XXXX11北京小麦会议赵昌平研究员

中国二系杂交小麦研究进展赵昌平北京杂交小麦工程技术研究中心三系法1950-70s不育系难繁、难恢复2005年基本停止欧盟法律禁止化杀法1970-90s二系法1990s-2012不稳定、成本高、污染不育系自繁，恢复源广易获得优势组合2000年，国内外基本停滞中国首创、独立知识产权一、国际杂交小麦发展历程中国二系杂交小麦突破，使国际相关组织和跨国集团重新将杂交小麦列为重点攻关对象(2009年，CIMMYT，2010年，孟山都、先锋等)SCI数据库二系杂交小麦15.6%其它其他84.4%57.7%二系杂交小麦42.3%其他20%团队57.7%二系杂交小麦42.3%其它第一阶段（1962～2000年）为跟踪研发阶段：60-90年代，以三系法为主体开展了大量研究；80-90年代，化杀法成为研究热点；2000年后，三系法和化杀法的研究工作基本中止第二阶段（1995～2011年）为自主创新、引领国际杂交小麦技术方向时期：我国首创二系杂交小麦技术体系，整体处于国际领先我国杂交小麦研发特点CNKI数据库理论基础：“小麦雄性育性的相对性原理”和“小麦光温敏不育系创制”的四种途径（1999年,北京）1、小麦光温敏不育种质发现与利用二、中国二系杂交小麦研究进展核或核质互作型不育深不育中不育浅不育光温敏型雄性不育品种核或核质互作型不育深不育中不育浅不育光温敏型雄性不育品种核或核质互作型不育深不育中不育浅不育光温敏型雄性不育品种核或核质互作型不育深不育中不育浅不育光温敏型雄性不育品种核或核质互作型不育环境敏感型雄性不育品种核或核质互作型不育深不育中不育浅不育光温敏型雄性不育品种核或核质互作型不育深不育中不育浅不育光温敏型雄性不育品种雄性不育与非编码RNA调控相关PlantPhysiology，2012,159（2）：721-738不育系不育基因(非编码RNA)论文团队小麦BS366miR167、tasiRNA-ARFPlantPhysiology,2012赵昌平水稻农垦58Spms3PNAS，2012张启发培矮64Sp/tms12-1CellResearch，2012庄楚雄温敏型不育系C49s,BS20,BS210,BS93,K78s,Zu2,H2092.光敏型不育系BS366,BS709,BS1290,BS1631,BS1591.小麦光温敏不育系的育性转换规律先后选育出两大系列光温敏不育系类型，在生产上应用：BS系列（北京，光温敏型，冬性不育系，1995年）C49S系列（重庆，温光敏型，春性-半冬性不育系，1992年）其他类型不育系：ES系列（湖南，温光敏型，1993年）BNS系列（河南，温光敏型，2005年）337s系列（湖北，两极温敏型，2002年）F型（山西，三系不育系，2008年）种质资源创新BS1290BS1086MTS-1K78S不同类型光温敏不育系具有不同类型的恢复基因，广谱型恢复系较少;恢复性主要受到2个主效基因和众多微效基因控制2、小麦光温敏恢复资源的挖掘与利用组合最适模型BS20/F3E-5模型：2对完全显性主基因＋加性－显性多基因模型BS210/BY149E-1模型：2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型BS210/O201E-1模型：2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型BS366/BY149E-0模型：2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因混合遗传模型BS366/Cr147E-1模型：2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因混合遗传模型模型光温敏不育恢复性的遗传模式分析遗传远缘、地理远缘和生态远缘的种质中易挖掘出强恢复系，聚合选育是获得优良光温敏恢复系有效途径光温敏不育系BS366与新、老恢复系F1平均结实率比较3040506070809010000年01年02年03年04年05年06年07年08年09年10年结实率(%)新恢复系F1平均结实率老恢复系F1平均结实率MC159MC159：国外血缘弱冬性，株高110厘米，分蘖力强，恢复力强，抗性好，开花历期9天，花药外露率96%，花粉粒大，花粉量大，已获强优势组合数量7个05Y花101-205Y花101-2：广恢复弱冬性，株高88厘米，分蘖力中上，茎秆粗壮，开花历期7天，花药外露率96%，花粉粒大，花粉量大，已获强优势组合数量5个不育系开花习性柱头外露率：小麦的柱头外露率约20-30%，与异交结实率呈显著正相关开颖角度：小麦的开颖角度约10-50°，受温度、湿度和风力的影响柱头活力：浅型不育系、温湿少风生态和低位小花的柱头活力较强恢复系开花习性花药外露率：首要性状指标花粉粒大小：粒小、粒轻传递距离远，异交结实性高花后天数1234568910111213柱头活力(结实率%)8094897786817866495203、小麦异交生物学规律与制种技术02004006008001000024681012母本行号FemalerowNo.花粉密度(No./cm2)Pollendensity白玉149A白玉149BCr147BCr147A02004006008001000024681012母本行号FemalerowNo.花粉密度(No./cm2)Pollendensity白玉149A白玉149BCr147BCr147ABY149ABY149BCr147BCr147A异交结实－花时配置花期相遇：恢复系开花期略晚于不育系1-2天花时协调：不育系与恢复系每天盛花开颖时间相近花时变化：不同类型的不育系和恢复系的花时变化规律差异较大，单日内有1个高峰的，也有多个高峰的0.02.04.06.08.010.012.0第一天第二天第三天第四天第五天总平均1T2T3T开花小花数花后天数BS366单穗日开花小花数统计开花小花数不育系BS366单穗日开花小花数统计不育系单穗一日内开花小花数统计比较0.01.02.03.04.05.06.018:00-8:008:00-9:009:00-10:0010:00-11:0011:00-12:0012:00-13:0013:00-14:0014:00-15:0015:00-16:0016:00-17:0017:00-18:00BS210BS366时间开花小花数BS210与BS366单穗开花小花数统计的比较开花小花数异交结实－空间配置A代表自然授粉，B代表辅助授粉;2、4、6分别为恢复系花后天数恢复系间距(cm)A-2*A-4A-6B-2B-4B-6BY149159.4a34.6a40.8a45.6a68.1a75.7a307.8a18.3b18.8b32.1a56.6a59.8b604.6a17.3b17.9b9.9b36.2b36.6c904.1a14.6b15.8b11.3b15.6c25.0cd1205.4a7.4b9.6b7.4b15.2c21.3de1504.4a6.4b7.5b7.1b10.2c11.3e1805.0a6.9b-2.6b9.1c-平均5.815.118.416.630.238.3Cr1471515.0a58.1a54.5a44.5a84.4a89.6a308.4b33.8b30.1b28.0b54.7b80.2a605.2b19.9c25.0b10.8c34.3c56.2b903.6b20.1c23.0c7.0c20.6c20.1c1204.3b15.2c21.1c5.8c17.3c18.3c1501.3b12.5c11.6c5.6c15.7c16.7c1802.4b12.2c-4.3c23.1c-平均5.724.527.615.135.746.9恢复系高于不育系20cm以上不育系圃宽小于3m合理的种植密度配置科学的混播制种比例异交结实－化学调控不同浓度920对BS366开花习性的影响“920”在BS366始穗10%时，叶面喷施不同浓度，各处理间每穗柱头外露率、开颖率、开花进程等均无显著差异920用量(g/亩)开颖率(%)柱头外露率(%)不同时间段开花率(%)7:00-12:0012:00-18:0018:00-7:00082.4470.3215.136.723.15%580.0073.3015.267.851.881082.4869.1712.218.494.301580.0363.5814.266.923.822083.0970.4014.078.552.38异交结实－辅助授粉BS366异交结实的时空分布BS366人工授粉异交结实率人工辅助授粉：显著提高异交结实率，应注意盛花期和盛花时的人工辅助授粉次数和质量y=-1.4577x2+20.489x+12.472R2=0.91460204060801000246810121416花后天数(d)timeafterflower异交结实率(%)outcrossingratey=-1.4577x2+20.489x+12.472R2=0.91460204060801000246810121416花后天数(d)timeafterflower异交结实率(%)outcrossingratey=-1.4577x2+20.489x+12.472R2=0.91460204060801000246810121416花后天数(d)timeafterflower异交结实率(%)outcrossingrate051015202501234结实粒数/小穗Kernelnumber/spike小穗位Spikesequence2571013051015202501234结实粒数/小穗Kernelnumber/spike小穗位Spikesequence2571013051015202501234结实粒数/小穗Kernelnumber/spike小穗位Spikesequence2571013不同父本比例对制种性状的影响A：异交结实；B:制种产量AB异交结实－异交亲和力/措施效应异交亲和力：双亲间异交亲和力显著影响异交结实率，小麦异交不亲和率约20%措施效应：播期对异交纯度影响大于种植密度播期和种植密度间互作显著混播显著提高异交结实率和花粉利用率规模化高效制种技术制种模式行比制种混播制种核心技术安全生态区父母本合理群体父母本花期相遇科学赶粉花时防杂保纯不同麦区北方麦区西南麦区云贵麦区措施效应异交生物学京麦6号行比制种（2∶7）,制种产量250kg/亩以上，纯度98%京麦7号大面积混播制种（1：12）,专利申请号200510108032.4云杂6号制种产量150-260kg/亩，纯度95%基本思路：充分利用小麦远缘种质的遗传高度差异性和基因间的互作潜能（加性、加加性、显性、超显性和上位性），最大程度地挖掘小麦不同血缘种质资源间强杂种优势，创制强优势杂交种技术方法：大群体测优、多生态区联合测试、杂种优势群构建，分子标记辅助选择组配模式：（1）生态远缘：冬×春、冬×冬、春×春、多穗×多花、多穗×粒重等（2）地理远缘：利用CIMMYT、南美、美国、法国、巴基斯坦等资源（3）遗传远缘：种属间改造与利用（簇毛麦、密穗、小黑麦等）4、强优势杂交种创制与应用二系杂交小麦选育效率强优势杂交组合频率低，难度大，据15万份组合分析，增产15％以上的优势组合比例不足1‰大群体测优规模：年测配2～3万组合父本不育系增产（%）组合类型名称来源名称来源MC159墨西哥春性BS1066北京冬性25.0生态远缘冬春杂交CM203簇毛麦材料BS210北京冬性30.1遗传远缘石新系-58中国洛夫林121罗马尼亚24.9遗传远缘生态远缘白玉149山东半冬性BS1288北京冬性16.3生态远缘F3湖南春性BS210北京冬性15.4冬春杂交强优势组合：选育出增产10～20％优势组合50份参试组合：京麦803、805、绵5218等15个组合，正在参加国家及省市区试审定品种：绵阳32、绵杂麦168、云杂3、云杂5、云杂6、京麦6、京麦72009年6月，专家组鉴定京麦6、京麦7，比对照品种增产15％绵杂麦168杂交小麦示范，增产16%，2010年云杂5号杂交小麦示范，增产17%,200