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冬小麦“一年两地三代”育种技术

 洋溢九洲 2022-05-30 发布于河南

各位老师好,大家好!


我是高碑店市科茂种业有限公司的祖茂堂,今天由我代表29号“麦向未来”小组值日,小组成员有河南漯河农科院李爱国老师(组长)、张锋老师、宝丰农科院王功庆老师、信阳农科院朱保磊老师、洛阳农科院杨洪强老师、山东圣丰种业张兴居老师、北京农科院小麦中心廖祥政老师、以及中国种业、植物遗传资源学报编辑陈丽娟老师和我。数月以来,通过拜读各位老师的作品,获益匪浅,非常感谢。今天,就冬小麦“一年两地三代”育种技术和大家一起交流探讨,望提出宝贵意见和建议。

冬小麦常规育种过程经历时间长,需要多代选择,培育一个新品种需要8~10年甚至更长时间,为缩短育种年限和提高选育效率,国内外学者均重视探索多途径加代繁育方法。所谓加代,就是利用或创造适宜发育的环境条件,在一年内增加小麦的种植收获次数。在我国北方冬麦区,已提出的加代方法主要是就地或异地一年两代加繁。虽然也有提出就地一年三代繁种方法,但需要具备受控温室条件。是否可利用本地夏季空闲时间和海南岛热带气候条件实现小麦一年多代繁殖,加代提速选育进程,从而在不同生态环境下进行选择,以期达到选出抗逆性强、适应性强的品种呢?对此有必要深入研究。我们多年在海南三亚南滨农场进行北麦南繁加代选育工作,历经10年实践与探索,已形成冬小麦一年两地三代加繁技术体系,加快了冬小麦选育进程,促进了北部冬麦区小麦育种技术的更新。

1 “一年两地三代”繁种流程及具体方法

所谓“一年两地三代”繁种技术,即是针对北方冬小麦生育特性,综合利用冬麦育种区当地环境和海南岛气候条件,配合人工打破休眠和春化处理措施,在一个年周期内通过两地种植完成三个世代繁种的方法。具体过程及技术要点如下:

1.1第一代(本地越夏繁种)

北部冬麦区6月中旬小麦种子成熟,及时收获并充分晒干后进行双氧水处理打破休眠,用1.5%的双氧水浸泡种子24小时,冲洗后播种于营养钵(盘)中,刚露芽时放置在3~50C低温光照培养箱内,毎隔3天喷淋水一次,经过35天以上低温春化处理,于7月下旬移植到事先准备好的大田。需要注意的是,种植的田块土壤条件要好,建议垄作栽培,防夏季大雨涝害;夏季强光高温,应采取减光降温措施,可与高秆作物间作遮荫,或利用遮阳网减光;生育期内根据苗情适当进行肥水管理,以喷灌为好,并注意防治病虫害,特别是蚜虫。此代小麦播种后几乎无分蘖,以主茎成穂为主,10月初可以收获籽粒。

1.2第二代(异地海南加代)

10月上旬第一代籽粒收获后,及时晒干并用双氧水处理破除休眠,清洗后摆播于大田进行育苗,于12月初挖取麦苗,及时空运到海南三亚进行移栽完成第二次加代。移栽前需做好准备工作:精细整地,底施复合肥600kg/hm2,平地起垄,垄高10cm,垄宽1.0-1.5m,然后划行,行距25-30cm。用锄按划行开沟,移栽株距可根据分蘖多少而定,一般8-15cm。移栽时注意保证移栽质量,覆土适中,栽后撒施适量尿素(40kg/hm2左右),及时喷灌补水,移栽后每7天浇水1次,注意防治杂草、蚜虫和鼠害。在海南从栽植到成熟生育期约56-60天,翌年1月底可以收获,植株风干3天后可以脱粒。

1.3第三代(春季本地栽培)

2月上旬将第二代收获的籽粒拿回本地,用1.5%双氧水浸泡24小时,冲洗后晾至表面无水份,一般冬性和半冬性品种材料可直接进行田间撒播,或在种子萌动时放于1~30C低温下处理1周以上,然后再在大田开沟撒播。播种地是年前秋播时预留的地块,地块应在冬前整理好,浇水贮墒,冬季用大棚膜进行覆盖保墒保温。春播应尽可能早播,可顶凌播种。播后用地膜覆盖,出苗后揭膜。因苗进行生育过程管理。至6月20日左右可收获第三代籽粒。这样就完成了一年三代繁殖,大大缩短品种选育年限。

上述一年三代育种的生育过程及时间节点列于下表:


         表1.冬小麦一年两地三代育种过程时间

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2 “一年两地三代”繁种技术的应用

近年来,利用上述一年两地三代繁种方法选育了冬小麦新品种2个,即科茂53、科茂63,并培育出新品系多个。实践证明,一年两地三代加繁育种,方法简便易行,只有冬季才在海南加代,其他两代均在本地完成,有利于节约育种成本;所需器械设备简单,各育种单位均具备条件,有利于全面推广应用;该方法加速育种进程,明显缩短品种育成时间。

为了在育种中更好地运用该项技术,应注意下面几点:

2.1重视做好夏季加代

夏季加代时间有限,应尽可能提早进行。根据研究,小麦开花15天后的种子就可正常发芽,因此可在上代籽籽成熟前提早收获,及时晒干种子,及时打破休眠和进行春化处理。小麦是需适度低温作物,夏季温度高,时间短,在当地自然条件下生长过快,麦苗较弱,在养分管理上要注意氮磷钾肥配合,特利是保证磷钾肥的施用,在水分管理上要注意看苗补水,避免高温干旱,同时采取必要的遮荫措施。运用遮阳网可起到减光降温和防控后期鸟害的作用。

2.2 重视做好春化处理

春化处理对夏季加代的成功是必需的,冬性品种应保证35天的低温春化处理时间。第2次加代种子破休眠后10上旬直接在田间播种,北部冬麦区12月上中旬进入越冬期,越冬前的幼苗在海南移栽可以抽穗,说明幼苗在本地冬前可基本完成春化阶段。第3次春播加代,在北方当地及早顶凌播种,也可不经人工春化处理。我们多年实践证明,未经人工春化的冬麦品种早春播种可正常抽穗,但抽穗期比春化处理的要推迟几天。对于强冬性品种材料播前进行1周低温春化处理可保证正常发育抽穗。

2.3 收获饱满的种子打破休眠

虽然小麦开花15天后的未成熟种子就具有发芽能力,但种子不饱满,内含营养物质少,播种后出苗弱生长慢,易受害。加代繁殖还是尽可能收获饱满成熟的种子。收获的种子需进行打破休眠处理,双氧水浸泡种子是常用的破休眠方法,但处理前应将收获的种子充分晒干,越干越好。双氧水处理浓度多少合适,国内有0.5%-2%不同浓度的报道,且有报道认为破休眠处理时先室温后低温(如60C)的变温处理更有利于促进发芽。我们的实践表明,采用1.5%双氧水室温浸泡24小时种子发芽率可接近正常发芽水平,不必经过变温处理。

2.4 繁种加代与育种选择有效结合

由于一年两地三次加代,加代材料是在不同季节不同环境下生长的,特别是一、二两代生长环境与本地冬小麦正常生长环境有很大不同,这可能造成品种部分特性(抗寒性、抗病性等)发生变异或丢失,对育种选择造成很大影响。如何将品种性状的有效选择和所选材料的加代繁种有机结合是需要认真考虑和合理安排的。根据我们的实践经验,由于杂交F2代是性状显著分离的重要选择世代,此世代不宜在非当地正常环境下生长,因此,F2代不应作为加代繁种世代。应在F2代进行正常有效选择,对所优选的单株或单穗材料施以加代繁种为好,实施1年3代加代繁种,在F5代和F6代再进行田间选择,较宜能选出优良品系,既不影响育种效果,又加快了育种进程。

作者简介:祖茂堂,男,汉族,河北高碑店市人,本科学历,农民高级技师。从事小麦玉米育种研究、农业技术推广工作40余年。与北京农学院合作育成了国审小麦品种“北农9549”,与中国农科院合作育成京津冀一体化小麦品种中麦122,通过河北省审定的小麦新品种3个,河北省审定审定的玉米品种1个,现有2个玉米新品种已进入省审定公示阶段。在河北省“冬麦区小麦优质专用优质原种生产研究与示范”项目中获河北省科学技术成果(国内领先水平)。曾获中国农科院科技进步奖二等奖、全国农牧渔业丰收奖二等奖(第四名完成者),并获河北省丰收奖一等奖、北京金桥工程奖二等奖等,被农业部授予“全国农业技术推广先进工作者”、“全国粮食生产标兵”荣誉称号。

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