粮食作物种质资源在作物遗传育种上的作用体现在哪些方面?
粮食作物种质资源在中国作物遗传育种中起到了巨大作用,并在世界范围的“绿色革命”中,我国独立地利用不同矮秆基因资源,与世界平行地开展了这场“绿色革命”,并且背负着用占世界10%的耕地,养活占世界22%人口的重负,达到了与世界同等水平的农业科技革命的奇迹,这其中我国的粮食作物种质资源起到了独特的关键性的作用。
20世纪后半叶,我国50年育种工作主要经历了四个阶段。第一阶段为50年代的前、中期,为地方品种良种评选和推广早期育成品种时期,改变了农业生产上品种多、乱、杂的现象,使我国粮食单产增加10%~20%,加上耕地面积的扩大使我国粮食总产到50年代末接近了2000亿kg;第二阶段为50年代末至70年代初,主要是以矮秆、高产为主要目标的品种培育和推广;第三阶段为70年代初至80年代中,主要是杂交稻的育成和推广及以高产、抗病为主要目标的品种培育和推广;第二、第三两个阶段正好是世界上的“绿色革命”时期,我国也取得了令世人瞩目的成就,粮食总产从1958年的1977亿kg提高1984年的4073亿kg,人均粮食占有率也从299kg提高到390kg;第四阶段是从80年代中至20世纪末,作物育种和品种推广是以“两高一优”(高产、高抗和优质)为主要目标,使我国粮食总产再上一个大台阶,突破了5000亿kg大关,从而也使我国从总体上步入小康水平,实现了粮食供给基本平衡,丰年有余。
在我国以地方品种评选为主的第一阶段,主要是以评选出的优良地方品种取代了多而乱的一般地方品种,加上早期育成和引进品种的推广,实现我国主要作物的第一次品种更新换代,以水稻南特号、胜利籼为代表的一批品种取代了南方的原有大部分品种(林世成,1991),而小麦则以蚰子麦、蚂蚱麦及碧蚂1号、南大2419为代表的一批品种取代了原有北方麦区的大部分品种(金善宝,1983)。
在我国以矮化育种为主的第二阶段中,我国采用了与世界各国际农业研究机构不同的矮秆种质资源,独立开展了“绿色革命”的工作。例如,小麦上我国采用的是源自赤小麦、带有Rht8、Rht9矮秆基因、来自意大利的中农28、矮立多、南大2419、阿夫、阿勃、欧柔(此品种来自智利、有意大利小麦的血统)的种质而开展的(金善宝,1983),而位于墨西哥的国际小麦玉米改良中心则利用源自达摩小麦(又称不倒翁)带有Rht1、Rht2的农林10号的种质进行的;又如水稻,我国利用的为来自矮脚南特、矮子占为矮源(林世成,1991),而位于菲律宾的国际水稻研究所则以源自中国的低脚乌尖为矮源的。另一方面,在这一阶段开展的育种中,优异种质的开发利用为此阶段的育种成就起到关键性作用,在南方稻区起到关键作用的有以南特号、矮仔占、胜利籼三大主要亲源为代表的17个骨干亲本(林世成,1991),而在北方麦区起到关键作用的有14个骨干亲本,其中地方品种5个、育成品种4个、引进品种5个(金善宝,1983)。
在我国以杂交稻为代表的第三个育种阶段中,我国籼型杂交稻的不育系的细胞质源大部分来自野败型野生稻,细胞核源主要来自矮子占、南特号、胜利籼;对应的保持系其亲源关系基本来自两大矮源种的衍生品种,即矮仔占和矮脚南特;而相应恢复系的原始亲本主要是低脚乌尖、CPSL017、Cina(林世成,1991)。在我国的北方麦区杂交育种中,除了原有的14个骨干亲本外,用多亲本广聚合法创制了繁六、矮孟牛。这两个创制的新种质起到了公认的效果和作用,均获国家发明一等奖,可见其贡献之大。
在以“两高一优”综合目标为主的第四个育种阶段(80年代中期以后),中国乃至世界主要国家的新品种选育工作处于艰难的“爬坡”阶段。粮食作物产量徘徊不前,品质和抗性也少有突破性进展。究其原因,主要是亲本材料遗传基础狭窄。例如育成的小麦品种数百个,其亲本大都离不开14个骨干亲本。更有甚者,20世纪80年代生产上使用的小麦品种70%~80%都有IB/IR附加/易位系的血统(金善宝,1996)。据统计,1995年全国玉米种植面积在13.3万hm2以上的单交种有24个,其中21个分别利用了9个自交系(吴景锋,1998)。目前,我国杂交水稻占水稻种植面积的一半,而杂交水稻的不育系大部分为野败系统,恢复系大部分有IR品种的血统。
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