是單粒質量的變大、結了更多的米粒還是胚乳和種皮質量比調整,日常生活中沒有觀察到,請相關人士賜教


水稻是重要的糧食作物,中國稻作至少有 8500 年的悠久歷史。《詩經》的《周頌·豐年》中就有關於水稻豐產的記載:「豐年多黍多稌(tú),亦有高廩,萬億及秭。」當時的水稻就有糯和非糯之分,稌就是糯稻。在戰國《管子》中就已出現水稻品種的概念,並有當時8-10個品種的記錄。

各種栽培作物最初都是從原始野生植物演變而來的。從野生植物到栽培植物實際上就是作物的人工馴化。決定馴化的三大基本要素:遺傳、變異和選擇。遺傳變異是內在因素,選擇決定著馴化的方向。

普通栽培稻(Oryza sativa)起源於普通野生稻(Oryza rufipogon)。野外的原始植物一般會傾向於向更大範圍傳播自己的種子(種子傳播不了就被淘汰了),因此往往種子較輕較小;莖稈具有匍匐生長性;成熟後穗上的籽粒容易脫落,造成豐產不豐收…… 馴化的過程中,為了獲得更多籽粒,祖先們有意識或無意識地改善著這些性狀。

普通野生稻與普通栽培稻差異

丁穎根據我國栽培稻的起源、演變、生態特徵,將普通栽培稻進行五級分類:1. 秈亞種和粳亞種;2. 早、中、晚稻群;3. 水稻和陸稻型;4. 粘稻和糯稻變種;5. 品種。

普通栽培稻的五級分類

在水稻種植歷史中,無論是常規地方品種、現代品種還是雜交組合,產量一直是重要考量目標之一。禾穀類作物的籽粒產量,是由畝穗數、穗粒數、千粒重來決定的。所以理論上,改善任何一項或幾項,都可以提高產量。不同的育種家側重的要素不同,追求的目標也不一樣。所以會有產量構成因素比較協調的以增加畝穗數耐密植為主的中穗型品種(較常見);也有側重於增加穗粒數的大穗型品種(如蘭考大穗);還有偏向於增加粒重的大粒型品種(如咸陽大粒)……

產量的提高直接取決於產量構成因素的協調增長。

我國有計劃的水稻品種改良工作始於1919年,主要採取純系育種,此法一直沿用到1950年代。1926年開始丁穎利用野生稻中天然雜交種子的分離後代選育水稻品種,1928年又開始了野生稻與栽培稻、栽培稻與栽培稻的雜交育種工作,至1950年代中期,雜交育種成為了中國水稻育種的主流方法。之後,中國水稻育種經歷了矮化育種、水稻雜種優勢利用和綠色超級稻培育幾個階段。

20世紀中期以來,我國農業生產力低下,為了解決糧食短缺問題,我國育種家唯產量是舉,培育出耐大水大肥的品種,依靠大量使用農藥化肥,雖然解決了燃眉之急,但也給我國的生態環境造成了破壞,這種生產模式不具有可持續性。 21 世紀以來,人們生活水平顯著提高,我國的水稻生產漸漸地發生了重大變化,育種目標也從單一高產轉向優質、高抗、高產等複合性狀目標,綠色農業指日可待。

水稻遺傳育種經歷的3次飛躍

我國的水稻育種的3次飛躍(矮化、雜優、超級稻)伴隨著第一次綠色革命、三系雜交稻、二系雜交稻、亞種間的雜種優勢利用、理想株型育種以及綠色超級稻培育等6個重要歷程

  • 第一次綠色革命:水稻的地方品種基本是高稈類型,耐肥力差,容易倒伏,導致穩產問題。矮稈育種使得水稻耐水肥,抗倒伏,增加了穀草比,收穫指數提高,單產提高了近45%,實現了水稻產量的第一次飛躍。實際上矮稈品種單株產量略微下降,但是矮稈帶來的耐密植和抗倒伏特性,使群體產量大幅度提升;但是矮稈品種的氮素利用率低,大量氮肥的施用造成了土壤和環境的破壞。
  • 質核互作的雄性不育系培育:雜種優勢是指一個物種的不同品種或者物種間的雜交後代的生物量、發育速度和產量的表型值優於兩個親本的現象。質核互作雄性不育系的發現使得水稻三系雜種優勢的大規模應用成為可能。
  • 光溫敏感的雄性不育系:光照/溫度敏感的雄性不育系培育,使得水稻兩系雜種優勢的大規模應用成為可能。兩系雜交稻由於衝破了恢保關係的束縛,親本間的遺傳差異變大,兩系雜交稻平均產量比三系雜交稻具有較大的提高。
  • 秈粳亞種間雜種優勢利用:秈稻和粳稻亞種間有更豐富的遺傳多樣性,雜交組合具有更強的雜種優勢。但秈粳雜交種F1不育性(或部分可育性)限制了秈粳雜種優勢的利用。廣親和基因的發現為秈粳亞種間雜種優勢利用奠定了理論基礎。
  • 理想株型育種:理想株型是指農作物個體間競爭最小的株型,使每個植株最大限度地獲取光照和營養,從而提高群體的收穫指數。有學者認為,高產水稻應該具備「多穗、矮桿、短穗,頂部葉片要短厚直立」的特性;也有人認為,「少櫱大穗、莖稈粗壯、葉厚直立、根系發達、晚熟」等是較為理想的特徵。
  • 第二次綠色革命理念:第2次綠色革命的口號是:「少投入,多產出,保護環境」,提出為綠色革命準備大量的基因資源。張啟發先生提出綠色超級稻:「少打農藥,少施化肥,節水抗旱,優質高產」。水稻功能基因組學研究為第二次綠色革命準備了大量的有重要利用價值的基因,水稻育種正邁向設計育種的新時代。

水稻遺傳育種的歷程是一個育種理念變遷的過程。我國水稻遺傳育種經歷了3次飛躍,6個歷程,每次飛躍都離不開重要基因資源的發掘和利用。近年來,我國水稻生產方式發生了或正在發生巨大變革,育種理念也要與時俱進。未來,雜交育種技術要與現代育種技術緊密結合,選育水稻品種不僅要滿足市場需求,而且更要具備綠色健康的特點,同時還要適應新耕作制度和新耕作方法。

參考文獻

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  • 肖國櫻, 肖友倫, 李錦江, et al. 高效是當前水稻育種的主導目標[J]. 中國水稻科學, 2019(4).
  • 吳比, 胡偉, 邢永忠. 中國水稻遺傳育種歷程與展望[J]. 遺傳, 2018, 40(10):55-71.
  • 張天真.《作物育種學-總論》.中國農業出版社.2003.第一版.
  • 水稻雜種優勢與雄性不育系利用
  • 質核互作的水稻雄性不育分子機制
  • 光照/溫度敏感的水稻雄性不育分子機制
  • 秈粳亞種間雜種優勢利用及雜種不育的分子機制


產量計算就是穗數×粒數×粒重。正常來講,穗數對產量影響偏大,適當密植與提高有效分櫱,都是可以提高產量的,但穗數並做不到越來越多,因為水稻最後還是會有無效分櫱,而且過分密植很容易引起後期的倒伏而且病蟲害容易控制不住。除了穗數,一個穗上的粒數和平均下來的粒重也都會影響產量,這些首先是品種問題,在實際種植中,栽培的方式與環境也會對產量造成影響。這是稻米的產量,真正磨成大米還涉及到含水量(正常含水量不能超過14.5%)與出米率。整精米的話米不裂也會提升最後米的產量。


畝產量=粒重*平均每穗粒數*每畝有效穗。

根據上面公式得知,大粒、大穗和強分孽都可以提高產量,但過於追求大粒、大穗會導致成熟期頭重腳輕極其容易倒伏,過於追求強分孽會導致田間密不透風病蟲害加重,所以育種原則是在三個條件間尋找一個平衡點。一般會選擇千粒重26克左右、每穗300粒左右的植株,然後以此為基礎盡量提高分孽能力以確保每畝穗數。


育種上是粒子大,穗子數量適中,每穗粒數多,當然也有個別例外


苗期提高分櫱,灌漿期注意高溫造成授粉不好,適當補充微量元素和海藻等抗逆類營養,在灌漿後補充鉀肥,提高千粒重。


袁隆平老爺爺牛逼了呀,再就是化肥


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