牧草種質資源與育種研究概況

方媛

摘 要：該文介紹了牧草種質資源、育種現狀及育種技術，分析了牧草育種過程中存在的問題，并提出了合理化解決途徑，旨在健全牧草育種體系，提升牧草產量與質量，滿足高質量肉蛋奶生產的需求。

關鍵詞：牧草;種質資源;育種;質量

中圖分類號 S54? 文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）20-0026-02

近年來，隨著生活水平的不斷提高，人們對高品質的肉、蛋、奶等高蛋白食品的需求日益增加。而放牧所生產的肉奶食品已無法滿足人們的生活需求，這就導致需要優(yōu)質飼料的供應來滿足和提高肉奶的供應需求及品質?；诖?，中央一號文件提出，要加快發(fā)展草牧業(yè)，支持青貯玉米、苜蓿等飼料牧草的種植，開展糧改飼和種養(yǎng)結合模式試點，促進糧食作物、經濟作物、草飼料三元種植結構協(xié)調發(fā)展。

發(fā)展草牧業(yè)的基礎性工作就是開展牧草育種，而優(yōu)良的牧草品種是我國農業(yè)發(fā)展重要的生產資料。優(yōu)良的牧草不僅可以保障穩(wěn)定的產量輸出，也是生產出優(yōu)質的肉蛋奶等高質量食品的重要保障。但我國牧草育種工作起步較晚，與先進發(fā)達國家相比仍存在相當大的差距。因此，只有通過種植牧草飼料來改變精飼料短缺的現狀，才有利于符合我國國情的養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展[1]。

1 牧草種質資源與育種研究現狀

草業(yè)的發(fā)展必須建立在牧草育種工作的基礎之上，優(yōu)良的牧草品種不僅是畜牧業(yè)發(fā)展的保障，也為草地的改良和可持續(xù)發(fā)展提供了重要保證。當前，牧草的研究主要有種質資源和育種2個方面。在現有牧草的基礎上開展種質資源研究，它主要包含野生牧草資源與栽培牧草資源，為牧草的品種改良、篩選以及培育提供了一個強大的遺傳資源后備力量。再者，從生物多樣性方面來講，它的分類、演化、起源也是極為重要的研究材料[2]。

牧草種質資源的研究是牧草育種的基礎，我國目前收集的牧草種質資源已保存2.8萬份，數量雖然可觀，但是鑒于我國草地類型多樣性，主要及珍貴的種質資源嚴重不足，無法滿足當代草牧業(yè)的快速發(fā)展。中國農科院草原研究所主辦的中國牧草種質資源信息網中，牧草種質資源記錄數據為9889份，分屬50科273屬658種。而美國目前收集保存的牧草及草坪草種質資源有30000多份，其中苜蓿屬、三葉草屬、披堿草屬和黑麥草屬等主要牧草種質材料超過15000份?？梢?，我國收集保存的種質材料較少，遺傳面太窄，不能為育種家提供更多、更好的選擇。因此，育種顯得尤為重要，通過物理、化學、生物等方法培育新品種，可為草牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供強有力的保障[3]。

自20世紀50年代以來，經過我國牧草專業(yè)育種專家的常年堅持，牧草育種已經開始從初期的引種和野生種馴化發(fā)展到如今能自主利用新技術新手段來培育新品種的階段，并將一大批人工培育的優(yōu)良牧草品種推廣應用，既為育種工作創(chuàng)造了良好的開端，也為我國草牧業(yè)的發(fā)展做出了貢獻。但由于育種周期較慢，且我國牧草育種工作存在起步晚、基礎差等問題，在育成的品種中，其產量以及質量尚不能與歐美發(fā)達國家相提并論，這就要求育種工作者在今后的工作中完善育種手段，應用育種新技術，力爭培育高質量的牧草新品種，推動糧改飼快速發(fā)展。

2 牧草育種技術

2.1 常規(guī)育種 在常規(guī)牧草育種方面，我國牧草育種專家通過選擇合適的親本進行雜交，在后代中通過單株選擇、混合選擇、集團選擇或輪回選擇等多種選擇技術，培育出目標性狀超過雙親的牧草新品種。雜交育成品種在國內牧草審定品種中比例較大，主要包括種內雜交和種間雜交。種內雜交研究多集中在羊草和紫花苜蓿，種間雜交研究多集中在披堿草、黑麥草以及冰草。當前，我國通過傳統(tǒng)育種結合其他方法形成的紫花苜蓿品種有吉林農業(yè)科學院培育的公農號，甘肅農業(yè)大學的甘農號，內蒙農業(yè)大學的草原號，新疆農業(yè)大學的新牧號以及中國農業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所的中苜系列等。常規(guī)育種是最基礎的育種方法，在未來仍然是育種的主要主導方式，但是常規(guī)育種表現出來的缺點也立竿見影，不僅耗時長，而且常常是后代產出比親本優(yōu)良的性狀比率較低，品種更換周期較長，其產值無法滿足當代我國多類型地理氣候和經濟發(fā)展需要。

2.2 航天誘變育種 航天誘變育種技術是近年來的高科技育種方法之一。為拓展育種新途徑，創(chuàng)新新的高優(yōu)質品種，利用航天技術開展空間誘變育種實驗，通過太空輻射、微重力、高真空、強地磁等環(huán)境因素進行誘導基因突變，從而產生優(yōu)良性狀表現，再在地面進行種植選育新品種。我國牧草航天育種實驗起步較晚，1992年紫花苜蓿和無芒雀麥率先開始，2014年航苜1號紫花苜蓿問世，以“牧草之王”著稱，該品種豐產性狀突出，品質優(yōu)良，各種畜禽均喜食。整體而言，航天誘變育種具有變異率高、變異幅度大、育種周期短，可明顯提高植物的產量品質和抗性等優(yōu)勢，已成為快速培育作物優(yōu)良品種的有效途徑之一，未來將有廣闊的發(fā)展應用空間[4]。但航空育種成本較高，需依托可返回的太空艙，機會可遇不可求。

2.3 生物技術育種 牧草生物技術育種方法主要有組織培養(yǎng)技術和牧草基因工程。牧草主要種類為禾本科，一般禾本科牧草組織培養(yǎng)比較困難，這是因為適用的外植體相對比較單一。外植體類型主要有幼穗、原生質體以及懸浮細胞等。這些外植體不僅取材難度大，而且還會受到季節(jié)的限制，常出現材料供應不足的問題。牧草的離體培養(yǎng)的途徑主要分為愈傷組織培養(yǎng)、花藥培養(yǎng)、細胞懸浮培養(yǎng)以及原生質體培養(yǎng)等[5]。牧草基因工程技術在我國相對不夠成熟，所以運用不多?；蚬こ讨饕怯嗅槍π缘貙⒐δ芑驅胧荏w，進而得到轉基因植物。轉基因植物繼承了優(yōu)良牧草的特性，在抗逆性方面表現較為全面。植物的基因遺傳工程中比較典型的就是外源基因的遺傳轉化。通過直接的基因轉移以及農桿菌介導的轉化2種形式來實現。前者包括原生質體轉化、電極法以及基因槍法等，建立了相對遺傳基因轉化體系[5]。再者，基因工程也會多牧草的品質與產量產生改良作用[6，7]。

3 牧草育種存在的問題