选育思路, 合理组配母本, 促进抗旱与丰产、高产、节水的有机结合, 并通过稀播、选穗、看籽、优组多选、系统观察等方式不断提高育种效率和育种水平。

参考文献

[1]张娟, 谢惠民, 张正斌.小麦抗旱节水生理遗传育种研究进展[J].干旱地区农业研究, 2013, 3 (3) :184-185.

[2]白志英, 李存东, 刘渊.干旱胁迫下小麦叶片脯氨酸和蛋白质含量变化与染色体的关系[J].植物遗传资源学报, 2012, 3 (14) :86-87.

水稻超高产育种研究 篇8

1 水稻香味主要成分及合成机理

中华人民共和国农业部行业标准(香稻NY/T596-2002)就香稻给出了详细的定义,认为香稻应该是稻米本身含有香味物质,并且其香味要高于人的识别阈,另外在蒸煮品尝时,能够逸出或散发令人敏感的香味。而通过对稻米香味的评价分类,普遍认为常见的有5种,分别是,茉莉花型、爆米花型、紫罗兰型、莴苣笋香型和山核桃香型[2]。同时也有分为8种类型的,即茉莉花型、爆米花型、紫罗兰型、莴苣笋香型、山核桃香型、巴斯马蒂型、烤面包型和香锅巴型[3]。

水稻香味挥发性成分的研究开始于20世纪80年代,到目前为止已发现的有200多种成分。Yajima等[4]通过研究鉴定出香米中的114种挥发性成分。Obata和Tanaka[5]通过研究发现挥发性香气中有NH3,H2S和乙醛的存在,另外Legngre等[6]研究指出挥发性香气中存在甲醇、乙醇、正己醇、乙醛、丙酮、异丁醛、戊醛、己醛、苯甲醛、糠醛和2-甲基吡嗪等成分。Buttery[7]和Aliss等[8]报道认为香稻的香味主要是由于2-乙酰基-1-吡咯啉(2AP),其现在被认为是香稻区别于普通稻的主要成分。而孙树侠等[9]的研究结果也证明,2-乙酰基-1-吡咯啉在水稻中是一种重要香味成分。Paule C M等[10]通过试验也得出了相同的结论。Pinson[11]认为籽粒中2AP含量多少决定了香稻和非香稻间的差异。Rong G Buttery[12]通过研究发现香稻品种间香味强弱不同主要是因为2AP浓度的差异,而同一品种糙米的2AP浓度要比精米高20～30倍。研究表明稻米香味的形成和积累可能受其外层很大影响。Romanczyk等[13]通过在15N标记谷氨酸、脯氨酸进行同位素示踪试验,发现新合成的2AP中含有15N,表明谷氨酸、脯氨酸参与2AP的合成过程。同样试验表明葡萄糖中的碳原子也以乙酰基的形式参与到2AP的合成中。Vanavichit等[14]通过酶学试验发现2AP是通过多胺途径合成的。Pinson[15]等认为,2AP的合成可能受一种变性酶的促进,该种酶又受到香稻基因的复等位基因调控,所以香稻的复等位基因决定着2AP的代谢各途径。但就目前研究结果来看,2-乙酰基-1-吡咯啉的代谢合成机理研究还不是十分透彻,有待进一步深入研究。

2 水稻香味的遗传调控机制

基因控制,与细胞质无关。Berner等[16]通过试验得出,水稻香味是受一对隐性基因控制的,分离比为1∶3。吴爱忠等[17]通过0.3 mol·L-1 KOH溶液浸泡籽粒或叶片,董彦君等[18]利用1.7%KOH溶液浸泡叶片法,李军等[19]通过质量浓度17 g·L-1的KOH溶液浸泡籽粒或叶片,均得出了一致的结论。任光俊等[20]通过KOH浸泡法试验,发现香味是同时受2对独立遗传的隐性基因控制。徐辰武等研究认为水稻香味遗传机制比较复杂,到目前为止也没有一个统一的说法。但研究学者们普遍认为,香稻性状受两对独立遗传的隐性基因控制的,同时,还受微效多基因累加的修饰,属于质量-数量性状遗传[21]。而Dong等报道称,不同品种的香稻其香味遗传有的是受一对隐性基因控制,也有受两对隐性互补的基因控制的[22]。除此之外,甚至有报道称香味遗传是受单显性基因控制的[23],还有称其是受多隐性基因[24]或多显性基因控制的[25]。香稻香味的遗传模式如此多样,可能的原因是试验材料选用的不同或是试验方法的差异,同时表明香稻基因的复杂性。

3 水稻香味基因的标记定位及克隆

近年来随着分子生物学的不断发展,分子手段也越来越多的被应用到水稻香味的研究当中。多种分子标记如,RFLP、SNP、SSR、RAPD和STS等标记都被应用到香味基因的定位研究中。

最早定位到香稻基因的是Ahn等通过RFLP标记将香味基因(fgr)定位在第8染色体上,并表明该基因为一对隐性基因。定位RFLP标记为RG28,与基因的遗传距离为4.5 cM[26]。Lorieux等[27]通过RFLP、RAPD、STS和同工酶等标记定位,QTL分析等手段,将香稻基因定位在8号连锁群上RG1和RG28标记之间,并得到水稻香味的一对主效基因和两对微效基因的QTLs。Jin等利用SNP标记,将fgr基因定位在水稻第8染色体上,连锁标记RSP04的遗传距离为2.0 cM[28]。任鄄胜等利用SSR标记,将fgr基因定位于水稻第8染色体上,与标记RM515连锁,遗传距离5.7 cM左右[29]。Wanchana等[30]通过SSR标记RM223和RM342,将香味基因fgr定位在第8染色体上,两标记间的遗传距离为2.9 cM。李金华等[31]通过SSR标记GR01和RM223将fgr基因定位在第8号染色体上,与2个标记的遗传距离分别为3.3 cM和5.7 cM。张涛等[32]通过标记AP05537-17和AP004463-13,将水稻香味基因定位在水稻8号染色体上,与标记AP004463-13、AP05537-17间的遗传距离分别为0.4 cM和1.6 cM。

就香稻基因克隆而言,Bradbury等[33]通过研究表明,在香和非香水稻品种中,在fgr区域的17个基因中,只有甜菜碱醛脱氢酶(BADH2)的基因Badh2有明显区别。与普通稻不同,编码BADH2蛋白的基因存在8个碱基和3个单核苷酸的缺失,导致翻译提前终止,产生无正常功能的BADH2蛋白。因此推断该基因控制着香味的合成。Chen等[34]研究表明了Badh2基因1个等位基因,该基因第2外显子上存在7 bp的缺失,从而导致该基因也能控制香味的产生。Prathepha[35]在普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)中发现同样的8 bp片段缺失个体,从而推测,香味基因存在于野生稻中,而栽培稻中的香味是人工选择的结果。

4 水稻香味基因在育种中的应用

由于香稻自身突出的优秀品质,受到越来越多的消费者的青睐,受到育种家们的重视。世界各国的研究者们针对香稻育种已经开展了大量的研究工作。而这些研究成果多集中在亚洲地区。巴基斯坦培育出的优质香稻品种Basmati370、Basmati 385、Super Basmati和Basmati 2000等[36],其中的Basmati370被誉为世界上最为优质的香稻品种,也成为香稻育种的重要种质资源。而国际水稻所通过香稻不育系IR58025A等,培育出以IR841为代表的优质香稻品种,这些品种在东南亚很多国家都大面积种植,受到了广泛的好评和欢迎[37]。泰国作为香稻的主要生产和输出国,其香米闻名世界。其选育出的KDML105和RD6等品种也同样成为香稻育种的重要种质资源[38]。

我国育种家们开始香稻育种相对较晚,始于20世纪80年代初。目前我国已经获得了一大批优质的香稻种质资源和香稻品种。黄发松从香稻资源066,中选育出80-65和80-66等优质香稻品种。湖南杂交稻研究中心育成的湘香2号A,是我国首个优质杂交香稻不育系,通过其组配得到的杂交香稻品种“香优63”被称为“超级香稻”[39]。上海市农业科学院作物育种栽培研究所选育的紫香糯861、香粳832和申香粳4号等品种在上海及邻近地区种植收到很好的效果。四川省各水稻研究单位通过多年研究,先后培育出一大批香稻品种,如香优1号、香优2号、中浙优1号、吉香3号、泰香5号、宜香10号、宜香157和川香8号等,江苏省各水稻研究单位育成,银香18、武香粳1号、武香粳14、香粳111、新香优80和新香优77等[40]。

5 问题与展望

通过各国研究学者几十年的研究,无论是从水稻香味成分、合成途径、遗传调控机理及香味基因的标记定位、克隆和在育种中的应用,都取得了相当大的成就,不但克隆得到了相应的基因,并且育成了众多的优质香稻品种,为香稻育种工作做出了巨大的贡献。但是,在取得成绩的同时,也存在着一些问题。第一,水稻香味成分复杂多样,检测鉴定比较困难。而且鉴定方法、技术并不十分完善,不能快速准确地鉴定出具体的香味成分,降低香味鉴定的精确度。第二,水稻香味基因的遗传机制较为复杂,遗传模式较为多样。虽然许多研究表明其是受一对隐性基因控制的,但是也有受2对或是更多对基因控制的,可能是单隐性基因控制,也可能是单显性基因,还可能是多隐性或是多显性基因控制。而随着基因的增多,杂交后代个体含有香稻基因的几率也逐渐减少。第三,除了香稻本身基因控制,水稻香味受环境影响很大。气候条件、土壤条件、微量元素、甚至病虫害都会对香味的表达产生影响,造成很大的差异。第四,在香稻育种中,特别是常规育种中,存在着香味分离的现象,即有的稻米有香味,有的则没有。在杂交后代中,很难将香味和产量、抗逆性很好地结合在一起。同时,香稻的栽培措施也有待于进一步研究。

随着分子技术的不断发展和完善,分子标记辅助选择(MAS)也越来越多地应用在水稻香味基因及香稻育种的研究中。通过构建合适的作图群体,对香味基因进行标记定位,可以准确找到基因所在的准确位置。随着标记的增加,与香稻基因的连锁标记间距离不断缩短,香稻基因定位的越准确。可以快速准确地找出基因的遗传模式。另外,由于标记是与基因紧密连锁的,根本不受环境影响。在香稻育种中,通过分子标记辅助选择不但可以快速准确的搜集香稻的种质资源,同时还可以加速种质资源的创新,通过与香稻基因紧密连锁的标记辅助选择,不但可以提高育种的准确性,还可以缩短育种年限,加速育种进程。尽可能缩短标记与香稻基因的遗传距离,就会尽可能地打破连锁累赘,从而使香稻基因能够和其它优良农艺性状结合到一起,在导入香味基因的同时,并不降低产量和抗逆性。水稻香稻育种涉及遗传、育种、分子生物学、生理、病理以及栽培等诸多学科,需要把常规育种与新技术,特别是分子生物学相关技术相结合,有效地开展分子标记辅助选择育种,基因聚合育种以及转基因育种,培育出高产、优质、抗逆的香稻新品种。

摘要：香味是香稻的一项重要品质性状,成为水稻研究的热点之一。香稻拥有食味品质好、经济价值高等优点,倍受青睐。综述了近年来水稻香味的化学成分、遗传机理、基因定位及克隆等方面的研究工作。并对水稻香味的育种研究和应用进行了展望。

水稻超高产育种研究 篇9

关键词：水稻,稻瘟病,分子标记辅助选择

作为世界最重要的粮食作物之一,水稻对世界粮食安全和农业可持续发展起着至关重要的作用。而稻瘟病作为一种世界性稻作病害,使水稻产量每年减产达11%~30%[1],已成为影响水稻高产、稳产的主要障碍因素。稻瘟病是由子囊菌Magnaporthe grisea(Hebert)Barr(无性世代: Pyricularia grisea(cooke)Sacc)引起的[2]。在水稻整个生育期内稻瘟病都可能发生,因此根据发病时期和发病部位,可分为苗瘟、叶瘟、穗瘟、节瘟和谷粒瘟,而其中尤以叶瘟影响最为严重。而现阶段控制稻瘟病最常用的两种途径分别是化学防治和培育新的抗稻瘟病品种。化学防治主要是通过使用农药控制稻瘟病发生,其一方面增加农业生产成本,同时对环境也会造成一定程度的污染。而常规手段培育抗稻瘟病品种周期过长,稻瘟病遗传背景十分复杂,生理小种变异快,一个新品种在推广3~5 a左右就可能失去抗性[3]。近年来通过将生物技术(如分子标记辅助选择和转基因技术)应用于抗稻瘟病育种中,可以将优势基因聚合到一起,并且缩短育种年限,加快育种进程。

1 稻瘟病抗性资源

通过育种手段培育高抗广谱的抗稻瘟病品种,主要是要有良好的抗稻瘟病的种质资源,各国研究者很早就开始研究发掘稻瘟病的抗性种质资源。自20世纪60年代开始,国际上就开展了抗稻瘟病种质资源的搜集研究工作,经过几十年的研究,得到一批优良的抗性资源,包括很多具有持久抗性的资源,如Moroberekan、ourode、OS6、Perecose、IR36、IR42、Milyang30、Milyang42、Tetep、小粒野生稻(Oryza minuta)等[4]。其中Moroberekan为国际公认的非洲持久抗病品种,并且对中国具有代表性的30个稻瘟病菌株进行的试验表明,其对其中的29个都表现为高抗。目前对Moroberekan的抗性基因进行了比较深入的研究,发现其含有3个主效抗稻瘟基因,同时还含有10个抗瘟QTLs[5]。Tetep作为另一个十分广谱的抗稻瘟病品种,已被广泛应用在培育高产、优质、高抗稻瘟病的品种中。研究显示,Tetep至少含有4个稻瘟病抗性基因。

国内针对稻瘟病抗病种质资源的研究发掘也取得了大量的成果。20世纪70年代后期,我国通过全国联合对稻瘟病抗性种质资源的实验研究,通过对2 000多份资源的多年多点研究观察,筛选出了红脚占、赤块矮等一批抗性资源[6]。目前比较公认的国内稻瘟病广谱或持久抗性资源主要包括三黄占2号、梅三五2号、谷梅2号及湘资3150等。广东省农业科学院[7]通过对外引材料IR9965-48-2系选得到外选35,其具有适应性广、高抗稻瘟病的特点。利用其为抗病资源进一步得到了包含三黄占2号、梅三五2号在内的多个抗稻瘟病品种。伍尚忠[8]通过研究发现,三黄占2号的持久抗性是由3个主效基因和5个微效多基因控制。

2 稻瘟病抗性基因定位与克隆

20世纪60年代中期,日本率先开展了水稻品种抗稻瘟病基因分析的研究工作,鉴定了最初的8个抗性位点上的14个基因,并建立了一套抗稻瘟病基因分析用的鉴别体系(JDCs,Japanese differential cultivars)。国际水稻研究所及中国等各水稻生产国也相应地开始系统性地研究水稻抗稻瘟病基因,截至2011年2月,已至少报道了64个抗稻瘟病位点,共75 个主效基因。这些基因成簇地分布于除第3染色体外的所有水稻染色体上(1个隐性,其它显性),其中,Pia,Pib,Pita,Pi2,Piz-t,Pi9,Pid2,pi21,Pi36,Pi37,Pi5,Pid3,Pit,Pish,Pik,Pik-m,Pik-p,Pb1共18个基因已被成功克隆(Pi2、Piz-t和Pi9同为Piz位点上的复等位基因;Pik-m、Pik-p同为Pik位点上的复等位基因)(China Rice Data Center,http://www.ricedata.cn/gene/gene_pi.htm)。这些基因相对集中在第6、第11和第12号3条染色体上,形成3个较大的基因簇。其中第6染色体定位得到14个抗性基因,而Pig-m(t)被定为在第6染色体上的C5483和C0428之间,与Pi2和Pi9紧密连锁[9],属于Pi9基因簇。第11染色体上定位了22个抗性基因,Pikm 被定位于第11染色体上的RM254~RM144[10],属于Pik基因簇。

3 分子标记辅助选择在稻瘟病抗性育种中的应用

随着现代分子生物学的发展,分子标记辅助选择(Marker-assisted selection,MAS)作为现代育种中一项强有力的技术,对传统育种起到了很大的促进作用。通过标记辅助选择与传统育种技术相结合,利用与目标基因紧密连锁的标记,可以尽可能地打破连锁累赘,从而加快育种进程,缩短育种年限[11]。因为其高选择效率,并且不受时间和环境限制,已经成为当前最有前景的育种技术。在水稻抗稻瘟病育种方面,也已经有许多相关的研究工作,并取得了相应的研究成果。

分子标记辅助选择在基因聚合中已经取得了很多的成果。基因聚合是将多个有利基因通过选育途径聚合到一个品种中,通常将多个抗病基因转入的一个品种中,得到一个持久抗性的品种,研究人员针对水稻稻瘟病抗性基因聚合做了大量的研究。Hittamani等[12]将Pi-5、Pi-1和Pi-ta抗稻瘟病基因聚合到BL124品系中。倪大虎等[13]将抗白叶枯病基因Xa21和抗稻瘟病基因Pi29(t)聚合到一起,育成4个含双抗基因的株系。陈红旗[14]通过SSR标记RM224、RM527和RM3215,将与这3个标记分别紧密连锁的稻瘟病抗性基因Pi-1、Pi-2和Pi-33(t)成功导入到金23B中。Zheng等[15]通过MAS将抗稻瘟病基因Pi-1、Pi-2和Pi-4聚合到一起,得到同时包含有3个基因的植株。陈学伟等[16]通过标记辅助选择将分别来自地谷、BL-1,Pi-4号3个品种的3个稻瘟病抗性基因Pi-d(t)1、Pi-b和Pi-ta2成功聚合到冈46B中。何光明等[17]通过分子标记辅助选择结合回交转育,首次成功地将抗衰老基因IPT、抗白叶枯病基因Xa23和抗稻瘟病基因Pi26聚合到一起。柳武革等[18]将BL122中的稻瘟病广谱抗性基因Pi-1、Pi-2通过杂交、回交及分子标记辅助选择成功聚合到温敏核不育系GD-7S中。

分子标记辅助选择另一方面的主要应用是基因渗入,通常是指将供体亲本中个别有利基因通过回交转育结合分子标记辅助选择方法转到受体亲本当中。同样,在稻瘟病抗性育种中也有许多相应的研究。李仕贵等[19]对含有稻瘟病抗病基因Pi-d(t)地谷与感病品种江南香糯8987的F2群体,通过与该基因紧密连锁的SSR标记RM262进行分子标记辅助选择,结果表明用该标记选择的分子结果与田间实际调查结果一致程度达到98%以上。而Hittalmani等[20]利用与Pi-z5基因紧密连锁的标记进行选择,得到纯合抗病F2植株的选择准确率达100%。周海鹏等[21]利用与稻瘟病抗性基因Pi-25两侧紧密连锁的标记进行选择,所得的分子标记选择结果与表型验证结果准确程度达96.3%。可见标记与目的基因连锁紧密程度对选择结果有一定的影响,同时也表明分子标记辅助选择在抗稻瘟病育种中的应用价值。刘士平等[22]通过利用与抗稻瘟病基因Pi-1紧密连锁的微卫星标记RM144和RZ536进行标记选择,在珍汕97的BC3F1材料中筛选得到含有纯合Pi-1基因的单株共17株。刘洋等[23]通过抗稻瘟病基因Pib显性分子标记对600个F2材料进行标记筛选,共得到含有该基因的纯合单株185株。王忠华等[24]利用与Pi-ta紧密连锁的标记对350个F3株系进行标记筛选,得到118个含有该基因的纯合株系。而潘素君等则通过农杆菌介导法将稻瘟病广谱抗性基因Pi-9转入到籼稻品种1701中。

4 问题与展望

近年来随着现代分子生物学及生物技术的不断发展,分子标记辅助选择被越来越多地应用到作物育种研究中,同时也收到了很好的效果。由于抗稻瘟病相关的遗传图谱不断被构建,与相关的抗稻瘟病基因紧密连锁的标记筛选、开发,稻瘟病抗性基因的不断定位及克隆,为分子标记辅助选择育种提供了极大的方便。与常规育种相比,标记辅助选择育种打破了环境的影响,克服了传统育种中抗性“易丧失”的特点。同时,其选择效率高,育种进程短,结果鉴定方便。从20世纪80年代至今,我国在稻瘟病抗性资源的搜集、开发工作中已取得了大量的成果,并且在抗稻瘟病品种培育上也取得了很大的进展,一批抗病、高产、优质的品种被培育出来并在生产中得到推广使用。

在取得大量成果的同时,抗稻瘟病育种工作中也存在着一些问题。首先,优良的稻瘟病抗性材料被过度利用,造成了不同品种中稻瘟病抗性基因相似或相同,抗性单一。这样容易在短时间内造成新的稻瘟病优势生理小种的出现,对抗病基因产生抗性,造成品种抗性的降低并最终失去对当前稻瘟病生理小种的抗性。而新的抗性资源的发掘较慢,同时广谱抗性材料的搜集和发掘工作收获也较少,这样就为抗稻瘟病育种造成了一定的阻碍。

其次,就目前已鉴定及克隆到的基因及相关的抗性材料,在育种应用中,多数都存在生育期不适合或是品质、株型等各方面的因素不理想,很难作为种质资源直接应用,而通过常规杂交希望得到中间育种材料也不是很容易,其抗性基因似乎与一些不利基因连锁较为紧密,很难通过常规方法打破。

再次,就分子标记辅助选择而言,虽然其已作为一种重要的育种方法被广泛地应用在稻瘟病抗性育种中,但从结果来看,育成的品系或品种还相对较少,究其原因主要为,在基因定位时,构建的作图群体选取的亲本是有利于定位基因的,而该群体材料或许并非用于育种的材料,所以造成在完成定位工作后并不能直接用于育种研究。与抗性基因紧密连锁的标记,由于其与基因间存在的连锁重组率,可能会因为群体的不同而产生改变,从而导致育种的错误结果或失败。而且,通过研究发现,稻瘟病的抗性是数量性状,是由多基因控制的,而目前对于数量性状位点的定位难度还有些大,通过分子标记同时选择多位点多基因,现有的分子标记选择技术还有些困难。

因此,为了更快更好地培育出抗病、高产、优质的品种,使分子标记辅助选择能够更好地应用在稻瘟病抗性育种中,主要需从以下几个方面开展工作,首先,要继续引进新的抗性资源并进行标记鉴定工作,可以通过标记辅助选择,同时将几个优良的抗性基因导入到一个材料中去,通过基因聚合的方法培育出新的抗病资源,使其对稻瘟病生理小种存在广谱抗性。

其次,针对已有的抗性材料,可以通过扩大作图群体,增加标记数量,以达到对抗稻瘟病基因精细定位,尽可能缩短标记与抗性基因的遗传距离,尽可能地打破连锁累赘。同时,要与田间表型选择相结合,在挑选含有抗病基因植株的同时,要选取其它农艺性状同样优良的材料,继续进行回交选育,做到前景选择和背景选择同时进行。

再次,就标记辅助选择效率,可以尽可能通过已有的抗病基因序列信息开发的相应的新型的功能性标记,如SNP、CAPs等标记,这类标记是针对基因本身直接开发的,提高选择效率,很好地打破群体间的局限,提高选择准确率和选择效率。另外,由于稻瘟病的抗性是数量性状,是由多基因控制的,在进行抗稻瘟病育种研究工作中,通过基因聚合等相应的生物学方法,尽可能地将不同的优良抗性基因转入到同一材料中。

水稻抗旱性遗传育种与节水抗旱栽培 篇10

【关键词】水稻；抗旱性；遗传育种；节水栽培

在当前农业科技研究领域，水稻的抗旱性一直是备受科研人员关注的研究课题，尤其是在我国北方部分地区淡水资源短缺，农业灌溉用水严重不足的情况下，研究抗旱性水稻品种更是具有非常重要的农业发展战略意义。就目前而言，国内外都在积极的研究水稻的抗旱性遗传育种与栽培技术，并且已经取得了一定的成就，这为节约水资源，提高水稻种植产量起到很大推动作用。以下本文中就主要分析了水稻抗旱性的遗传育种技术方法和抗旱品种的栽培技术，以供参考交流。

1.水稻抗旱性遗传育种研究现状

在对水稻的抗旱性进行研究的过程中，发现要想通过遗传的方式进行抗旱性水稻品种培育是一项非常复杂的研究工作，需要从水稻的形态、发育、生理以及生化等各个方面进行判定和试验，以排除不影响水稻抗旱性的功能基因，确定影响水稻抗旱性的遗传基因，并对其进行分子标记，来研究该基因会对水稻生长产生哪些影响，继而再利用遗传与基因定位来确定水稻的抗旱性影响因素，培育具有较强抗旱性的水稻品种，经过多季试验，最终才能成功培育出优质高产的抗旱性水稻品种。除了采用遗传与基因定位的技术方法以外，还有一些研究人员利用转基因技术进行水稻抗旱性育种研究，这种研究方法也取得了一定的成就。

2.水稻抗旱品选育的技术方法与发展

2.1选育方法

在水稻的抗旱性品种选育技术中，目前较为成熟的两种选育方法就是杂交选育和花药培养。其中杂交选育方法是最主要的一种培育种子的方法，并且在杂交技术的不断成熟完善下也得到很大发展。现如今我国北方很多地区种植使用的水稻品种都是由杂交选育方法培养出的抗旱品种。而花药培育技术则是以花药培养为主的单倍体育种技术，在植物种质改良方面具有重要作用，具有其他种质改良方法所不可比拟的优良特性。例如有些科研人员对3个水稻与早稻杂交组合F1进行花药培养，结合田间水、旱处理，创造抗旱性强的水稻种质资源。3个组合共获得108份花培材料，对其中68份进行抗旱性鉴定，45份表现抗旱，抗旱植株获得率为66.18%。其中，抗旱性级别为1级、3级、5级，分别为4.41%，17.65%，44.12%，这些材料将为抗旱育种拓宽种质资源。

除此之外，还有一种水稻抗旱性品种选育技术，即转基因技术。近年来，水稻的抗旱基因工程取得了一定的进展，得到了一大批转基因的抗旱植株。例如科研人员将吡咯啉羧基化合成酶导入水稻，提高水稻的抗盐和抗旱能力。

2.2抗旱性品种的选育发展

在抗旱新材料的筛选与创建方面，国内多家水稻育种单位做了有益的探索。例如近几年来对北方主栽的68份水稻品种（系）的抗旱性进行了分析，鉴定出综合抗旱能力较好的水稻品种（系）有：‘牡丹江22、‘东农425、‘垦稻l2、‘牡丹江19、‘龙稻6号，抗旱综合指数均达到70%以上。再例如通过栽培旱稻与野生C4植物长芒稗进行远缘杂交，培育出了稻、稗属间远缘杂交抗旱高产旱稻新种质。又有研究员等选取了分蘖力强、叶片直立的稗草材料为供体亲本，利用花粉管通道技术将稗草总DNA导入综合性状优良、品质优的受体亲本1351R、7108R、2142B等恢复系和保持系材料中，对导入后代材料的变异情况进行了观察，从中筛选出了4份含稗草基因的耐旱性强的水稻材料，在田块严重缺水的试验条件下仍能正常生长，表现出较强的耐旱能力，为抗旱新品种的选育奠定了基础。

“培育节水抗旱稻”项目已被科技部作为“十二五”重大项目入库，国际学术界也已认可了节水抗旱稻的理念，视之为一种新的水稻品种类型。2004年世界首例杂交旱稻‘旱优3号在我国诞生，并先后在我国北方多个地区进行引种试种，取得了较好的培育效果。最新育成的粳型杂交节水抗旱稻‘旱优8号，抗旱性强、产量高，稻米品质达到国标二级优质米标准。中国水稻研究所在旱稻新品种选育上也取得了积极进展，选育出了耐旱性强、优质高产旱稻新品种‘中旱3号（2003030）、‘中旱221（国审稻2006071）、‘中旱1号等，具有抗旱性强、品质优、产量高等特点，值得大力推广种植。另外，国内外其他农业科研单位在抗旱性品种筛选上也做了积极探索，为水稻抗旱性选育技术水平的提高做出巨大贡献。

3.节水抗旱栽培技术

由于抗旱性水稻品种的生物特性与一般的水稻有很大区别，因此在种植栽培的过程中也需要使用不同的栽培技术方法，只有这样才能保证抗旱性水稻正常生长，实现节水高产的种植效果。而如果在种植的过程中使用的栽培技术方法仍然是按照普通水稻品种的种植方法进行培育，不但不能实现节水增产效益，反而会适得其反，造成水稻减产的不良后果。基于此，笔者结合自己的研究现状，就抗旱性水稻品种的种植栽培技术进行了研究探讨，总结出以下几点需要注意的栽培技术要点，具体分析如下所示：

3.1选育抗旱性品种

培育抗旱的水稻品种，开展水稻旱作，不仅可节约水资源，而且有利于增产稳产、节约能源和减少环境污染，具有极其重要的意义。要选早熟、中熟、根系发达前期生长快、较抗旱也抗盐碱的品种，最好选择高抗旱能力的早稻品种种植。

3.2节水栽秧

集中劳力在快速整地基础上集中插秧。由于缺水要影响水稻分蘖，所以要加大密度。进行合理密植为了弥补缺水条件下有效分蘖少、单位面积有效穗数少、产量低的问题，应适当提高栽插密度，每hm2窝数应增加20%左右。

3.3间歇性灌溉

当缓慢干旱发生时，干旱发生前进行间歇灌溉的水稻表现为比干旱发生前进行淹水灌溉的水稻具有较低的腊氧合酶（LOX）活性、较低的游离亚麻酸含量和较低的丙二醛（MDA）含量，谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性变化不大，干旱复水后叶片保水能力较强。试验结果提示，间歇灌溉提高了水稻后期的抗旱能力，表现为在后期缓慢干旱发生时能一定程度上减缓膜脂过氧化伤害。

3.4覆盖保湿

充分利用油菜籽壳、麦糠、麦草等秸秆均匀地铺在稻苗行间，每hm2大约需要秸秆3750kg左右。这样既可减少稻田水分蒸发，保持土壤湿润，又可供给稻苗养分，抑制杂草生长。

3.5以肥调水

按照水稻需肥规律，坚持配方施肥、平稳促进、全面深施与灵活调节的施肥原则。基肥增施有机肥，采用全层施肥技术，追肥“以水带肥”，施肥与灌水相结合，要施用长效化肥，增施钾肥、硅肥。这样既能显著提高土壤保水抗旱能力，又可使水稻叶片气孔关闭，减少蒸腾，提高植株抗旱能力。

4.结束语

由于目前全球范围内的自然环境都遭受严重破坏，自然资源短缺加剧，给农作物的生长环境造成很大影响。尤其是水资源短缺严重影响了水稻的生产产量，更是引起了农业科研人员对抗旱性水稻品种研究的重视。在长期的科研试验下，我国已经取得了较好的抗旱性水稻新品种研究成果，并在选育方法和栽培技术上进行了改革创新，极大的提高了我国水稻种植的节水效益，实现了水稻的增收增产。尤其是在北方的水稻种植发展中，抗旱性水稻品种更是具有非常实用的重要意义。

【参考文献】

[1]王麒，等.黑龙江省抗旱水稻品种（系）的筛选[J].黑龙江农业科学，2009（04）.