杂种优势是生物界的一种常见现象,马和驴杂交生的骡子,虽然没有生育能力,但体格高大,强壮有力。不同人种结婚生下的孩子“混血儿”一般比较聪明。袁隆平研究的超级稻也是利用的杂种优势。在农业生产中常常见到农民种植杂交玉米和杂交水稻。杂交种整齐、高产,为解决我国粮食问题做出了贡献。可为什么看上去与水稻十分相似的小麦,却很少看到杂种应用?是因为小麦没有杂种优势可利用,还是有什么别的原因?

杂交小麦为什么难以大面积推广 农民种植杂交玉米(1)

成熟的小麦

其实科学家早就开始了杂交小麦的探索研究,并且证明了杂种小麦也有15%以上的增产潜力,而且还找到小麦不育材料T型不育系(我国在上个世纪由中国农业大学蔡旭教授从匈牙利引进),但由于小麦的特殊性,杂交小麦在生产应用还有较远的距离。我们知道玉米是雌、雄花分离的,杂交授粉十分方便,杂交利用也最为便捷,因此玉米杂种优势利用也是最早的。小麦和水稻都是自花授粉作物,包裹在颖壳内,一朵花里有雌蕊也有雄蕊,正常情况下是自己的雄蕊与自己的雌蕊授粉,就像一个房子里的夫妻俩口子,因此必须找到雄性不育(雌蕊可育)植株,才能让雌蕊与外来的花粉杂交,打个不恰当的比方,丈夫没有生育能力,妻子才会惦记着隔壁老王。有了不育株,进而通过测配分别育成不育系(雄蕊天生不育,或者有条件不育)、保持系(与不育系杂交,后代仍然保持不育,从而繁殖不育系)、恢复系(与不育系杂交后,后代可育,有杂种优势),实现三系配套,才可在生产上大面积应用。既然小麦和水稻相似,为什么杂种优势在水稻上大获成功,在小麦上却还在探索呢?

杂交小麦为什么难以大面积推广 农民种植杂交玉米(2)

小麦花结构

一是小麦的开花时间十分短暂,昙花一现(比昙花还要短很多),一朵花的开花时间一般为15~20分钟,一个麦穗从开花到结束,约需2~3天,要保证两亲本同时开花,难度很大,要控制得非常精准,这无疑给异体杂交增加了难度,如果花期不遇就不会杂交成功。而水稻单花开放持续时间一般为46~92分钟,单穗扬花期约5天左右,时间相对较长,与小麦相比,水稻父母本花期相遇的机会大大增加了。

二是水稻的基因组是2倍体,有12对染色体,遗传基因相对简单。而普通小麦是经过多次天然杂交后的天然杂种,其基因组是6倍体,有21对染色体,小麦的基因比水稻大37倍,遗传物质更加复杂多样,在测交配对中找对象的难度大大增加。

杂交小麦为什么难以大面积推广 农民种植杂交玉米(3)

小麦开花

小麦杂交利用最大问题是不育系对其恢复系要求过于苛刻,好比一个女孩十分挑剔,很难找到她中意的对象。科研人员要为不育系找一个恢复力强又能产生强的杂种优势的恢复系很难。虽然近些年来,科研工作者又找到了另外一些类型的不育系如K型、V型等不育系,它们的恢复系来源较广,但离大面积配制杂种小麦尚有一段距离。不仅如此,科学家们还开辟了另一条道路,称做化学杀雄法,就是用一种药物(化学杂交剂)喷到要杂交的作物上,它能把雄花杀死,使花粉丧失功能,但雌蕊不受伤害,有了它便可以方便地实现任何两个亲本间的杂交。但是应当承认,找到一个能产生强的杂种优势的亲本组合不容易,找到一个杀雄效果好而稳定、有效用药时间长、无残毒、对小麦生长无不良副作用且价格低廉的杂交剂同样很不容易(化学杂交剂使用不当,甚至会出现风险)。但这两点却是关键,因为杂种小麦推广的可能性最终取决于增产幅度和制种成本,只有增产效益明显超过种子生产成本时才有推广价值。

杂交小麦为什么难以大面积推广 农民种植杂交玉米(4)

小麦杂交

目前看来,小麦杂种优势利用的难度较大,但这些年该研究领域不断有新的进展和突破,杂种小麦也在世界各地试种,不少学者和专家正致力于这项研究,并满怀信心地憧憬着未来。杂交小麦未来可期!

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