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一种冬小麦优异株型的筛选和选育方法.pdf

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一种 冬小麦 优异 株型 筛选 选育 方法
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摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201610198650.0

申请日:

20160401

公开号:

太阳城集团CN105660388A

公开日:

20160615

当前法律状态:

有效性:

有效

法律详情:
IPC分类号: A01H1/04 主分类号: A01H1/04
申请人: 山东省农业科学院作物研究所,山东鲁研农业良种有限公司
发明人: 宋健民,余晓丛,程敦公,李豪圣,刘爱峰,曹新有,王灿国,郭军,刘建军,赵振东
地址: 250000 山东省济南市工业北路202号
优先权: CN201610198650A
专利代理机构: 北京中济纬天专利代理有限公司 代理人: 朱云
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201610198650.0

授权太阳城集团号:

法律状态太阳城集团日:

法律状态类型:

摘要

本发明属于遗传育种领域,具体涉及一种冬小麦优异株型的筛选和选育方法。选择品种更替过程中生产上大面积推广种植的个典型品种为试验材料种植,调查农艺性状,特别是茎秆特征,拟合茎秆特征随着年代的变化趋势的曲线,考察茎秆特征和和产量、生物学产量、收获指数相关系数,对茎秆形态特征进行多元逐步回归和通径分析,寻找影响籽粒产量关键因素,影响籽粒产量的三个关键因素为穗下节长度、倒二节长度、穗下节干重。

权利要求书

太阳城集团1.一种冬小麦优异株型的筛选和选育方法,包括以下步骤:(1)选择建国以来品种更替过程中生产上大面积推广种植的典型品种为试验材料,于1-3个年度分别在2-5个地域种植,随机区组排列,3次重复,小区面积6m×1.5m,6行区,25cm行距;田间管理措施按一般高产田进行;(2)参考农业行业标准《农作物品种区域试验技术规程小麦》调查农艺性状,剥除茎鞘,用直尺、游标卡尺、天平测出茎秆节间长度、茎节直径和节间干重;(3)考察穗下节长度、倒二节长度、倒三节长度、倒四节长度、倒五节长度、穗下节直径、倒二节直径、倒三节直径、倒四节直径、倒五节直径、产量、生物学产量、收获指数和品种育成年代的关系,拟合茎秆特征随着年代的变化趋势的曲线;(4)采用相关系数分析方法,考察穗下节长度、倒二节长度、倒三节长度、倒四节长度、倒五节长度、穗下节直径、倒二节直径、倒三节直径、倒四节直径、倒五节直径、穗下节干重、倒二节干重、倒三节干重、倒四节干重、倒五节干重和产量、生物学产量、收获指数相关系数;(5)以穗下节长度、倒二节长度、倒三节长度、倒四节长度、倒五节长度、穗下节直径、倒二节直径、倒三节直径、倒四节直径、倒五节直径、穗下节干重、倒二节干重、倒三节干重、倒四节干重、倒五节干重为自变量;籽粒产量为因变量,对茎秆形态特征进行多元逐步回归和通径分析,寻找影响籽粒产量的三个关键因素;(6)按照寻找到的影响籽粒产量的三个关键因素考察育种候选材料;(7)选到的育种材料进行籽粒产量测定,选择高产者。2.根据权利要求1所述的一种冬小麦优异株型的筛选和选育方法,其特征在于:步骤(1)中的所述种植年度为2个年度或种植区域为3个种植区域。3.根据权利要求2所述的一种冬小麦优异株型的筛选和选育方法,其特征在于:此方法适用于黄淮麦区。4.根据权利要求3所述的一种冬小麦优异株型的筛选和选育方法,其特征在于:种植区域为泰安、德州、菏泽。5.根据权利要求3所述的一种冬小麦优异株型的筛选和选育方法,其特征在于:步骤(1)中选择的建国以来品种更替过程中生产上大面积推广种植的个典型品种包括碧蚂1号、碧蚂4号、蚰子麦、济南2号、济南4号、济南8号、济南9号、泰山1号、泰山4号、济南13、山农辐63、鲁麦1号、鲁麦14、鲁麦15、鲁麦21、济南16、济南17、济麦19、烟农19、济麦20、济麦21、济麦22、良星99、泰农18、汶农14。6.根据权利要求3所述的一种冬小麦优异株型的筛选和选育方法,其特征在于:步骤(5)中的影响籽粒产量的三个关键因素为穗下节长度、倒二节长度、穗下节干重。

说明书

技术领域

本发明属于遗传育种领域,具体涉及一种冬小麦优异株型的筛选和选育方法。

背景技术

小麦是世界上最重要的粮食作物之一,其产量仅次于水稻和玉米,是我国的第三大粮食作物。小麦之所以是最重要的粮食作物之一,原因是它养活着世界上40%的人口,并提供人类20%的能量和蛋白质供应。

近代小麦籽粒产量潜力的增加主要表现为收获指数的提高,从早期地方品种的30-35%提高到现代高产品种的40-50%,而生物学产量则很少变化。进一步提高产量,主要还是依靠收获指数与生物学产量的协调提高。国外学者根据收获指数和生物学产量把品种分为三种类型:第一类是地方品种,其收获指数和生物学产量都较低;第二类是高秆的改良品种,其生物学产量较高而收获指数较低,但在不同环境下表现稳定;第三类品种即现代高产品种,其收获指数很高但不稳定,如果能把第二类品种收获指数的稳定性结合到现代高产品种中,则可望获得高产稳产的品种。

研究表明,在不同的生态环境条件下,当株高在一定的适宜范围内,才能保证有较高的收获指数,当植株高度达到某一临界点之下,植株高度与收获指数成负相关。目前我国冬小麦主产区株高普遍降至75-95厘米,其中北方冬麦区较低,南方冬麦区较高,已经接近最适宜株高下限,提高茎秆质量将成为提升品种产量潜力、增强品种抗倒伏性的主要途径。茎秆质量由其形态、解剖、生理、生化等因素共同决定。

上世纪初国际上开展矮化育种,到上世纪六七十年代开始在广大发展中国家大面积推广种植,增产效果显著。矮秆基因的利用不仅使植株高度降低、抗倒伏性提高,而且导致植株代谢过程发生了较大变化,使小麦在生殖生长阶段用于茎秆生长的同化物减少,用于穗部生长发育的同化物增加。株高的降低对于提高收获指数和增强抗倒伏性起着重要作用,但并不是植株越矮,收获指数就越高,品种矮化是有限度的。大量研究表明,小麦基部节间特性与植株抗倒性关系密切,一般认为基部节间短、粗、单位节间长度、干物质含量高有利于抗倒,从而提高小麦的产量。魏燮中、吴兆苏提出株高构成指数的概念,即任一节间长度与该节间加下一节间长度之和的比值为株高构成指数,认为相同株高的品种,株高构成指数越高,意味着下部节间越短,重心下降,抗倒伏能力就越强,叶着生位点靠下,有利于合理的利用光源,提高生物学产量。王勇、李安飞等认为基部第一、第二节间单位长度干重是进行茎秆质量评价和选择的重要指标。

冬小麦优异株型的筛选和选育,可以为育种提供理想株型模型和优良遗传种质资源。所谓冬小麦优异株型是指具有理性的株高和茎秆比例、茎秆干重等指标,其生物学产量和收获指数均高,从而具有高产的潜力。

从前的研究或者从株高、茎秆长度和干重等指标进行研究,没有系统构建优异株型,或者笼统指出理性株型的指标,缺乏不同指标的重要性比较。本发明克服目前缺点,在具有黄淮麦区典型特征的山东麦区进行了大量的研究,提供了一种简单明了并且准确的冬小麦优异株型的筛选和选育方法,本方法不仅适用于黄淮麦区,对北方冬麦区也具有重要的参考价值。

发明内容

本发明的目的,是提供冬小麦优异株型的筛选和选育方法。

太阳城集团本发明采用的技术方案如下:

一种冬小麦优异株型的筛选和选育方法,包括以下步骤:

太阳城集团(1)选择建国以来品种更替过程中生产上大面积推广种植的个典型品种为试验材料,于1-3个年度分别在2-5个地域种植,随机区组排列,3次重复,小区面积6m×1.5m,6行区,25cm行距;田间管理措施按一般高产田进行;

(2)参考农业行业标准《农作物品种区域试验技术规程小麦》调查农艺性状,剥除茎鞘,用直尺、游标卡尺、天平测出茎秆节间长度、茎节直径和节间干重;

(3)考察穗下节长度、倒二节长度、倒三节长度、倒四节长度、倒五节长度、穗下节直径、倒二节直径、倒三节直径、倒四节直径、倒五节直径、产量、生物学产量、收获指数和品种育成年代的关系,拟合茎秆特征随着年代的变化趋势的曲线;

太阳城集团(4)采用相关系数分析方法,考察穗下节长度、倒二节长度、倒三节长度、倒四节长度、倒五节长度、穗下节直径、倒二节直径、倒三节直径、倒四节直径、倒五节直径、穗下节干重、倒二节干重、倒三节干重、倒四节干重、倒五节干重和产量、生物学产量、收获指数相关系数;

(5)以穗下节长度、倒二节长度、倒三节长度、倒四节长度、倒五节长度、穗下节直径、倒二节直径、倒三节直径、倒四节直径、倒五节直径、穗下节干重、倒二节干重、倒三节干重、倒四节干重、倒五节干重为自变量;籽粒产量为因变量,对茎秆形态特征进行多元逐步回归和通径分析,寻找影响籽粒产量的三个关键因素;

(6)按照寻找到的影响籽粒产量的三个关键因素考察育种候选材料。

(7)选到的育种材料进行籽粒产量测定,选择高产者。

优选的方案是:步骤(1)中的所述种植年度为2个年度或种植区域为3个种植区域。

此方法适用于黄淮麦区。

太阳城集团种植区域为泰安、德州、菏泽。

步骤(1)中选择的建国以来品种更替过程中生产上大面积推广种植的个典型品种包括碧蚂1号、碧蚂4号、蚰子麦、济南2号、济南4号、济南8号、济南9号、泰山1号、泰山4号、济南13、山农辐63、鲁麦1号、鲁麦14、鲁麦15、鲁麦21、济南16、济南17、济麦19、烟农19、济麦20、济麦21、济麦22、良星99、泰农18、汶农14。

太阳城集团步骤(5)中的影响籽粒产量的三个关键因素为穗下节长度、倒二节长度、穗下节干重。

有益效果:

太阳城集团1.本发明提供了一套系统的方法筛选和选育优异株型的冬小麦。

2.本发明提供的冬小麦优异株型的筛选和选育方法,其指标经过高产品种验证,准确率高。

3.本发明提供的方法,其指标是影响产量的关键株型指标。

太阳城集团4.本发明提供的冬小麦优异株型的筛选和选育方法,其指标精简,便于实际操作。

5.本发明提供的冬小麦优异株型的筛选和选育方法,前期选择方法简单,便于迅速选择,后期增加其他配合指标,便于准确选择。

附图说明

图1-18,为山东小麦品种更替过程中茎秆特征随着太阳城集团的演变分析

太阳城集团图1:穗下节长度随着太阳城集团的演变分析;

图2:倒2节长度随着太阳城集团的演变分析;

太阳城集团图3:倒3节长度随着太阳城集团的演变分析;

太阳城集团图4:倒4节长度随着太阳城集团的演变分析;

图5:倒5节长度随着太阳城集团的演变分析;

太阳城集团图6:穗下节直径随着太阳城集团的演变分析;

太阳城集团图7:倒2节直径随着太阳城集团的演变分析;

图8:倒3节直径随着太阳城集团的演变分析;

图9:倒4节直径随着太阳城集团的演变分析;

太阳城集团图10:倒5节直径随着太阳城集团的演变分析;

太阳城集团图11:倒1节干重随着太阳城集团的演变分析;

图12:倒2节干重随着太阳城集团的演变分析;

图13:倒3节干重随着太阳城集团的演变分析;

太阳城集团图14:倒4节干重随着太阳城集团的演变分析;

图15:倒5节干重随着太阳城集团的演变分析;

图16:籽粒产量随着太阳城集团的演变分析;

图17:生物学产量随着太阳城集团的演变分析;

图18:收获指数随着太阳城集团的演变分析。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明,但本发明不应解释为局限于这些实施例。

太阳城集团实施例1典型品种田间种植

选择建国以来山东省八次品种更替过程中生产上大面积推广种植的的25个典型品种为试验材料(表1)。试验于2010-2011年、2011-2012年分别在泰安、德州、菏泽三地两年种植,随机区组排列,3次重复,小区面积6m×1.5m,6行区,25cm行距。田间管理措施按一般高产田进行。

太阳城集团表1建国以来山东省小麦典型品种

实施例2农艺性状的调查

材料的产量和重要农艺性状的调查测定参考中华人民共和国农业行业标准《农作物品种区域试验技术规程小麦》(NY/T1301-2007)。幼苗返青后及时架尼龙网防止倒伏,以充分发挥每个品种的产量潜能。

茎秆节间长度、节间直径、节间重量的测定:剥除茎鞘,用直尺、游标卡尺、天平测出茎秆节间长度、茎节直径和节间重量。

实施例3山东小麦品种更替过程中茎秆特征的演变分析

由图1-18、表2-5可以看出,建国以来山东省大面积推广的小麦品种茎秆各节间长度是呈下降的趋势,节间直径呈现逐渐上升的趋势,节间重量除穗下节干重上升之外,其它各节呈现逐渐下降的趋势。节间长度的缩短主要是由于矮杆基因的在小麦品种中的应用,现代品种比早期品种其穗下节、倒二节、倒三节、倒四节、倒五节长度分别下降31.5%、35.8%、49.5%、50.6%、29.8%。近些年来山东省大面积种植的品种株高保持在70-85cm之间,从研究和生产实践情况来看,已没有多大的下降空间。茎秆各节间直径呈现上升的趋势,现代品种比早期品种其穗下节、倒二节、倒三节、倒四节、倒五节直径分别上升1.1%、6.6%、10.8%、9.6%、7.9%。茎秆直径越大,茎秆向穗部输送的营养物质越多,为籽粒产量的提高提供保障。穗下节干重呈逐渐上升的趋势,其它各节间干重呈下降的趋势,但籽粒产量、生物学产量及收获指数呈现上升的趋势,表明茎秆运输能力及光能转化能力逐渐提高。

表2品种演变茎秆形态特征的比较

表3品种演变茎秆形态特征的比较

表4品种演变茎秆形态特征的比较

太阳城集团表5品种演变茎秆形态特征的比较

太阳城集团表2-5均是品种演变茎秆形态特征的比较。

太阳城集团实施例4山东小麦品种更替过程中茎秆特征与产量的相关性分析

由表6可以看出,植株各节间长度均与产量、生物学产量及收获指数呈负相关,且与产量、收获指数达到极显著水平,与生物学产量达到显著水平。株高与产量、生物学产量及收获指数呈负相关,且均达到极显著水平。穗长与产量、生物学产量及收获指数呈正相关,但没有达到显著水平。茎秆长与产量、生物学产量及收获指数呈负相关,且均达到极显著水平。株高的下降主要是由于矮杆基因在小麦育种中的运用,各节间数目不变,其下降的主要因素是由于节间长度的缩短。

表6茎秆长度与产量相关系数

株高:HL;穗长:KL;杆长:SL;产量:YG;生物学产量:BY;收获指数:HI;穗下节长度:L1;倒二节长度:L2;倒三节长度:L3;倒四节长度:L4;倒五节长度:L5;下同。

*和**分别表示5%和1%的显著水平。下同。

由表7结果可以看出,茎秆各茎节直径与产量、生物学产量及收获指数呈正相关,茎秆直径越大,其基本组织大量薄皮细胞储存的营养被输送到籽粒,有利于产量的提高。研究表明,倒四节直径与小麦茎秆抗倒性有很大关系,进而提高小麦的籽粒产量,山东省大面积推广的品种倒四节直径与产量、生物学产量及收获指数呈正相关,且与产量及收获指数达到显著相关水平,说明山东省育成品种正朝向抗倒伏的方向发展,有利于机械化收割。

表7茎秆直径与产量相关系数

太阳城集团穗下节直径:D1;倒二节直径:D2;倒三节直径:D3;倒四节直径:D4;倒五节直径:D5。

太阳城集团由表8可以看出,穗下节干重与产量、生物学产量及收获指数呈正相关,且达到极显著水平,倒二节、倒三节、倒四节、倒五节干重与产量、生物学产量及收获指数呈负相关,且倒三节、倒四节干重与产量及收获指数达到极显著水平。单株穗重与产量、生物学产量及收获指数呈正相关,且达到显著水平。茎秆重与产量、生物学产量及收获指数呈负相关,且与产量、收获指数达到极显著水平。

太阳城集团表8茎节重量与产量相关系数

太阳城集团单穗重:PW;茎重:SW;穗下节干重:W1;倒二节重量:W2;倒三节重量:W3;倒四节重量:W4;倒五节重量:W5。

太阳城集团实施例5茎秆特征对产量影响的通径分析

以茎秆各节间长度(X1、X2、X3、X4、X5)、茎秆各节间直径(X6、X7、X8、X9、X10)、茎秆各节间干重(X11、X12、X13、X14、X15)为自变量。籽粒产量为因变量(Y)对茎秆形态特征进行多元逐步回归和通径分析,得出茎秆形态特征影响籽粒产量的关键因素为穗下节长度(X1)、倒二节长度(X2)、穗下节干重(X11),其偏回归系数均小于0.01,建立的最优线性回归方程为y=9.738-0.131X1-0.102X2+0.884X11。回归方程的相关系数R=0.925,决定系数R2=0.856。说明此方程能较全面的反应影响籽粒产量的茎秆形态特征因素。从表9可以看出,穗下节长度对籽粒产量的直接作用最大,其直接通径系数为-0.453,倒二节长度次之,其次为穗下节的重量,通过分析各个间接因素可知,穗下节长度及穗下节干重对籽粒产量影响最大,其间接通径系数分别为-0.337、0.175,说明山东省建国以来大面积推广的品种产量的提升主要是由于穗下节、倒二节的长度的缩短,穗下节干重的提高来实现的。

表9茎秆形态特征对籽粒产量影响的通径分析

X1:穗下节长度;X2:倒二节长度;X3:穗下节干重。

实施例6以穗下节长度、倒二节长度、穗下节干重为选择指标选育优异株型小麦

太阳城集团以济麦22和汶农14为亲本杂交,在济南农场实验地种植的分离世代的F2-F5,在早期世代根据穗下节长度、倒二节长度选择,晚期世代根据穗下节长度、倒二节长度选择,并加上穗下节干重指标进行选择,选择的具有优异株型的品系JW087、JW903进行测量籽粒产量,均比对照高产。

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和组合,这些改进和组合也应视为本发明的保护范围。

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