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矮败小麦创制与高效育种技术体系建立及应用

  内容摘要:

  小麦是我国第二大粮食作物,小麦的丰欠直接关系到国家粮食安全。本项目针对小麦育种长期的“爬坡”状态,1980至2008年间开展了创新小麦育种方法,提高小麦育种效率研究,在以下几方面取得了重大突破:

  1、国际首创矮败小麦  创立染色体组定位、端体测验、端体分析一套新的定位程序和方法,将太谷核不育基因Ms2定位在4DS距着丝点31.16个交换单位处。在此基础上,以太谷核不育小麦和矮变一号小麦为材料,经过连续大群体测交筛选和细胞学研究,研制出世界上独有的、具有我国自主知识产权的矮败小麦。矮败小麦含有农作物中雄性败育最彻底的太谷核不育基因Ms2和小麦中降秆作用最强的矮秆基因Rht10,两显性基因在4D染色体短臂上紧密连锁,交换率为0.18%。矮败小麦后代群体中,有一半靠异交结实的矮秆不育株和一半靠自交结实的非矮秆可育株,兼具自花授粉利于基因纯合稳定和异花授粉利于基因交流重组的特性,是理想的遗传改良工具,可便利地用于杂交育种、轮回选择和分子育种。

  2、创建矮败小麦高效育种技术体系  矮败小麦用作不去雄的杂交工具,组配各类杂交组合,增加杂交组合数量,扩大分离世代群体规模,辅之加代技术,快速有效地改良和提高现行推广品种。矮败小麦用作群体改良工具,研究出以花粉源选择与控制、矮秆不育株分期多次选择为核心内容的轮回选择技术;通过不同生态区轮选群体间基因交流,构建遗传基础丰富的新群体,在不同地点进行轮回选择,以及同一轮选群体在生态条件相近的两地交替进行轮回选择,选育突破性新品种的技术。利用上述技术,经过多年的轮回选择,在我国小麦主产区获得产量、品质、抗性等大幅度提高的改良群体,从中育成一批各具特色的小麦新品种。

  3、利用矮败小麦高效育种技术育成一批产量水平上台阶的新品种  利用矮败小麦高效育种技术打破不利遗传连锁,聚合有益基因,有效地解决小麦品种高产与多抗、高产与广适、矮秆与高产的矛盾,育成轮选987、轮选518等突破性新品种。轮选987在国家各类试验中产量均居第一,两年国家区试比对照平均增产14.8%,产量最高区试点折合亩产715公斤,生产田最高亩产673.5公斤,分别创国家区试和北部冬麦区生产高产纪录,是该麦区大面积推广的第一个矮秆、多抗、超高产小麦新品种。通过冬春杂交,构建矮败小麦轮选群体,育成淮麦系列高产广适新品种,其中淮麦25参加国家黄淮南片两年区试,平均亩产564.2公斤,其中一个试点两年平均亩产高达705.1公斤。利用北京冬性矮败小麦与当地适应性种质杂交,建拓轮选群体,育成川麦42、川麦43等高产稳产新品种,例如川麦42是四川省区试史上第一个连续两年平均亩产超过400公斤的品种。产量潜力大,综合抗病性强,适应性好是上述品种的共同特点。

  目前,我国64个小麦育种单位(签合作协议单位)引进矮败小麦高效育种技术,构建轮选群体210个,创造优异种质78份,有66个品种(系)正在参加国家、省(市)的区域试验或生产试验,展现出这项技术的极大发展潜力。

  矮败小麦高效育种技术应用较早的单位育成31个国家或省级审定的新品种,近5年在主产麦区累计推广12828.8万亩,增产粮食45.77亿公斤,增收64.08亿元;获得专利2项、新品种保护10项。矮败小麦高效育种技术的推广应用获得了重大经济效益和社会效益,对保障国家粮食安全、农民增收发挥了重要作用。

  矮败小麦高效育种技术可用于世界各国不同目标的小麦育种,将对世界小麦育种产生积极而深远的影响。

  2009年中国农业科学院特等奖



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