小麥常規(guī)育種技術(shù)分析

安艷陽

摘 ? ?要：常規(guī)育種技術(shù)是小麥育種的重要組成部分，主要涉及育種目標(biāo)、親本選擇和后代選擇環(huán)節(jié)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的不斷提升，有些育種家為了提高育種效率，通過經(jīng)驗(yàn)和地理環(huán)境構(gòu)建具有特色的育種模式。文章以小麥常規(guī)育種技術(shù)的概念為切入點(diǎn)，分析了小麥常規(guī)育種技術(shù)的發(fā)展趨勢和優(yōu)化措施，重點(diǎn)分析了小麥常規(guī)育種技術(shù)，以期為小麥育種提供一些參考。

關(guān)鍵詞：小麥;常規(guī)育種技術(shù);發(fā)展趨勢;優(yōu)化措施

文章編號：1005-2690（2022）02-0055-03 ? ? ? 中國圖書分類號：S5121.1 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

小麥?zhǔn)俏覈饕募Z食作物之一，具有種植面積廣、生產(chǎn)量高、貿(mào)易額大等特點(diǎn)。隨著我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，小麥的種植面積占全國耕地種植面積的20%～30%，小麥的產(chǎn)量和質(zhì)量直接影響國家的糧食安全和社會穩(wěn)定。利用小麥育種技術(shù)能夠培育出高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)小麥品種，對提高小麥的產(chǎn)量和質(zhì)量及提高農(nóng)業(yè)資源的利用效率都發(fā)揮著重要的作用。經(jīng)過多年的研究和技術(shù)攻關(guān)，我國已經(jīng)培育出很多產(chǎn)量高、適應(yīng)性強(qiáng)和具有特殊用途的優(yōu)質(zhì)小麥品種[1]。

1 小麥常規(guī)育種技術(shù)概述

常規(guī)的小麥育種技術(shù)是指將小麥的雌雄細(xì)胞結(jié)合，目的是更好地形成全新的不同種類的遺傳性狀，在人工技術(shù)和手段的協(xié)助下選擇需要的小麥品種（系）。該技術(shù)的應(yīng)用主要包括育種目標(biāo)、挑選親本材料、配置雜交組合、雜交后代選擇性培育等環(huán)節(jié)[2]。

常規(guī)育種技術(shù)能培育出多種多樣的小麥品種，應(yīng)用范圍廣，有很大的利用價值。在育種目標(biāo)確立方面，不僅要考察當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)條件和生態(tài)環(huán)境等因素，還要考慮新品種應(yīng)具備的質(zhì)量、產(chǎn)量和適應(yīng)性等因素。在親本材料選擇方面，可以選擇多個類型的品種，包括地區(qū)核心種植的品種、外國引進(jìn)的品種、已經(jīng)培育出來的優(yōu)質(zhì)品種。在劃分雜交組合方面，應(yīng)該采取多樣性的組合方式培育，以期能夠培育出更為優(yōu)質(zhì)的品種[3]。

2 我國小麥的生產(chǎn)現(xiàn)狀

小麥?zhǔn)鞘澜缟戏N植廣泛的禾本科植物，是當(dāng)前全世界許多地區(qū)人民的主要糧食之一，我國是小麥重要的生產(chǎn)國和消費(fèi)國，小麥生產(chǎn)在保證國家的糧食產(chǎn)量方面發(fā)揮著重要的作用[4]。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和細(xì)胞工程、基因工程以及分子標(biāo)記等技術(shù)在小麥育種中的應(yīng)用，小麥生產(chǎn)呈持續(xù)增長的趨勢，連續(xù)增產(chǎn)、增收。

我國主要的小麥種植地區(qū)包括山東省、河南省、河北省和安徽省等，這些地區(qū)的小麥生產(chǎn)總量占全國總量的1/2以上。在生產(chǎn)資本提高和勞動力不足的背景下，小麥產(chǎn)業(yè)的競爭越來越激烈，這就需要做好小麥育種，了解小麥常規(guī)育種技術(shù)的發(fā)展方向和優(yōu)化措施，保證小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展符合時代發(fā)展的需求。

3 小麥常規(guī)育種技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 選擇高產(chǎn)和抗病能力強(qiáng)的小麥品種

為了保證小麥高產(chǎn)同時抗病能力強(qiáng)，在常規(guī)育種方面應(yīng)關(guān)注親本材料的適應(yīng)性，特別要關(guān)注溫度、光照、肥力及水分等因素。在材料的選擇過程中應(yīng)選擇適應(yīng)能力較強(qiáng)、種植面積較大的品種，并且經(jīng)多次組合，發(fā)揮親本優(yōu)勢，減少不足。

3.2 超高產(chǎn)小麥的育種

重點(diǎn)通過增加穗粒重和穗粒數(shù)方式提高單穗的生產(chǎn)力技術(shù)，是超高產(chǎn)育種的主要目標(biāo)，伴隨優(yōu)質(zhì)、多抗、低消耗等優(yōu)勢可以實(shí)現(xiàn)小麥產(chǎn)量和質(zhì)量的突破增長。超高產(chǎn)小麥育種技術(shù)的前提條件是在高產(chǎn)小麥育種技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，通過進(jìn)一步培育綜合性能強(qiáng)的小麥品種，使小麥品種具備高產(chǎn)的能力。

3.3 優(yōu)質(zhì)小麥的選育

小麥育種技術(shù)就是通過基因優(yōu)化的方式提高小麥的品質(zhì)。從當(dāng)前的常規(guī)小麥育種情況來看，優(yōu)質(zhì)小麥育種技術(shù)是當(dāng)前小麥常規(guī)育種技術(shù)的主要發(fā)展方向，之后通過雜交的方式可以嘗試多種小麥品種的組合，以發(fā)揮親本材料的優(yōu)越性。

3.4 選擇抗性能力強(qiáng)的新品種

針對小麥育種材料以及優(yōu)良品種單一的問題，應(yīng)該不斷充實(shí)育種材料，完善種質(zhì)資源的優(yōu)化及利用，形成的抗病后代群體能夠抵抗小麥常見的病害和蟲害。為此，小麥新品種選育必須將近期目標(biāo)和長期目標(biāo)相結(jié)合，不斷創(chuàng)新優(yōu)良的基因資源，應(yīng)用優(yōu)良的育種材料，培育出抗病能力強(qiáng)的小麥[5]。

3.5 小麥的育種目標(biāo)應(yīng)該與市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)

從當(dāng)前小麥常規(guī)育種情況來看，對籽粒品質(zhì)改良不充分，和其他育種技術(shù)發(fā)達(dá)國家相比還有一定的差距。為此，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)發(fā)展和社會市場發(fā)展需求制訂育種目標(biāo)。當(dāng)前的主要目標(biāo)是提高蛋白質(zhì)和面筋的含量，滿足傳統(tǒng)食品加工的需求。此外，培育出的小麥品種還應(yīng)該具備良好的商業(yè)性，能夠得到生產(chǎn)和經(jīng)營加工企業(yè)的認(rèn)可，從而迅速地推廣和應(yīng)用，達(dá)到高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的目的。應(yīng)該將多份優(yōu)質(zhì)的資源配置組合，選擇遺傳性能強(qiáng)、抗病能力好和籽粒優(yōu)質(zhì)的小麥品種。

3.6 將傳統(tǒng)的育種方式和新型的育種方式相結(jié)合

將傳統(tǒng)的育種方式和新型育種方式相結(jié)合能夠提高育種的效果。在具體育種的過程中，加強(qiáng)對品種的改良，實(shí)現(xiàn)個體目標(biāo)性狀的優(yōu)良。為此，將傳統(tǒng)的育種技術(shù)和新型育種技術(shù)相結(jié)合能夠培育出高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的小麥新品種，并且培育效率高。

3.7 正確把控小麥的育種方向

由于對生產(chǎn)用種需求不了解，導(dǎo)致一些小麥品種被培育后無人種植和購買，無法進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化，造成資源的浪費(fèi)。為此，在小麥品種培育前，要了解當(dāng)?shù)氐姆N植情況和需求情況，以此制訂育種的目標(biāo)和方向，提高資源的利用效率，減少資源的浪費(fèi)[6]。

4 主要的小麥常規(guī)育種技術(shù)

4.1 雜交育種技術(shù)

雜交制種的關(guān)鍵在于要對小麥自交系直接實(shí)施有效的異花授粉。小麥能夠與近緣植物雜交，在我國成功案例的報(bào)道較多。調(diào)查研究顯示，我國小麥遠(yuǎn)緣雜交一直處于世界領(lǐng)先地位，許多研究學(xué)者證明了小麥與許多物種都能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交。

4.2 單倍體育種

1） 化學(xué)誘導(dǎo)法。選擇化學(xué)誘導(dǎo)法需要使用特定的化學(xué)藥劑處理去雄后的小麥柱頭或子房，目的是刺激細(xì)胞分離，產(chǎn)生單倍體，是常規(guī)的育種方法之一。該種方法具有成本低、操作簡單和效率高的優(yōu)點(diǎn)，受到許多研究者的青睞。每天19：00將藥液注入到穎花內(nèi)后采取套袋處理，是比較理想的小麥化學(xué)誘導(dǎo)方法。

2） 離體培養(yǎng)法。該種方法就是在無菌的環(huán)境下將小麥的一部分進(jìn)行分離操作，并且在人工控制下將其接種在通過人工配制的培養(yǎng)基上進(jìn)行離體培養(yǎng)，能獲得小麥植株的再生。離體培養(yǎng)法主要包括花粉離體培養(yǎng)和花藥離體培養(yǎng)?；ǚ垭x體培養(yǎng)：該種培養(yǎng)方法又被稱為小孢子培養(yǎng)，利用胚胎能直接發(fā)育成植株。該種方法在20世紀(jì)90年代就已經(jīng)出現(xiàn)并培養(yǎng)出了小麥的小孢子植株，之后該技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用和推廣[7]?；ǚ垭x體培養(yǎng)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是避免了愈傷組織階段，同時降低了一些疾病的發(fā)生概率，尤其是可以減少白化苗的產(chǎn)生，能有效提高單倍體的產(chǎn)生頻率。需要注意的是，在選擇小麥花粉培養(yǎng)時要選擇農(nóng)藝性狀良好的親本，因?yàn)樾←湹脑偕芰χ苯雍陀H本密切相關(guān)。在適合的培養(yǎng)條件下，選擇適合的培養(yǎng)基和外源激素，能有效提高小麥花粉植株的再生頻率。花藥離體培養(yǎng)：該培養(yǎng)技術(shù)是當(dāng)前小麥單倍體育種中較成熟的技術(shù)之一。在20世紀(jì)70年代已經(jīng)在我國廣泛應(yīng)用和推廣，在當(dāng)前的應(yīng)用中需要克服一些缺點(diǎn)和難點(diǎn)，包括綠苗的分化率較低和依賴基因等。大量的研究和實(shí)踐表明，小麥花藥離體培養(yǎng)技術(shù)直接影響培養(yǎng)綠苗的再生情況，同時也受到細(xì)胞質(zhì)因素的影響，通過了解限制因素，能解決小麥花藥的基因性限制問題，從而提出有效解決對策。此外，小麥的遺傳物質(zhì)也會影響花藥的培養(yǎng)，有研究學(xué)者利用完全雙列雜交方法對某地區(qū)的小麥花藥誘導(dǎo)率進(jìn)行估算之后分析，該種方法對某些品種具有較高的誘導(dǎo)率。

3） 異源細(xì)胞質(zhì)誘導(dǎo)法。在20世紀(jì)50年代，一些研究學(xué)者表明，普通小麥的細(xì)胞核與某些山羊草的細(xì)胞質(zhì)能夠組成雜交的核質(zhì)，能產(chǎn)生單倍體且頻率較高，操作方法簡單，在該種誘導(dǎo)技術(shù)下產(chǎn)生的單倍體種子能夠正常的發(fā)育和生長。此外，針對利用異源細(xì)胞質(zhì)誘導(dǎo)產(chǎn)生的單倍體，有些研究學(xué)者利用有芒的不育系和無芒的父本進(jìn)行雜交，再用無芒的不育系和有芒的父本進(jìn)行雜交。

4） 花粉誘導(dǎo)法。異種屬花粉延遲授粉：該種方法就是利用授粉的方式刺激卵細(xì)胞發(fā)育，并不是讓小麥卵細(xì)胞受精，因?yàn)橐呀?jīng)失去受精能力的成熟卵細(xì)胞在授粉后仍然能發(fā)育，進(jìn)一步刺激卵細(xì)胞分裂。有的研究學(xué)者利用硬粒小麥、圓錐小麥和黑小麥的花粉對普通的小麥進(jìn)行延遲授粉，誘導(dǎo)率能夠達(dá)到7%。還有的研究學(xué)者將普通的小麥品種作為母本，利用黑小麥和硬粒小麥?zhǔn)诜?，結(jié)果表明去雄后8 d授粉的效果較好。此外，還有一些研究學(xué)者分別實(shí)踐證明，在小麥去雄后延遲7～9 d授粉，能取得很好的誘導(dǎo)效果，尤其是延遲7 d授粉的誘導(dǎo)效果最好。輻射花粉授粉：該種方法就是利用紫外線照射花粉后為去雄母本授粉，之后誘導(dǎo)小麥發(fā)生孤雌生殖。研究表明，受到紫外線的照射后精子可能會失去受精能力，但是花粉能夠照常萌發(fā)，因?yàn)檫@種方式可以刺激卵細(xì)胞分裂，產(chǎn)生單倍體。如果受精不完全，可以產(chǎn)生非整倍體。染色體消除型遠(yuǎn)緣花粉授粉：20世紀(jì)70年代有報(bào)道顯示，一些學(xué)者利用球莖大麥為父本，與普通的小麥進(jìn)行雜交，結(jié)果表明父本染色體消失后會產(chǎn)生小麥單倍體，先后出現(xiàn)了普通小麥與高粱和玉米等雜交也能產(chǎn)生小麥單倍體。

4.3 誘變育種

誘發(fā)突變技術(shù)就是利用各種理化生因素提高基因突變的效率，進(jìn)而誘發(fā)遺傳變異，能獲得有用的突變體，縮短育種周期，直接或間接培育新的品種。在當(dāng)前遺傳資源枯竭和現(xiàn)有種質(zhì)資源缺乏的情況下，利用誘變技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對一些品種性狀的改良。比如改良小麥成熟期、小麥株高和穗粒等，同時也能提高小麥的抗病能力，縮短育種周期，保證育種后代性狀的穩(wěn)定性等，已經(jīng)成為當(dāng)前小麥主要的育種方法之一。

20世紀(jì)50年代，我國的小麥育種已經(jīng)采取了誘變技術(shù)，之后每年都有許多新品種出現(xiàn)，并且在我國許多地區(qū)大范圍的種植和推廣，有著很明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的提升，我國利用航天誘變技術(shù)培育出了一些新的小麥品種，包括太空5號和太空6號，已經(jīng)進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用的階段。利用該技術(shù)培育的小麥品種具有抗病能力強(qiáng)、早熟和強(qiáng)筋的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)小麥的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

利用誘變技術(shù)培育小麥品種能為世界小麥品種的培育作出貢獻(xiàn)，并且為我國小麥的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2008年，維也納舉行了國際植物誘變技術(shù)大會，在大會上提出了高通量突變篩選技術(shù)的新方法和技術(shù)，同時討論了一些當(dāng)下熱點(diǎn)問題，例如基因組時代研究誘變技術(shù)遇到的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，為誘變技術(shù)的發(fā)展提供了研究方向。

5 小麥常規(guī)育種技術(shù)的優(yōu)化措施

5.1 應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)

在當(dāng)前的小麥種植中，轉(zhuǎn)基因小麥育種技術(shù)較常見，能在一定程度上保證小麥的產(chǎn)量和質(zhì)量。利用該技術(shù)需要選擇不同的育種供給體，然后抽取及分離所需要的目標(biāo)基因，再通過遺傳轉(zhuǎn)化或重組DNA方式，直接將其移植到受體中進(jìn)行培育，經(jīng)過大田篩選以及實(shí)驗(yàn)室檢測之后能夠培育和篩選出優(yōu)良品種。常見的轉(zhuǎn)基因技術(shù)包括如花粉管道法、農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法，目前較常見和廣泛的方法是農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法，需要注意的是，利用該種方法應(yīng)該重點(diǎn)把控細(xì)節(jié)。

5.2 通過分子標(biāo)記選擇育種

利用分子標(biāo)記育種的優(yōu)勢明顯，該種方法的應(yīng)用不會受到小麥生長環(huán)境以及階段的影響，可以直接反映和體現(xiàn)DNA序列中存在的差異性。在標(biāo)記的過程中，需要建立與目標(biāo)性狀有密切關(guān)系的基因，然后通過分子標(biāo)記來篩選目標(biāo)個體，再進(jìn)一步檢測目標(biāo)基因的存在。該種方法在育種初期的篩選階段應(yīng)用效果明顯，能夠確定目標(biāo)基因，從而有效縮短育種周期。在使用分子標(biāo)記育種的過程中，選擇具有優(yōu)勢性狀且有代表性的目標(biāo)基因作為小麥育種培育的目標(biāo)。在具體標(biāo)記的過程中，選擇的標(biāo)記群體必須符合當(dāng)?shù)胤N質(zhì)資源的優(yōu)勢并制訂合理的育種計(jì)劃。通常情況下，小麥基因重組較復(fù)雜，在育種的過程中必須全面了解小麥的基因組，同時也要了解小麥基因組的目標(biāo)性狀的遺傳性能，確保培育過程的順利開展。

5.3 利用分子設(shè)計(jì)育種

借助生物信息學(xué)并根據(jù)小麥的生長環(huán)境和育種的目標(biāo)做分子育種的具體設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)選擇方法和親本的選配方法，加強(qiáng)對小麥育種的試驗(yàn)。在利用該種方法的過程中，要充分利用遺傳技術(shù)和現(xiàn)代技術(shù)，培育優(yōu)質(zhì)型的小麥品種，控制住主要性狀的基因后，在遺傳學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)等信息的協(xié)助下，制訂小麥生長的環(huán)境和育種目標(biāo)，選擇最佳的育種方案，并進(jìn)行育種培養(yǎng)和試驗(yàn)。通過該種方式可以減少對環(huán)境的過度利用，減少對生態(tài)環(huán)境的破壞和污染。

5.4 采用合理的耕作制度

從當(dāng)前小麥種植情況來看，我國的小麥種植還沒有實(shí)現(xiàn)完全機(jī)械化，有些地區(qū)還是采取人工播種方式，播種效率低。采用合理的耕作制度對小麥的育種有著非常重要的意義，通過科學(xué)的播種方式能有效改善土壤肥力，解決小麥生長中肥力不足的問題，保證小麥的產(chǎn)量和質(zhì)量。比如，在小麥播種過程中，應(yīng)加大對技術(shù)的投入力度，可以采用機(jī)械設(shè)備翻動耕地。此外，還應(yīng)不斷提高灌溉管理水平，為小麥營造健康的水源環(huán)境，確保小麥的健康生長。為了保證土壤肥力，可以采取輪作種植的方式，保護(hù)土壤中的水分和營養(yǎng)物質(zhì)，針對不同的地形采取不同的耕作制度保護(hù)土壤。

6 結(jié)束語

農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，小麥?zhǔn)俏覈恍┑貐^(qū)主要種植的農(nóng)作物之一，種植小麥對促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及提高農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入水平有重要意義。從當(dāng)前的小麥種植情況來看，小麥生產(chǎn)面臨很多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，為了滿足社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們的生活需求，確保小麥的產(chǎn)量和質(zhì)量，應(yīng)加大對小麥常規(guī)育種技術(shù)的研發(fā)力度，不斷優(yōu)化小麥常規(guī)育種技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)小麥的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

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