杂交小麦因其显著的杂种优势，在产量提升、抗逆性及适应性增强方面展现出巨大潜力，成为应对全球粮食需求增长的关键解决方案。然而，由于小麦是自花授粉作物，杂交种生产效率较低，限制了其大规模推广。现有杂交育种方法依赖雄性不育系，但成功率高度依赖雌雄花期的精准同步，因此如何提高杂交效率成为育种学的重要课题。
近日，在Journal of Experimental Botany发表的文章“Hybrid grain production in wheat benefits from synchronized flowering and high female flower receptivity”，聚焦于“开花同步性”和“雌花接受性”对杂交效率的影响。研究团队还提出了具应用潜力的W+评分系统，为田间规模化操作提供科学依据，最大化杂交成功率和籽粒产量。
研究发现，雌性花比雄性花提前2-3天进入最佳受粉期的组合可显著提高杂交种子的形成率（图1A）。这种花期差异提供了充足的授粉窗口，使花粉能够更充分地传递至雌性花，优化了杂交效率。建议通过调控生长环境或施用植物激素来实现花期同步，从而减少花粉浪费，并提升杂交成功率。
雌性花的开放时间长度直接影响授粉机会的时长。研究显示，开花期较长的基因型为雄性花粉提供了更宽裕的受粉窗口，在多种环境下表现出较高的杂交成功率（图1B）。观察结果表明，柱头显露时间和持久度是影响杂交成功的关键因素。选择开花期较长的基因型有望在不稳定的环境中提供额外的授粉机会，从而提升种子产量。
不同基因型在多环境下的雌性花接受性表现出明显差异。尤其是Benchmark基因型在不同环境中均表现出较高的接受性，揭示了遗传背景与环境适应性之间的复杂互动（图2）。这表明，基因型的环境响应特性应成为育种策略中的重要因素。选择适应性强的基因型有望增强作物在多样气候下的抗逆性和稳定产量。
图2. 基因型之间的雌性花接受性差异和环境适应性分析
研究首次观察到“二次开放”现象，即部分基因型的雌性花在初次开花后会再次开放，为授粉提供额外机会（图3）。具备此特性的基因型在授粉成功率和杂交种子产量上优于无此特性的基因型。这一特性可能与特定基因表达或激素水平调控相关，未来可作为优良品种选育的重要指标。
图3. “二次开花” 特性对授粉效果及杂交产量的影响
本研究创新性地引入了W+评分系统，用于量化不同基因型在多环境下的“二次开放”表现，并有效评价各基因型的杂交潜力与环境适应性（图4）。结果显示，W+评分较高的基因型在杂交成功率和适应性上均表现出优势（图5）。这一评分系统为育种者提供了科学化的筛选工具，使得快速识别具备优异杂交潜力的基因型成为可能。
图4. W+评分系统中不同时期的麦穗及其第一小花的结构解剖
图5. W+评分系统对不同基因型杂交潜力的量化评估
该研究从开花时间同步、花期接受性长度、环境适应性表现到“二次开放”特性及W+评分系统的应用，系统揭示了影响小麦杂交效率的关键因素。通过这些创新策略，本研究为提高杂交成功率和产量提供了理论与应用依据，为未来杂交小麦育种提供了全新的科学指导。
原文链接：https://doi.org/10.1093/jxb/erae430
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