旱地小麦育种的研究机理与进展

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1、万方数据旱地小麦育种的研究机理与进展倪胜利张国宏李兴茂(甘肃省农业科学院旱地农业研究所，甘肃兰州730070)摘要结合甘肃省农业科学院旱地农业研究所30多年的旱地小麦育种研究资料以及国内外40多篇相关研究文献，从旱地小麦育种的研究机理，以及旱地小麦育种研究趋势和进展等方面，对旱地小麦育种的研究做了综述。认为旱地小麦育种研究发展趋势有两大明显转变：一是由原来的单一田问选育研究转向田间选育与生物技术相结合的选育研究；二是由抗旱性生理遗传育种研究转向抗旱节水性生理遗传育种研究。关键词旱地小麦；育种技术；抗旱性；抗旱节水性；研究方向小麦是世界上广为种植的一种

2、主要粮食作物，但主产国的小麦约有70％分布在干旱、半干旱区，干旱对小麦的影响广泛而严重。它可同时影响小麦的光合作用、呼吸代谢、水分状况和各种酶的变化等生理代谢过程【1】。因此，小麦抗旱性研究和旱地小麦育种已成为当今世界上的重要课题之一。面对日益增长的人口压力和水资源日益匮乏的现状，进行旱地小麦育种。培育抗旱节水高产、抗逆高产优质的小麦品种将是保障国家粮食安全、促进小麦生产持续稳定发展的有效途径。近100年以来，国内外学者就旱地小麦的育种及其与抗旱性的关系从宏观到微观的不同层次进行了广泛研究．总结近年来抗旱性研究的主要成果。多数试验研究结果表明。具有典

3、型抗旱性特征的品种，一般多为低产和中产的农家品种[21，致使旱地小麦育种研究走向抗旱丰产、矮秆抗病和稳产优质的节水型品种的选育方向。随着生态环境的改变和生物技术工程的开发应用，旱地小麦育种有了很大程度的突破，现结合本地30多年的旱地小麦育种研究资料以及最近相关研究文献，从小麦抗旱育种研究的机理、育种研究趋势及最新进展等方面简要综述如下。1旱地小麦育种方法的演绎旱地小麦的研究方法的演绎若以不同时期所采用的主体研究方法上来分，大体可以分成三个阶段。首先，最早采用的方法就是田间形态差异筛选法，利用直观的目测法，进行判断小麦的抗旱性强弱。同时在成熟期对不同小

4、麦品种进行随机取样，然后在室内烤种+，根据单株穗数及小穗数、单株有效分蘖数、籽粒硬度、籽粒饱满度、干粒重等数据结果，进行分析小麦的抗旱性。其次，在实验室对旱地小麦抗旱指标进行相关生理生化指标的测定．同时利用田间一些农艺性状进行相关性验证，也就是我们常说的抗旱生理生化指标筛选与田间选育结合法，主要生理指标集中在抗旱系数、水分利用效率(WERE)、气孔导度、叶片相对含水量、叶片绝对含水量、叶温、脱落酸积累能力、茎水分输导能力、质膜透性、光合作用、呼吸作用等；主要生化指标集中在不基金项目甘肃省自然科学基金暨中青年科技基金(3ZS061一A25—067)；甘

5、肃省“十·1．五”科技攻关项目(2GS064一A41-001-03)。作者简介倪胜利(1979一)，男，甘肃华池人，硕士，主要从事作物遗传育种及生物技术应月I研究。收稿日期2007-10-25102同酶活力的测定(过氧化物酶)与物质代谢产物的测定上。再次，随着生物技术工程的出现，整个生物界的育种研究方法和技术体系均发生了巨大变化。当然，旱地小麦育种更是不能例外。最早流行的就是利用分子标记技术进行辅助育种。发展到后来的基因序列测定和基因导入。目前，旱地小麦育种重在生物技术与田间选育相辅相承的结合研究，从观察旱地小麦田间抗旱农艺性状特征，到利用生物技术原

6、理进行探讨这一特定农艺性状的基因位点和基因序列，再进行高抗逆品种杂交组配。既而从后代分离群体中选育抗旱节水小麦品种。2旱地小麦育种的研究机理2．1旱地小麦育种的生理方面研究2．1．1光合作用在旱作小麦育种中的研究。光合作用通常被分为气孔限制和非气孔限制2种。气孔限制光合作用观点认为，气孔关闭，空气中CO：通过气孔向叶肉扩散受阻是水分肋迫下植物Pn下降的主要原因嘲：在严重水分胁迫下，植物光合作用受到部分抑制或完全抑制。直接影响到作物产量的提高。刘孟雨等【4】的研究认为。在较长时间、中度以上土壤干旱条件下，盆栽小麦叶片光合下降，气孔导度虽然降低，但叶片内

7、部CO：浓度升高，叶肉CO：导度下降，电子传递和羧化反应受到抑制，表明叶片光合的下降并非气孔部分关闭所致，叶肉细胞光合能力降低是干旱小麦光合下降的原因。光合作用高效吸能、传能和转能的分子机理及调控原理是光合作用研究的核心问题。现已确定光合的吸能、传能和转能均是在具有一定分子排列及空间构象、镶嵌在光合膜(即类囊体膜)捕光及反应中心的色素蛋白复合体和有关的电子载体中进行的。水分胁迫通过抑制叶片伸展、影响或降低叶绿体光化、生化活性以及电子传递等途径．使光合作用受抑制。同时，植物的光合效率与叶绿体电子传递和光合磷酸化活性密切相关IS3．许多研究表明，抗旱性对

8、叶片光合电子传递活性和光合磷酸化活性均有很大影响，但影响程度可能不同。严重干旱胁迫会降低叶片PsI、PsⅡ和