水稻育種課件 第十講（第7章 水稻高產(chǎn)育種）（1學(xué)時(shí)）

第七章水稻高產(chǎn)育種高產(chǎn)育種的必要性+32.3%+6.5%+41.4%世界水稻生產(chǎn)的過去、現(xiàn)在和未來中國(guó)水稻生產(chǎn)和需求預(yù)測(cè)高產(chǎn)和產(chǎn)量的概念品種的高產(chǎn)：是指在最適宜的氣候和土壤環(huán)境條件下，科學(xué)家用現(xiàn)有最先進(jìn)的栽培技術(shù)和最大限度的投入而實(shí)現(xiàn)的某一作物品種在一定面積內(nèi)的產(chǎn)量潛力。例如，2014年袁隆平院士的Y兩優(yōu)900，畝產(chǎn)1026公斤。一般農(nóng)民是無法實(shí)現(xiàn)的。作物的產(chǎn)量：是指在現(xiàn)有的自然氣候、生產(chǎn)水平和栽培條件下，同一作物的所有品種大面積的實(shí)際平均產(chǎn)量（即農(nóng)民的產(chǎn)量）。例如，2013年全國(guó)水稻平均畝產(chǎn)448公斤，湖北省，水稻平均畝產(chǎn)532公斤。農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量：是指一個(gè)國(guó)家或省，在現(xiàn)有生產(chǎn)、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件下，主要農(nóng)作物的平均產(chǎn)量。水稻的產(chǎn)量潛力有多大？產(chǎn)量潛力概念水稻產(chǎn)量潛力是單位土地面積上的稻株在其生育時(shí)期內(nèi)形成稻谷產(chǎn)量的潛在能力。在充分理想條件下所能形成的稻谷產(chǎn)量稱為潛在生產(chǎn)力或理論生產(chǎn)力；在某一特定生產(chǎn)條件下所形成的稻谷產(chǎn)量稱為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力。水稻產(chǎn)量潛力的理論估算

（按光能利用率）大田理論光能利用率％＝可見光占太陽總輻射能量的百分率×同化器官的光能吸收率×光能轉(zhuǎn)化率×凈光合作用占總光合作用的百分率水稻理論產(chǎn)量（kg/公頃）＝（大田理論光能利用率×水稻生長(zhǎng)期間每公頃太陽輻射能量×經(jīng)濟(jì)系數(shù)）/形成1公斤碳水化合物所需要的能量

按光能利用率估算的最高理論產(chǎn)量注：現(xiàn)在水稻的光能利用率是1.5％各國(guó)水稻現(xiàn)實(shí)的產(chǎn)量國(guó)家和地區(qū)平均產(chǎn)量（t/ha）面積（萬ha）澳大利亞：10.014埃及：8.960美國(guó)：6.7140中國(guó)：6.43100

（雜交稻：7.0常規(guī)稻：5.6）日本:6.4180意大利:6.222印度：2.94500泰國(guó):2.31000柬埔寨：1.9200世界平均：3.815,000水稻小面積的最高產(chǎn)量1、馬達(dá)加斯加：21(t/ha)2、日本：12.2(t/ha)3、中國(guó)云南：常規(guī)稻:15(t/ha)

兩系雜交稻:17.1(t/ha)

三系雜交稻:18.2(t/ha)4、中國(guó)湖南湖北雜交早稻:10.5(t/ha)9.5(t/ha)

雜交中稻:15.39(t/ha)15.0(t/ha)

雜交晚稻:11.7(t/ha)12.0(t/ha)北緯26o，東經(jīng)100.3o，海拔1170米，四面高山海拔2000米左右，年平均氣溫20.3℃，年降雨量585.3mm，全年日照時(shí)數(shù)2763hr，有效積溫4231℃，晝夜溫差大，濕度小。II-32A/Min86createdanewrecordyieldof17.9t/hain2001WaystoHighYieldtheopinionfromLongpingYuan,uptonow,thereareonlytwoeffectivewaystoincreasetheyieldpotentialofcropsthroughbreeding.MorphologicimprovementandheterosisutilizationHowever,thepotentialisverylimitedbyusingmorphologicimprovementalone,andheterosisbreedingwillproduceundesirableresultsifitdoesnotcombinewithmorphologicimprovement.Anyotherbreedingapproachesandmethodsincludinghightechnologysuchasmolecularbreedingmustbeincorporatedintogoodmorphologiccharactersandstrongheterosis,otherwisetherewillbenoactualcontributionstoyieldincrease.Ontheotherhand,thefurtherdevelopmentofplantbreedingforhightargetmustrelyontheprogressofbiotechnology.

國(guó)際水稻研究所設(shè)計(jì)的未來水稻高產(chǎn)株型袁隆平根據(jù)育種實(shí)踐總結(jié)出來的未來水稻高產(chǎn)株型（1）株高100cm左右，稈長(zhǎng)70cm左右，穗長(zhǎng)25~30cm，基部第二節(jié)間粗短，莖壁厚，葉鞘緊包；（2）上部三葉長(zhǎng)、直、窄、厚，V字型，劍葉長(zhǎng)50cm，高出穗層20cm，倒二葉比劍葉長(zhǎng)10%以上，并高過穗尖，倒三葉葉尖達(dá)到穗中部；劍葉、倒二葉、倒三葉與莖稈角度分別為5、10、20度；（3）株型適度緊湊，分蘗力中等，灌漿后稻穗下垂；（4）單穗粒重5g左右，每公頃270~300萬穗；（5）上部三葉葉面積指數(shù)6.0左右，葉面積與粒重之比為100：2.3；即生產(chǎn)2.3g稻谷上部三葉的面積要有100cm2；（6）收獲指數(shù)約0.55水稻高產(chǎn)育種的技術(shù)路線理想株型與（亞種間）雜種優(yōu)勢(shì)相結(jié)合分子育種技術(shù)進(jìn)行有利基因的聚合運(yùn)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)導(dǎo)入外源有利基因理想株型與（亞種間）雜種優(yōu)勢(shì)相結(jié)合理想株型是在特定生態(tài)環(huán)境條件下作物綜合生物學(xué)性狀的一種最佳組合形式及其整體表現(xiàn)，它不僅包括形態(tài)特征而且還涉及到生理特性。具有發(fā)達(dá)的根系、合理的有效穗粒數(shù)、高度的抗倒性、快速的灌漿速度、高而穩(wěn)定的結(jié)實(shí)率?；趶V親和基因的發(fā)現(xiàn)和克隆，利用秈粳亞種間雜種，以提高目前的雜種優(yōu)勢(shì)水平。indica/japonicaindica/javanicajaponica/javanicaindica/indicajaponica/japonicaHeterosisLevelF1♀♂japonicaindica秈粳亞種間雜交稻組合“甬優(yōu)1511”在浙江開化的表現(xiàn)秈粳亞種間雜交稻組合“甬優(yōu)20”在浙江浦江的表現(xiàn)分子育種技術(shù)進(jìn)行有利基因的聚合基于大量的與水稻產(chǎn)量性狀相關(guān)的QTLs的定位和效應(yīng)的研究，運(yùn)用分子育種技術(shù)（分子標(biāo)記選擇和全基因組選擇技術(shù)），將多個(gè)與高產(chǎn)QTL聚合到理想株型的品種中，以提高水稻的產(chǎn)量。單株有效穗數(shù)千粒重每穗穎花數(shù)邢永忠，2010千粒重，每穗穎花數(shù)和單株有效分蘗數(shù)的主效QTL在染色體上的分布單株有效穗數(shù)千粒重每穗穎花數(shù)邢永忠，2010千粒重，每穗穎花數(shù)和單株有效分蘗數(shù)的主效QTL在染色體上的分布運(yùn)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)導(dǎo)入外源有利基因高光效基因耐旱、耐鹽基因抗病蟲基因氮磷鉀高效吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)基因培育C4水稻可能會(huì)提高產(chǎn)量

光合作用是決定作物產(chǎn)量最重要的因素之一，水稻干物質(zhì)除少量來源于土壤中的礦質(zhì)元素外，90％以上是直接來源于光合作用對(duì)CO2的固定。