淺析水稻雜交育種方法及展望

李婷婷

（昌圖縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，遼寧 昌圖 112500）

水稻是我國(guó)國(guó)民生活的主要糧食作物，隨著城市化進(jìn)程的加快，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域正在不斷縮減，因此如何能提高單位生產(chǎn)面積內(nèi)的水稻產(chǎn)量，就成了解決糧食需求、維持國(guó)家穩(wěn)定安全的首要途徑。我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)家經(jīng)過(guò)多年不懈的研究與探討，將雜交水稻高產(chǎn)育種技術(shù)研發(fā)出臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了糧食產(chǎn)量的提高與我國(guó)水稻總產(chǎn)量的新突破。

1 雜交水稻概述

雜種優(yōu)勢(shì)在生物界中非常常見(jiàn)，由兩個(gè)基因存在差異的品種進(jìn)行繁殖，之后下一代在生長(zhǎng)速度和適應(yīng)能力等方面都會(huì)比雙親更加優(yōu)秀，以此來(lái)獲得品質(zhì)更加優(yōu)良的品種。而雜種優(yōu)勢(shì)在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也有著廣泛的應(yīng)用，比如玉米便是通過(guò)雌雄異花，人工除去母本中自交的雄花，之后利用父系的花粉進(jìn)行授粉，操作較為簡(jiǎn)單并且效果也較為明顯，而在一些雌雄同花的植物中則需要利用花粉的不育性來(lái)進(jìn)行雜交種的繁殖。而在水稻種植中利用雜種優(yōu)勢(shì)，則能夠顯著提高水稻產(chǎn)量，提高水稻抗性，保證其茁壯成長(zhǎng)，現(xiàn)階段我國(guó)水稻種植中已經(jīng)有55%以上都是雜交水稻，而在秈稻中，絕大多數(shù)都是以雜交品種為主。

2 雜交水稻高產(chǎn)育種技術(shù)

2.1 合理選種

在矮化育種階段取得成功以后，我國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)家對(duì)水稻育種技術(shù)逐漸重視起來(lái)，也意識(shí)到提高水稻產(chǎn)量對(duì)糧食生產(chǎn)的重要性。在這一重要認(rèn)知下，我國(guó)培育出以“南優(yōu)2號(hào)”與“汕優(yōu)63”為代表的新一代雜交型水稻，并在此領(lǐng)域取得了重要成果，使我國(guó)的水稻研究趨于雜交方向發(fā)展。相比常規(guī)的水稻品種，雜交水稻在品質(zhì)上具有一定優(yōu)勢(shì)，且單位面積內(nèi)的糧食產(chǎn)量也比常規(guī)品種提升了許多，使科學(xué)家們的研究方向更加明確。

2.2 三系法雜交育種技術(shù)

若想有效提高雜交水稻的產(chǎn)量和質(zhì)量，就需要選育雄性不育系水稻，而三系便是包括核質(zhì)互作雄性不育系和保持系以及恢復(fù)系。利用三系法進(jìn)行雜交水稻的育種可以通過(guò)核質(zhì)互作雄性不育系當(dāng)作母本，以保持系作為父本進(jìn)行快速生長(zhǎng)和繁衍但是始終維持不育特點(diǎn)的種子。而將不育系作為母本，將恢復(fù)系當(dāng)作父本進(jìn)行恢復(fù)花粉可育性并且具備雜交水稻特征的優(yōu)良雜交水稻種。不過(guò)，隨著我國(guó)雜交水稻育種技術(shù)的不斷進(jìn)步，三系法雜交水稻育種技術(shù)的缺點(diǎn)也越來(lái)越明顯，比如資源較少，不育系稻種資源匱乏、保持系稻種更是只有不到3%，東南亞秈稻品種中可以當(dāng)做恢復(fù)系的稻種也不足8%，針對(duì)不育系與恢復(fù)系的雜交育種多態(tài)性不高，雜交同質(zhì)化等。

2.3 兩系法雜交育種技術(shù)

兩系法雜交育種技術(shù)指的是在相同株系中，如果其花粉具備可育性，那么利用花粉來(lái)進(jìn)行不育系種子的培養(yǎng)與繁殖，而若是劃分不育的情況下，則通過(guò)花粉與父本進(jìn)行雜交來(lái)進(jìn)行雜交水稻種的培育。兩系法雜交水稻技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于：第一，不育性會(huì)被隱性核基因影響，而且也不會(huì)被恢復(fù)保護(hù)關(guān)系所制約，能夠更加高效地培育新的不育系，也便于雜交水稻有利性狀育種的進(jìn)行，提高了稻種資源的利用率，并且也提升選種過(guò)程中高產(chǎn)以及多抗性能稻種的概率。第二，兩系法雜交稻育種技術(shù)能夠有效改善三系法雄性不育細(xì)胞質(zhì)的隱患以及對(duì)個(gè)別經(jīng)濟(jì)性狀的負(fù)面效果。第三，兩系法能夠有效對(duì)雜交水稻育種流程進(jìn)行化簡(jiǎn)，提高育種效率，

2.4 智能不育雜交育種技術(shù)

為了能夠改善隱性核雄性不育的繁殖難題，在2006年國(guó)外一家公司在玉米種植中做到了核不育突變材料種生產(chǎn)技術(shù)，這種技術(shù)指的是把花粉的育性恢復(fù)基因，以及花粉敗育還有標(biāo)記篩選基因等，之后將其與隱性核雄性不育突變體進(jìn)行結(jié)合，便能夠獲得核雄性不育突變體保持材料。而在2010年，我國(guó)也針對(duì)這一理念進(jìn)行了證實(shí)，并將其乘坐第三代雜交水稻技術(shù)，能夠通過(guò)該技術(shù)來(lái)提高隱性雄性核不育材料的遺傳性，將其轉(zhuǎn)入育性來(lái)恢復(fù)基因以及花粉敗育，以及通過(guò)熒光分選法來(lái)把不育系和保持系種子進(jìn)行快速區(qū)分。智能不育雜交育種技術(shù)通過(guò)生物技術(shù)以及以往的育種經(jīng)驗(yàn)，使得水稻雄性隱性核不育基因也可以進(jìn)行合理應(yīng)用，和傳統(tǒng)雜交育種以及轉(zhuǎn)基因育種比較，智能不育雜交水稻育種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，智能不育系相對(duì)來(lái)說(shuō)始終保持不育性，并不會(huì)被環(huán)境因素所左右，改善了三系不育法在高溫與低溫情況下對(duì)花粉可育的影響以及制種存在的隱患等。第二，智能不育系稻種的不育性遺傳率更高，同時(shí)也能夠更好的進(jìn)行優(yōu)良性狀育種，更加高效地培育出產(chǎn)量更高、抗性更強(qiáng)的雜交水稻，并且提高雜交水稻的適應(yīng)性。第三，育性恢復(fù)基因和花粉敗育基因有著緊密的聯(lián)系，能夠有效避免轉(zhuǎn)基因成分利用劃分漂移，并做到了以轉(zhuǎn)基因的方式來(lái)生產(chǎn)非轉(zhuǎn)基因不育系稻種以及雜交水稻稻種。

3 雜交水稻高產(chǎn)育種技術(shù)的展望

基于當(dāng)代雜交水稻高產(chǎn)育種的技術(shù)水平，目前已走在世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的前沿。我國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)家要想進(jìn)一步取得成績(jī)，可用以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入探究，將生物技術(shù)引入雜交水稻育種技術(shù)中，使傳統(tǒng)育種經(jīng)驗(yàn)與現(xiàn)代生物技術(shù)能夠共生利用，并加強(qiáng)重點(diǎn)研究項(xiàng)目的投入力度。

野生水稻品種的抗倒伏能力要比地方種植水稻在抗逆基因上強(qiáng)，故相關(guān)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究可根據(jù)野生水稻來(lái)進(jìn)行研究，加大水稻品種的抗病蟲(chóng)性研究，在基因方面使其增產(chǎn)，并通過(guò)近緣物種的基因研究，來(lái)實(shí)現(xiàn)其基因的化學(xué)標(biāo)記，使水稻品種的研究范圍更廣。

隨著雜交品種的巨大潛力被發(fā)掘出來(lái)，當(dāng)代科學(xué)家更重視粳稻血緣關(guān)系，而“秈粳秈”與“粳秈粳”的復(fù)交方式，在當(dāng)代育種技術(shù)中較為常見(jiàn)，在秈稻恢復(fù)系育種中摻入科學(xué)比例的粳稻血緣或反之操作，都能夠使稻種的綜合能力得以增強(qiáng)，通過(guò)親緣差異的方式增強(qiáng)水稻的雜交關(guān)系，使稻種的綜合優(yōu)勢(shì)得以擴(kuò)大，是未來(lái)雜交水稻的研究基礎(chǔ)之一。

我國(guó)的雜交水稻育種技術(shù)分為兩系雜交水稻與三系雜交水稻，其中兩系雜交水稻育種技術(shù)的配組方案較為自由，但由于我國(guó)目前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，三系雜交水稻育種技術(shù)的應(yīng)用程度較高且范圍交廣，故兩系雜交水稻育種技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中會(huì)受到傳統(tǒng)技術(shù)的限制。為降低我國(guó)糧食的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，在水稻種子的強(qiáng)優(yōu)組合選配方面，我國(guó)雜交水稻的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)必然會(huì)朝向自由化與基因化的方向發(fā)展，通過(guò)大量的測(cè)交配組實(shí)驗(yàn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)水稻品種的豐富化與多樣化，使恢復(fù)系育種技術(shù)能夠取得更先進(jìn)的成果。而兩系雜交水稻育種技術(shù)，也能夠與三系雜交水稻育種技術(shù)相互競(jìng)爭(zhēng)與合作，并逐漸獲得發(fā)展的機(jī)會(huì)，最終取代傳統(tǒng)的三系雜交水稻育種技術(shù)的存在與應(yīng)用，使我國(guó)的水稻農(nóng)業(yè)生產(chǎn)邁向新的時(shí)代。

我國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)家可以通過(guò)基因工程來(lái)進(jìn)行稻種培育，盡管當(dāng)下的科學(xué)技術(shù)還未能夠?qū)D(zhuǎn)基因生物的安全性的得以證明，但不同領(lǐng)域的基因工程已經(jīng)得到了良好的發(fā)展，通過(guò)研究過(guò)程的不斷深入，才會(huì)對(duì)糧食方面的安全性探索出解決辦法，故雜交水稻的基因工程，將會(huì)對(duì)育種技術(shù)起到良性推動(dòng)作用。

雜交水稻高產(chǎn)育種技術(shù)為我國(guó)實(shí)現(xiàn)糧食高產(chǎn)提供了技術(shù)支持，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)上更實(shí)現(xiàn)了重要突破，悉數(shù)我國(guó)雜交水稻技術(shù)的發(fā)展歷程，也反應(yīng)出我國(guó)綜合國(guó)力的提升。作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，我國(guó)對(duì)雜交水稻高產(chǎn)育種技術(shù)的研究從未停止，相關(guān)農(nóng)業(yè)科學(xué)家更應(yīng)利用當(dāng)下時(shí)代的基因工程研究，對(duì)水稻的進(jìn)一步高產(chǎn)作出更深層次的探究，為全人類的糧食生產(chǎn)貢獻(xiàn)力量。