小麥常規(guī)育種與分子育種相結(jié)合的研究

孫勁松

[摘 要]小麥屬于我國三大基本糧食作物之一。近年來育種行業(yè)嘗試將分子育種技術(shù)融入到小麥常規(guī)育種方法中，以進一步提高新品種的選育效果。同時，還能縮短小麥育種年限。本文就小麥常規(guī)育種與分子育種相結(jié)合方法進行簡要介紹，以供參考。

[關(guān)鍵詞]小麥育種；常規(guī)育種；分子育種

[中圖分類號]S512.1 [文獻標識碼]A

當(dāng)前，小麥產(chǎn)量已達到相當(dāng)高的水平，畝產(chǎn)在700kg以上的品種不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)量突破也越發(fā)困難。隨著分子育種技術(shù)的不斷發(fā)展，為小麥常規(guī)遺傳育種提供了新思路。分子育種是將現(xiàn)代生物技術(shù)融入到常規(guī)遺傳育種方法中，通過表現(xiàn)型與基因型篩選，設(shè)計培育新的優(yōu)良品種。

1 小麥育種的發(fā)展方向

小麥育種的發(fā)展方向主要有四個：第一，按照穗粒數(shù)與粒重的增加來篩選單穗生產(chǎn)力，穩(wěn)定群體進行高產(chǎn)超高產(chǎn)育種，使產(chǎn)量逐步增加。第二，綜合抗病性育種，聚合品種對各種病害的抗性，盡量將病害引起的產(chǎn)量損失降到最低，從而實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。第三，以優(yōu)質(zhì)麥為代表的品質(zhì)改良育種，優(yōu)化聚合相關(guān)優(yōu)質(zhì)基因，確保高產(chǎn)小麥的品質(zhì)。第四，抗逆育種，開發(fā)尋找抗旱、抗鹽、低磷等抗耐逆境的基因，確保小麥能在逆境中保持高產(chǎn)。

2 小麥分子育種技術(shù)

分子育種技術(shù)可分為轉(zhuǎn)基因育種、分子設(shè)計育種、分子標記輔助選擇育種三種，其核心仍是常規(guī)育種。

2.1 轉(zhuǎn)基因育種

該技術(shù)是根據(jù)育種目標，從不同育種供體生物中分離出需要的目的基因，然后利用DNA重組、遺傳轉(zhuǎn)化、直接載入受體作物等途徑進行培育。通過篩選后獲得表達穩(wěn)定的改良植株。通過田間試驗與大田篩選育成轉(zhuǎn)基因種質(zhì)資源或新品種。農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法、花粉管通道法、基因槍介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法屬于最常用的三種植物轉(zhuǎn)基因方法，這項技術(shù)打破了物種間基因交流的局限性，使各種基因能廣泛共享。不僅縮短了育種周期，而且也解決了遠緣雜交存在的不實不育問題。

2.2 分子標記輔助選擇育種

該技術(shù)篩選目標個體的方法是利用與目標性狀基因密切連鎖的分子標記。然后判斷檢測目的基因是否存在，再尋找期望個體。分子標記輔助選擇能直接體現(xiàn)出DNA序列的差異，而且不會受植物生長階段與環(huán)境的干擾。在育種初期對目標基因進行選擇，可縮短育種進程，提高育種成效。

2.3 分子設(shè)計育種

伴隨著分子生物學(xué)與基因組學(xué)的進步，生物信息數(shù)據(jù)庫所包含的數(shù)據(jù)量是非常龐大的，但可供育種工作者利用的信息卻不多，作物重要農(nóng)藝性狀基因（QTL）的定位結(jié)果也很難被用在指導(dǎo)作物育種的工作實踐中。分子設(shè)計育種是建立在生物信息學(xué)基礎(chǔ)上，構(gòu)建基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)的有關(guān)數(shù)據(jù)庫。同時，結(jié)合作物遺傳、生理生化以及生物統(tǒng)計學(xué)等不同學(xué)科知識，圍繞育種目標與作物生長環(huán)境設(shè)計最優(yōu)的親本選配與后代選擇方法，然后進行作物育種試驗。通過多年的研究，人們在這一領(lǐng)域的認識逐步加深，特別是QTL的定位分離、小麥基因組測序、染色體片段置換系的構(gòu)建等技術(shù)。上述技術(shù)為小麥分子設(shè)計育種的實現(xiàn)鋪好了基礎(chǔ)。

3 小麥分子育種技術(shù)與常規(guī)育種相結(jié)合的措施

3.1 發(fā)掘新的基因源

目前，應(yīng)盡快引進、發(fā)掘、創(chuàng)造一批小麥新種質(zhì)或新基因。從野外或近緣及特異材料中篩選優(yōu)良基因/QTL的價值明顯優(yōu)于直接從優(yōu)良品種中篩選優(yōu)良基因/QTL。經(jīng)大量育種實踐證實，若單純依靠表現(xiàn)型實現(xiàn)這一目標是非常困難的，而利用QTL技術(shù)則是明顯可行的。比如，7DL.7Ag易位系正是利用外源基因改良小麥的成功范例。7DL.7Ag易位系中包含Lr19，通過分子標記進行跟蹤選擇。

3.2 主效QTL的分子標記輔助選擇

通常可用前景選擇與背景選擇兩種方式進行選擇。通過聚合有用基因，完成多個育種目標。在回交漸滲過程中借助遺傳背景選擇技術(shù)有不少優(yōu)勢。既能將育種進程縮短，也減少連鎖累贅。

3.3 QTL的基因克隆

QTL研究的最終目標是將QTL上面的一些基因克隆分離出來，并運用到基因工程中。借助物理圖譜可有效克隆出包括QTL在內(nèi)的基因。因此，我們可以挑選大粒、大穗、矮稈等極端品種作為小麥育種材料。然后運用恰當(dāng)?shù)挠N技術(shù)，聚集產(chǎn)量三要素的特異性狀，獲得新的優(yōu)良小麥品種。（1）選擇雜交親本，通?？蛇x擇3～4個大量推廣的優(yōu)良品種作為雜交親本，或則選擇特異性狀極端類型作為雜交親本，如千粒重在60～70g之間的材料。回交一代的時候進行目標主基因QTL定位，同時，利用表型與標記輔助選擇。（2）回交2～3代，形成一套該優(yōu)良品種的近等基因系。雜交各近等基因系，使各種有利等位基因聚合在一起，培養(yǎng)出新品種。（3）對同一優(yōu)良品種利用標記輔助技術(shù)選擇，與改良的包括不同目標基因的近等基因系進行不斷聚合，最終會離小麥超高產(chǎn)育種目標越來越近。

4 小結(jié)

總之，面對新的育種任務(wù)，我們育種技術(shù)人員要繼續(xù)探索如何將小麥常規(guī)育種與分子育種更好地結(jié)合起來，開辟出一片新天地，培育出更多新的高產(chǎn)超高產(chǎn)品種。

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