利用气象条件冬小麦杂交后代一年加代3-4代的方法

技术领域

本发明属于农业育种方法，尤其是作物育种学与农业气象相结合的领域，并涉及作物栽培学。

背景技术

冬小麦杂交育种是国内外公认的广泛应用且卓有成效的一种育种途径，冬小麦是自花授粉作物，但在一般情况下，自然异交率在1-8％，即同一个品种在种植过程中大部分是自花授粉，只有1-8％的比例异花授粉，异花授粉会产生变异，再会产生杂种优势。为了获得小麦的杂种优势，需要将其中的一个小麦亲本(A)的花粉去掉(去雄)与另一个小麦亲本(B)杂交，其杂交组合用母本交父本表示，即A/B(或A×B)。当年获得的小麦杂交种子为杂种当代，用F1表示。第2年再将F1的种子种下去，产生的种子为杂种2代，即F2，第3年产生种子F3，第4年产生种子F4……第9年产生的种子F9。每年都需要从杂交后代中选择优良的材料，以保持杂种优势的同时保证品种的优良。如果各代均选择正确的话，至F9代一般会选育出相当稳定并可在大田生产上推广使用的小麦新品种，这个过程大约需要8-10年的时间。目前国内外用于小麦生产的冬小麦品种绝大多数都是运用这种方法育成的。

这种育种方法存在不足，一是育种时间长，二是科研经费投入较大；三是多年种植会人为产生品种混杂，为了克服这些缺陷，大多数南下海南岛冬季加代一次和当地温室加代一次，这往往成本较高且加代的次数少，而且在寒冷的北方这种加代方式有一定的技术因而并不能得到顺利实施。

发明内容

为了减少育种周期，同时为了降低科研经费投入，本发明提供一种可利用气象条件，在北方进行冬小麦一年半内杂交4代的方法，这样就可缩短育种年限5--6年，一般2--3年就可以选育出大面积推广的小麦新品种，提高育种效率3倍以上，产生显著的经济效益。

为达到上述目的，本发明育种方法详细步骤如下：

第一步：利用杂种当代F0育种收获杂种1代F1

将6月份正常收获的A/B的杂种当代F0种子，先打破休眠处理，然后在温度5℃左右的条件下进行春化处理25-30天，在室内温度25-28℃条件下缓苗1-2天，至7月上中旬移栽到田间，用遮阳网1-2层遮荫，按照正常程序管理，9月10-15日成熟，收获得到种子F1；

上述打破休眠处理采用的方法是：将F0种子用纱布包好，用体积百分比浓度为1％的H₂O₂室温浸泡种子10-15h，然后放在3-5℃的冷藏箱中20-24h，之后打开纱布用蒸馏水冲洗干净包好；

第二步：在室外自然条件下盆栽种子F1

将第一步获得的种子F1先打破休眠处理，然后在10月15日至10月20日期间，按梅花状点播到装满土的瓷盆中，密度65-80株/m²，在室外自然条件下生长；要求瓷盆口径大于50cm、高大于40cm；土壤组成为棕壤土加有机肥、氮、磷、钾复合肥，肥力条件达到适合冬小麦生长所需的营养元素；

上述打破休眠处理采用的方法是：将收获的种子F1用纱布包好，用体积百分比浓度为1％H₂O₂浸泡10-15h、并放在3-5℃冷藏箱中保存15h，然后取出种子并用蒸馏水冲洗干净；再用纱布包好放在3-5℃冷藏箱中20-25天左右，最后将种子取出，在室温25℃晾晒1-2天；

上述肥力条件具体为：每kg棕壤土中含有机质18g，速效N90mg/kg以上，速效P46mg/kg以上，速效K80mg/kg以上；

第三步：利用盆栽的种子F1育种获取种子F2代

在10月底至11月初，将盆栽小麦搬入温室内，控制温室条件，使种子F1快速生长，在来年2月10-20日成熟，收获得到种子F2代；

温室条件控制过程为：开始的两周内温室内的白天温度不要超过25℃，夜间温度不低于15℃，进行初步适应过程的训练；两周后再正常训练20-25天，要求白天上午温度保持28-30℃，中午温度不超过33-35℃，晚上温度保持20-22℃，并在下午6点至次日早晨6点50，进行光照处理12小时以上，光照强度达到双管两只40瓦白炽灯的光照强度；

为避免温室浇水时水温低对麦苗产生冻害，要事先将自来水放到温室中的水缸里，增温后再浇。

第四步：利用F2代小麦种子育种获取种子F3代

将2月10-20日成熟收获的F2代小麦种子，采用第一步的方法打破种子休眠，在2月20日-29日前后，将F2代种子播于大田条件下或网室内，并加盖1-2层塑料薄膜，采取防冻处理，待温度升高，应及时破膜，破膜后按照以往陆地正常秋播小麦管理措施即可，保证6月10至6月20日成熟收获，此时收获的种子为F3代；

第五步：利用种子F3代育种获取小麦种子F4代。

将收获的种子F3代立即按照第一步中的打破休眠方法进行处理，保证6月22日前按时将处理后的F3代种子播于海拔高的山地田间，要求田间的气候条件是，6月份白天气温18-20℃，夜间8-10℃，7月份白天气温20-25℃，夜间10-15℃，8月份白天气温22-28℃，夜间12-20℃，9月份白天气温15-20℃，夜间8-12℃，每天光照时间保证16.5小时以上，如白天光照时间达不到时，应在夜间采取白炽灯补充光照；10月15日前后十天成熟、收获，此时产生的小麦种子为F4代。

按照上述方法，2--3年就可以选育出大面积推广的小麦新品种，比如利用培育F2方法培育F5代，利用培育F3的方法培育F6，依次类推。

下面从小麦的发育成长机理说明本发明的优点：

1、由于冬小麦为长日照作物，只要满足了冬小麦的日照长度指标，就可以使加代小麦正常成熟，并且加代的小麦种苗在同一自然温度和光照条件下，出苗-抽穗的天数，主要取决于光照时间，其次为温度。以济麦20为例，在不同光照条件下，出苗-抽穗天数如下表：

由上表可见，小麦种子夜间连续12h+白天自然光照+阴天白天补光，小麦出苗到抽穗天数为30--35天，只相当于露地正常的比例20.0％-23.3％；夜间连续6h+白天自然光照+阴天白天补光，小麦出苗-抽穗天数扩大了一倍，为50--80天，相当于露地正常的比例34.5％-53.3％；夜间连续无光照条件+白天自然光照，小麦出苗-抽穗天数又扩大了一倍，为145-150天；所以本发明对小麦生长进行夜间补光是加代成功的关键之一。

2、由于对加代的小麦种子打破休眠，所以提前完成其田间正常生长发育进程，再加上掌握好处理的温度、湿度和时间避免了贪青晚熟。

本发明通过上述步骤，在一年半内加代4代，投资少，成本低，为小麦常规育种就地加代快速种植探索出一条新路子。

具体实施方式

下面以济麦20为例详细说明本发明的技术方案。

第一步：将6月份正常收获的A/B的杂种当代F0济麦20种子，先打破休眠期，提高发芽率，将F0种子用纱布包好，用1％H₂O₂室温浸泡种子10-15h后，再放在3-5℃的冰箱20-24h，然后打开纱布冲洗干净，再用纱布包好，在温度5℃左右进行春化处理25-30天，放在室内温度25-28℃条件下缓苗1-2d，7月上中旬移栽到大田，用遮阳网1-2层遮荫，肥水正常管理，播种后30-35d开始抽穗，期间需要防鸟食、浇水、划锄和灭虫防病，待9月10-15日成熟，收获。按此法济麦20生育期为85天，比正常自然条件下陆地秋播(230d)缩短了145d，此时收获的种子为F1。

第二步：将第一步收获的F1先打破休眠期，方法是用纱布将种子包好用1％H₂O₂浸泡10-15h后，放在3-5℃冰箱中15h，后取出冲洗干净，再用纱布包好，重新放入3-5℃冰箱中，25d左右将种子取出，在室温25℃晾晒1-2d，待播。另取口径50cm、高40cm的瓷盆，装满土，土壤组成为棕壤土加有机肥、氮、磷钾复合肥，达到肥力条件为：棕壤土的有机质为1.8％，速效N90mg/kg以上，速效P46mg/kg以上，速效K80mg/kg以上，适合冬小麦生长所需的营养元素充足，每盆装土重量35-38kg，再加水3000mL左右，沉淀并使土壤相对紧实，然后将处理过的杂种后代F1种子在10月15日-10月20日按每盆梅花状点播土中，上面再盖1-2cm厚湿润土覆盖种子为宜，在室外自然条件下生长。

第三步：10月底或11月初，将盆栽小麦搬入温室内内生长；搬入温室之前，观察小麦幼苗若有蚜虫等害虫及时用灭蚜威农药喷杀，此时温室内的白天温度不要超过25℃，夜间温度不低于15℃，进行初步适应过程的训练，在温室条件下小麦生长加快，2周后，开始加温，白天上午温度保持28--30℃，中午温度不超过33--35℃，晚上温度保持20--22℃，并在下午6点后进行照光处理12小时以上，进行补光处理，光照强度为双管2只白炽灯，每只白炽灯40瓦，距地面80-100厘米，照射面积为1米乘1米，白炽灯本身也起到加温作用，在管理上要注意及时浇水、划锄、防虫、防病，至2月10-20日小麦成熟收获；从将盆移入温室到抽穗只需30-35天，比正常的露地方法缩短了一半时间，此时收获的种子为F2代。用这种方法济麦20从露地播种到抽穗仅需120天。

第三步：将第二步收获的F2代小麦种子，采用第一步打破种子休眠的方法，打破种子的休眠期，在2月20日前后，将F2代种子播于大田条件下或网室内，并加盖1-2层塑料薄膜，一般20-25d即可出苗，出苗后应防倒春寒冻害危害；为了保险起见，可采用播种后地面再喷一层液态黑色地膜，3-5d后，再盖一层白色塑料薄膜，3月底4月初温度升高后，再及时破膜，防中午高温伤害小麦幼苗；去膜部位及时加盖土壤，防止地膜被风刮起冻伤幼苗或防地膜被风刮走，造成幼苗冻害。之后时间里，小麦进入正常的拔节、孕穗、抽穗、开花、灌浆等过程，管理措施同以往的露地正常秋播小麦的管理措施；6月10--6月20日成熟收获，此时收获的种子为F3代；

第五步：将第四步收获的F3种子，

立即按照第一步中的打破休眠方法进行处理，保证6月22日前按时将处理后的F3代种子播于田间，要求田间的气候条件是，6月份白天气温18-20℃，夜间8-10℃，7月份白天气温20-25℃，夜间10-15℃，8月份白天气温22-28℃，夜间12-20℃，9月份白天气温15-20℃，夜间8-12℃，光照时间保证16.5小时以上，一般在小麦种子播种后的50d，小麦可以抽穗，之后进入开花、灌浆等过程，10月15日左右可成熟、收获，此时产生的小麦种子为F4代。

实施时，可将麦田选在高山地块，比如在北方海拔1500m左右的山顶部，由于海拔较高，比山下平原地块每天多3小时以上的光照，因此基本上能够满足此时的小麦的正常的生长发育。为了保证10月份正常成熟，8月份后需要进行夜间用白炽灯补充光照，经试验10月15日左右可成熟、收获到F4代小麦种子。

将第五步产生的F4代小麦种子再从第二步开始重到复第五步，可在三年内选育出大面积推广的小麦新品种小麦F9-10代种子。