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摘要:我国大豆种植面积、产量和出口量曾居世界之首,但近年来由于美国、巴西、阿根廷等国家的大豆发展速度远远超过我国,这些国家在国际大豆市场的占有率越来越大。 从1996年开始,中国从大豆净出口国成为净进口国,进口趋势日益增强。 因此,对大豆超高产育种进行研究与分析,对加快大豆超高产品种选育具有重要意义。 本研究简要概述了国内外大豆超高产育种的研究进展,旨在为科研人员进一步掌握和研究大豆超高产育种理论提供参考。
1大豆超高产育种现状目前大豆产量的提高主要依赖品种改良,矮化育种、生态育种是最先进行品种改良的主要途径,株型育种、理想株型育种也逐渐广泛应用,随后对理想株型结合优势育种、生理育种及杂种优势利用等进行了研究,育种目标从注重株型转向注重株型和大豆品种可以通过遗传改良提高抗逆性和抗病性,提高抗倒伏能力,提高光合利用率,促进营养元素吸收,提高大豆产量。 大豆产量除了自身遗传物质决定外,还受水分、温度、光照、肥料、地理等生态条件的影响。 为了提高大豆产量,在选择优质品种的同时,可以通过改善生态条件来提高产量。
2大豆高光合成育种2.1光合与产量的关系
研究表明,作物生物产量中90%~95%的有机物质来源于光合作用,光合作用是作物产量形成的基础。 目前我国大豆生产水平光能利用率仅为0.45%~1.00%,可见我国大豆品种有很大的增产潜力。 但光合作用不仅受作物生长阶段的影响,而且受作物体内光合生理生化过程的影响,同时环境因素也受其影响较大,光合与产量关系十分复杂,光合速率与产量关系的研究结果各不相同。
2.2光合作用差异、稳定性及遗传性
大豆整个生育期光合速率呈双峰曲线规律变化,其峰值出现在始花期和结荚鼓粒期。 研究表明,品种间光合速率差异明显,且60%的育成品种光合速率高于高亲本,表明品种(系)间光合速率具有遗传稳定性,常规育种也能提高育成品种的光合效率。 在光合能力遗传上,大豆F1亲本高光合效率,即无杂交优势、光合能力低于双亲中位数的大豆后代光合分布中,光合能力遗传受少数基因控制,为数量遗传,与常态分布相似。 F1光合速率明显不同,低光合在不同亲本组合中存在不同程度的显性、隐性现象,F2光合速率基本呈连续单峰曲线,分散度较宽,光合速率为数量遗传。
3选育大豆理想株型我国科研人员对大豆理想株型进行了广泛的研究,包括大豆结荚习性、叶面积动态、形态上的研究,包括群体合理构成、物质积累与分配等方面的研究,同时在这些研究的基础上发展了高产理想株型的概念。 大豆理想株型主要由植物高效受光态势的茎、叶组成。 理想株型在农业栽培中具有重要作用,随着自然等因素的变化而变化。 理想株型与光能利用率密切相关,同时对栽培和产量影响较大。 对于进一步提高大豆产量,理想株型的选择具有重要作用。 合理利用理想株型进行大豆育种,可以全面实现大豆高产。 理想的高产空间分布类型是均匀型品种,该类品种具有较大的产量形成库容量,多在营养生长和产量形成过程中存在均匀的叶空间分布,有利于光能的捕获和合理利用,荚节数多,荚株高,荚高
4利用杂交育种和辐射诱变育种的大豆杂交育种主要是合理利用杂种优势,选育大豆超级品种,提高大豆产量。 在大豆杂交技术中,杂交大豆育种技术和具有较高优势的组合选配技术被广泛应用,在生产实践中,为了获得高产后代,杂交技术与放射性诱变育种技术相结合的育种方法也很常见。 采用常规育种和辐射诱变选育的大豆品种合农71,2019年在新疆创下了全国大豆单产447.47 kg/667 m2的记录。 以8个大豆重要亲本品种(系)及其组合的28个双列杂交组合为材料,优选3个超亲优势组合,筛选出晋豆27和诱变30等优良亲本材料。 亲本结荚数和单株粒数多是产量优势的主要因素,还有其他决定杂种优势的因素,但要获得优势高、产量高的组合,亲本之间需要一定的遗传距离。 由此可见,许多育种方法都是以常规育种为基础的,控制常规育种需要培育新的种质和优良的亲本。
5探讨和展望目前我国大豆育种方法采用常规育种的传统方法,选育大豆超品种也要依靠常规育种方法。 我国多年来提高大豆产量的研究进展十分缓慢,为了摆脱困境必须在育种上进行创新,其中高光效理想株型育种是重要途径之一。 实践证明,提高光合效率是提高大豆产量的重要手段,合农71、合农91、垦丰16等已育成的高光效大豆品种(系),均证明培育高光效品种不是偶然的。 这些品种(系)的光能转化效率得到大幅改善,CO2同化效率大幅提高,光合速率和产量大幅增加,C4途径酶活性增强较大,表明通过杂交育种和人工诱变育种等方法可以将多种高光效功能整合到高光效大豆品种中。
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