多年生小麦,是一类作物,指通过远缘杂交或直接驯化途径,将野生近缘植物的多年生习性导入小麦或驯化野生多年生禾草而形成的能够连续多年收获籽粒的小麦类型。多年生小麦具有减少土壤侵蚀、提高养分利用效率、降低耕作投入等潜在生态和经济效益,被视为可持续农业的重要发展方向之一。
全球首个注册的多年生小麦品种为Montana-2(MT‑2),于1987年在美国由硬粒小麦与中间薄冰草(Thinopyrum intermedium)杂交育成。此后,美国、澳大利亚和中国等国的育种项目持续开展多年生小麦的遗传改良。加利福尼亚大学自1946年起利用小麦与(Thinopyrum)的杂交群体进行渐渗育种,经25年选择获得以异质合子为主的群体CAS 10180,该群体虽未成为稳定品种,但表现出较高的田间持久性、抗病性和耐旱性,并可作为冬季野鸟饲料的田间储存介质。
培育多年生小麦主要采取两大策略:一是远缘杂交,即利用普通小麦(Triticum aestivum)与多年生薄冰草属(Thinopyrum)物种杂交,通过染色体重组将控制多年生性的基因导入小麦;二是直接驯化,如对中间薄冰草进行长期产量和籽粒性状的选择。(The Land Institute)自2003年起对中间薄冰草进行驯化,经过多轮选择,籽粒产量和千粒重显著提升,并育成商业化品种。
遗传学研究表明,多年生性受多基因控制,且与薄冰草染色体的存在剂量密切相关。含有约一套(12~14条)中间薄冰草染色体的部分双二倍体往往表现出较强的再生能力,而完全删除小麦染色体则导致遗传不稳定。中国山西省农业科学院利用八倍体小偃麦与普通小麦杂交,获得能够在田间连续存活7年的多年生株系,其染色体数为50~56条,其中包含8~14条中间薄冰草染色体,且具备耐寒(-20℃)、抗病和籽粒高蛋白等特点。
当前,多年生小麦仍面临籽粒产量低、种子偏小、面筋品质差及持久性不足等瓶颈。现代基因组学工具(如基因分型测序和高通量表型分析)已被用于构建中间薄冰草的遗传连锁图谱,并加速有利基因的聚合。尽管距商业化粮食生产尚有距离,但多年生小麦在边缘土地改良、粮饲兼用和碳固存等方面展现出的潜力,使其成为未来可持续农业研究的重要方向。
参见
- 多年生水稻
参考文献
引用
论文
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