本项目针对谷田人工除草繁琐费工,且谷田极易发生草荒而严重减产这一问题,在引进国外抗除草剂谷子资源的基础上,着重研究了细胞质抗阿特拉津谷子的发育规律和遗传特点,在此基础上提出了细胞质抗除草剂谷子的育种和栽培利用途径,并进行了卓有成效的育种实践,主要研究内容和特点如下:
1.通过构建同核异质群体,分析其主要性状的差异、并进行遗传和相关性状的测定。结果证明,抗除草剂细胞质对杂交F1代的影响不显著,对回交世代BC和杂交F2代群体平均值有显著影响,但不影响其群体分布。首次提出利用抗除草剂谷子的杂交种,可以避免或消弱抗性细胞质对其产生的不利影响;在同一分离群体中,选择性状优的个体,可以获得理想单株。从理论上证明了利用抗除草剂细胞质是可行的。
2.应用动态取样法对抗除草剂谷子生长发育进行了系统研究,首次发现原有细胞质抗除草剂谷子具有苗期发育慢、抽穗晚、后期灌浆时间短的特点;并证明:抗除草剂谷子的单株产量和出谷率遗传力低,及易受环境的影响,提出控制环境因素进行选择和采取有效的栽培措施利于性状的选育和提高,为抗除草剂谷子的育种和栽培提供了理论依据。
3.利用等位酶分析法,首次提出了抗除草剂谷子在过氧化物酶的B3位置上显示一条强带。并可作为抗性识别的参考。同时指出在过氧化物酶的A区和B区酶带显示有较大差异是产生杂种优势的关键。因此可指导抗除草剂谷子的亲本选配,提高育种效率。
4.育成3个丰产性突出的抗除草剂两系杂交种组合和3个品系,经专家现场检测,育成的抗除草剂谷子品系产量达到了推广品种水平,最高亩产436.3kg,除草效果达95%,亩减少用工2-3个,减少粮食损失25kg以上。并在苗期发育、抽穗期和灌浆速度上显著优于原有抗除草剂谷子品系。
5.该研究结果在《中国农业生态学报》 《作物学会年会论文集》等刊物上的发表,并与全国谷子育种单位的交流和应用,提高了育种效率,取得了较好的效果。全国累计选育30多个抗除草剂新品系,其中有一个品系参加了国家级试验。这些品系在全国的示范种植面积达260万亩,累计社会纯收入1.34亿元,累计节支0.44亿元。
以往研究认为抗除草剂细胞质难以利用,其会给产量带来10%的损失。本研究的最大特点是为细胞质抗除草剂谷子资源利用提出了育种和栽培方面的途径,并通过实践获得了成功,该项研究达国内领先水平。该成果的研究和应用,丰富了谷子的遗传和育种学内容,对我国谷子的育种和集约化生产具有推动作用,提高了育种效率,加快了育种进程,生产上简化了栽培程序,减少了工费投入和产量损失,应用前景广阔。