玉米理想株型育种生理形态研究概况_于洪飞

玉米科学

玉米理想株型育种生理形态研究概况于洪飞

裁彼英,

比牙瑛

张

烈

沈阳农业大学沈阳

搞要,

通过对玉来株型的研究阐述了玉米理想株型育种的三个发展阶段几何形态株型育种,、

、

生理浴态株型育种优势利用与生理形态相结合的理想株型育种、

。

分析了反映玉米株型的生理参数,

变化指出玉米理想株型是以植株形态杂交优势生理生态为综合指标的高光效性状组合类型首先具有较强杂交优势和高光合能力的生理形态为株型创造了良好的生理特性和遗传荃础其次具有合理光合产物的分配效率和生长发育优势再次具有较强的抗逆能力以保持对环境优良的适应性最终创造更高的经济产关锥词玉米,。

、

、

,

,

,

最后对理想株型育种理论及技术进行了分析和展望

。

株型育种

生理形态

玉米株型育种的三个发展阶段简述作物株型研究是从作物育种研究领域最

玉米理想株型育种的初级阶段即几何形态,

育种、

。

早在

年代育种工作者曾利用,

矮化基因和,

进行玉米矮化育种就,

,

先开始的

。

年日本门司

,

佐伯,

是针对玉米株高为目标的几何形态育种,

提出了作物冠层消光系数

的概念

等研究结果,,

人们由此才开始注意作物叶片在空间几何分

证明矮化基因虽然可以降低株高但不能减少叶片数和茎节数使群体冠层叶片密集叶层间没有合理的间隙光分布不均衡玉米群,,

布状态变化能够较大程度影响作物的光能利用率因而最终影响作物的生物产量和经济,

产量、

年日本角田重山郎研究了水稻、

,

、

体生产力不高这一阶段育种工作因为育种目标形态性状较单一尽管单一性状的改进,

。

,

大豆甘薯形态耐肥性与产量的关系年究〔,,

〔幻

对小麦株型进行

研

似乎不难但由于常规生物育种方法性状间,

,

年澳大利亚,

系统地

很容易产生负向效应干扰育种目标如降低,,

提出

作物的理想株型,

的。

玉米株高会减少其生物量最终导致籽粒产,,

概念之后作物株型问题才引起世界许多国家育种工作者的重视〔

量下降,

。

由于植株具有很强的自我生理调解,

‘,

玉米株型育种历史。

能力其可根据环境条件把自我器官调节到

可分为

个发展阶段现分述如下,

合适的比例从这方面也限制了人为把某类器官过分增大或缩小,。

玉米几何形态株型育种玉米株型研究一开始就是育种工作者极

几何形态育种目标及

技术方法的矛盾必然促使育种工作者寻求解决这些矛盾的方法打破几何形态株型育种

为关注的重要选择指标只是株型内容仅指作物叶片茎秆等器官在空间分布的几何结构状态并且仅以单株的几何形态为株型选择指标因此这一时期育种工作者进行株型,。、

,

的局限发展株型育种,

。

,

玉米生理形态株型育种

由于几何形态株型育种成效进展不大

,

育种时仅局限于作物个体范围内进行选育工作缺乏考虑作物个体之间个体与群体之间,、

育种工作者在意识到个体形态基础上进行作物形态育种忽略了作物在正常生产条件下群

的竞争和协同以及个体群体与生长环境之,

、

体约束的作用机制缺乏必要的实践模拟基础。

,

间联系和作用

这一时期育种方式被认为是

因此从,

年代起育种工作者才开始重,

视在群体基础上进行作物株型育种并且综,

技术手段的生理改善空间,、、

。

合作物几何形态和诸多生理特性强调基因型与环境条件之间的相互作用重视群体条,

,

近代玉米育种重视理想株型育种的研究强调杂交优势形态生理生态几方面协

件下作物株型的综合表现和作物生长发育过程的光合效率生理表现和产量〔〕这一育种、。

调缓解减低群体间竟争矛盾尽力使群体间协同效应达到最大而使作物群体对环境内,

,

,

方式形成了作物株型育种的中级阶段,

理形态株型育种它克服了几何形态株型育

—

生

外的自然资源利用效率最佳同时非常重视大群体高密度条件下的理想株型选择指标并把株型选择指标整体作为一个综合概念、、、、

,

,

种的局限

。

,

优势利用与生理形态相结合的玉米理怒株型育种

多项株型指标包括玉米植株叶片茎秆根系雌雄德等形态形体大小空间方位及分、

由于杂交育种技术的迅速发展玉米育,

布个体内和个体间配置方式生理与生

态性状的组配及协作程度等因此玉米理想株型,。

、

、

种主要以杂种优势利用为株型育种遗传基础通过植株形态生理性状的杂种优势表,、

育种选育的基本目标是综合作物群体光能利用率在获得较大生物产量的基础上创造更,

现强调叶片空间分布状态叶角大叶片上,

、

、

举叶片功能期长抗衰老根系发达健壮吸肥和耐肥性好茎秆坚韧抗倒伏抗逆性强进入、、

、

、

、

、

高的经济产量因此这些反映株型的生理形态参数研究对育种目标选择指标有重要指导

。

,

、

年代玉米株型育种选择指标不局限,,

,

作用

。

在形态及生理方面而且在生育时期内源库分配和效率方面确立了一些指标重点缓解生育进程中的光合产物竞争使个体内部和,

叶面积动态变化过程

许多研究证明玉米群体的叶面积指数

,

与籽粒产量密切相关通过理想株型,

群体内部的竞争降到最小程度使玉米在生,

建造最优的叶面积动态过程是获得玉米籽,

育前期生长速度快形成生物量大迅速形成最大最适叶面积在生育进程中减少建库扩,、

、

,

粒产量高产的物质基础

,

然而用

模拟最,

优叶面积动态过程的株型指标是综合性的。

库育源所需养分高峰集中或重叠从而保证相邻叶片及穗位叶片制造源的能力强并对籽粒产量的建成贡献率高提高玉米收获指,,

、

,

个体的株型指标不可能描述和实现群体条件下的株型指标体系所以现代玉米育种极重,

视高密度条件下的株型选择在增大叶面积,

数这种兼顾优势利用和生理形态的株型育种被称为玉米理想株型育种现已成为现代育,

指数条件下比较不同单交种的生理形态株型表现筛选理想株型或品种。,。

,

在较高,,

种一种主要形式

。

的水平上通过株型综合指标的鉴定及评价筛选理想株型品种选育出的株型好的后代,

反映玉米株型的生理形态参数研究进展玉米是典型的,

在恢复常规密度条件以后一些在高密度条

作物光能利用率接近

。

件下表现出的优良株型特征及产量水平是不容易丧失的。

而

作物光能利用率仅为一’

作物光合强度可达一‘,

描

述玉米群体叶面积动态变化可用叶面积指数示它符合随生育时间进程的函数方程表一吸一,

作物光合强度仅为

一’

一’。

玉米光合强度高达

方程,,

〔幻

,