关于高寒地区冬小麦抗寒育种的研究.docx

关于高寒地区冬小麦抗寒育种的研究摘要：随着我国农业的不断发展，小麦的种植也有了新的突破，根据农业部对高寒地区冬小麦抗寒育种的研究结果，本文针对国内某地区冬小麦育种工作进行分析，并指出冬小麦育种的重点应放在提高越冬成活率与产量性状间平衡上。关键词：高寒地区；冬小麦；抗寒性；育种：S51：A：1006-4311（2011）09-0251-011高寒地区冬小麦冬季致死的原因1.1春天出现严重的倒春寒也会对冬小麦的叶或穗造成伤害。未经低温锻练的叶片只可以忍耐-4~-8℃的低温。1.2小麦冬季致死的原因以及受伤害的程度，在地区之间及不同年份间变化很大。冬季致死的主要因素均与低温本身有关，包括：秋季出苗晚，或温度突然降低；长时期冷冻引起组织干化。0℃以下低温持续时间过长；特别是在隆冬，气温低于-15℃，可使冬小麦冬季耐寒力快速丧失；冷冻与融化交替出现，每次冷冻引起冰晶生长造成伤害。1.3冰盖封闭也会导致冬麦致死，这是降雨、冬季温度波动大的地区植株死亡的主要原因。冰导热性好，能加重低温对植株的伤害；冰透气性差，极端情况下植株由于吸不到氧气而窒息死亡。2冬小麦耐寒性的诱导与保持冷冻伤害一般不是低温本身的结果，而是由细胞脱水造成的，常发生细胞外结冰。小麦植株可以通过不同的遗传与生理机制应对上述冬季胁迫中的任何一种。例如，植株耐冻性与抗雪腐病性的遗传机制就不同。然而，在引起冬季死亡的大多数事件中，基本过程是冷冻，即植株组织中冰晶形成。细胞膜被认为是冷冻伤害的最初部位。耐冻性被定义为植株在细胞外组织结冰，没有对膜或其他细胞器造成显著伤害情况下而存活。这是生理、生物化学和物理反应的结果，也是在较适宜的环境条件下，适当发育阶段所发生的植物细胞结构变化的结果，这个过程称为低温锻炼或低温驯化。3冬小麦抗寒性的遗传基础耐寒性是许多细胞及植株性状中复杂生理机制综合表达的结果。大量研究表明，耐冻性的遗传控制是复杂的，涉及多基因。在影响对低温耐性上，小麦21条染色体中有15条与之有关。Monroy等的试验则发现，在冬小麦冷驯化过程中，有至少450个基因在转录水平上发生了变化。Skinner在用抗寒性不同的品种进行试验时，在低温驯化期间及驯化后，发现有423个基因的表达水平发生了显著的变化，其中，有68个基因在冷冻处理中上调表达量高达至少5倍；而在这68个基因中，有l7个属于编码CBF、WRKT及锌指蛋白的，表明这17个上调表达的基因主要在转录调控上发挥作用；另外，这68个基因中有l6个编码细胞分裂素、磷酸化酶、ca传递蛋白或葡萄糖基转移酶，说明这些基因在信号传导中发挥作用；还有6个上调基因编码叶绿素a/b结合蛋白，表明其作用主要是在低温下保护色素分子。有的主基因对低温应答有较大影响，如控制光周期反应基因（Fr）与控制春化反应的基因（Vrm），其中Frl在5A染色体上，与Vrn1基因紧密连锁，但可以重组；Fr2在5D染色体上，与Vrn3连锁，也容易分开。耐冻性与春化要求有关，这可以部分的由控制耐冻性的主基因与2个控制生长习性的基因连锁关系上得到解释。另外，春化基因作为关键的发育因素已经被鉴定对低温诱导结构基因表达的持续期有应答反应。最近数据显示，在转录水平上发生了低温诱导结构基因表达过程中春化基因对调控过程施加的影响。4冬小麦抗寒育种技术育种目标不应该是使耐寒性达到最强，而应培育出在某一具体地区耐冻性水平够用的最低限的品种。许多与耐冻性有关的性状，如春季生长晚，或细胞小，对产量均有负向作用，特别是在早春降雨环境下快速生长以及早熟性对避免后期干旱和高温很重要时，冬小麦育种的难度更大。除此之外，其他一些育种目标将使所有感兴趣的性状遗传进展减慢。确定某个地区所需最低水平耐寒性并不是一个简单的工作。应以估计冬季死亡风险为基础，既要有气象数据，又要有在本地区品种表现的信息。对历史气象数据进行仔细分析，包括最低温度及出现的时间与频率，是有用的，但并不充分。同样低温对于小麦植株可能有相当不同的影响，这依赖于低温出现前的温度格局及其他因素，这样才能确定应获得的耐寒性水平。一种即简单又有用的方法，是用在耐寒性水平上有差异的品种在相应地区做长期冬季死亡试验及越冬性试验记录而获得的数据。一般在一个地区多年种植一个品种，通过其所表现的偶然但不很严重的冬季死亡来判断该品种的耐寒性水平并不困难。通常在10年中有1年出现一定程度冬季死亡的频率是可接受的。可接受的风险可以高些或低些，这依赖于经济、社会及其他因素。如果能鉴定出这样一个品种，就可作为在本地区所需最低耐寒性水平最好的标准。在所有耐性试验中必须要有对照，以用于提供耐性水平的变化范围。当较高耐寒水平的小麦品种种植在冬季风险较低的地区时，在没有冻害的年份，其产量损失可能会大于在严酷冬季年份较高越冬成活植株所增加的产量。培育耐寒性的育种策略将依