基于遺傳育種的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)小麥品種選育研究

宋 鵬

（博野縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村和水利局，河北 博野 071300）

1 ?前言

小麥?zhǔn)侨蜃钪匾募Z食作物之一，被廣泛種植于世界各地。據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織統(tǒng)計(jì)，全球小麥產(chǎn)量占所有糧食產(chǎn)量的20%以上，是人類主要的食品來源之一。然而，由于氣候變化、土地資源減少以及人口增長等因素的影響，小麥的生產(chǎn)面臨著巨大的壓力。因此，研究和選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的小麥品種已成為解決全球糧食安全問題的重要途徑。小麥品種選育是通過對小麥的遺傳變異進(jìn)行人工選擇，培育具有良好品質(zhì)和高產(chǎn)量的新品種。傳統(tǒng)的小麥品種選育方法需要長時間的繁殖和選擇過程，成本高、效率低，難以適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需求。而基于遺傳育種的小麥品種選育方法，通過對小麥的基因組進(jìn)行深入研究，快速篩選出適合育種的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)親本材料，并利用遺傳交配和選擇等方法進(jìn)行育種，大大提高了育種效率和品質(zhì)。

2 ?小麥遺傳資源的收集與分析

小麥作為人類重要的糧食作物之一，具有豐富的遺傳資源，包括野生近緣種、野生種和栽培種等。這些遺傳資源不僅能夠?yàn)樾←溒贩N選育提供重要的材料和基礎(chǔ)，還對小麥遺傳學(xué)和進(jìn)化研究提供了重要的參考。

2.1 小麥遺傳資源的種類和特點(diǎn)

小麥的遺傳資源主要包括以下幾類：（1）野生近緣種：小麥的野生近緣種主要包括千粒麥草、弱麥草等，這些近緣種與小麥栽培種有著較為密切的親緣關(guān)系，具有重要的基因來源和生態(tài)環(huán)境適應(yīng)性特征；（2）野生種：小麥的野生種主要包括了短柄小麥、軟麥草等，這些野生種相對于栽培種而言，更具有耐逆性、耐病性、抗逆性等重要的特點(diǎn)，對小麥的品種改良具有重要的基礎(chǔ)作用；（3）栽培種：小麥的栽培種類包括了多個品種和亞種，這些品種和亞種在多個方面具有重要的生產(chǎn)性狀和特點(diǎn)，如產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆性等。

以上三類遺傳資源均具有不同的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，對小麥品種選育和遺傳研究具有重要的參考價值。

2.2 小麥遺傳資源收集的方法

小麥遺傳資源的收集可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)，其中包括：（1）野外采集：在小麥分布的不同區(qū)域進(jìn)行野外采集，收集不同品種和亞種的遺傳資源，是最常見的收集方式；（2）科研機(jī)構(gòu)交流：通過與國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)的交流和合作，可以獲得大量的小麥遺傳資源，包括基因型和表型數(shù)據(jù)；（3）品種鑒定和篩選：通過小麥品種鑒定和篩選，可以獲得多個優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的小麥品種，成為小麥品種選育的重要親本材料。

以上三種方法可以單獨(dú)使用或結(jié)合使用。在進(jìn)行小麥遺傳資源收集時，應(yīng)該遵循以下原則：（1）收集來源廣泛：應(yīng)該在不同的生態(tài)環(huán)境和地理位置中進(jìn)行采集，以獲得多樣化的小麥遺傳資源；（2）收集材料多樣化：應(yīng)該收集不同種類、亞種、品種和野生種的小麥遺傳資源，以提高收集的代表性和多樣性；（3）收集材料合法化：應(yīng)該遵守國家和國際法律法規(guī)，在收集過程中獲得相關(guān)機(jī)構(gòu)的許可，并盡可能避免破壞生態(tài)環(huán)境。

2.3 小麥遺傳資源分析的方法和技術(shù)

小麥遺傳資源分析的方法和技術(shù)包括：（1）分子標(biāo)記技術(shù)：通過分析小麥的DNA序列，利用PCR擴(kuò)增技術(shù)和其他分子生物學(xué)技術(shù)，建立小麥的分子標(biāo)記圖譜和遺傳圖譜，以分析小麥的遺傳結(jié)構(gòu)和變異情況；（2）表型分析技術(shù)：通過對小麥品種的生長發(fā)育、形態(tài)特征、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量等進(jìn)行系統(tǒng)觀測和分析，以了解小麥的表型特征和性狀表現(xiàn)規(guī)律；（3）組學(xué)技術(shù)：包括轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等技術(shù)，可以分析小麥的基因表達(dá)、蛋白質(zhì)組成和代謝物組成，以深入了解小麥的分子機(jī)制和生物過程。

以上分析技術(shù)可以相互結(jié)合，為小麥遺傳資源的分析提供更加全面、深入的視角和方法。在小麥遺傳資源的分析過程中，應(yīng)該考慮以下因素：（1）樣本數(shù)量和代表性：應(yīng)該選擇足夠多樣和代表性的樣本進(jìn)行分析，以盡可能準(zhǔn)確地了解小麥的遺傳特征和表型性狀；（2）數(shù)據(jù)質(zhì)量和可靠性：應(yīng)該確保分析數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性，避免數(shù)據(jù)誤差和偏差對研究結(jié)果產(chǎn)生影響；（3）數(shù)據(jù)共享和開放：應(yīng)該遵循科學(xué)研究的公正性和開放性原則，分享和共享分析結(jié)果和數(shù)據(jù)資源，促進(jìn)小麥遺傳資源研究的交流和合作。

3 ?遺傳育種方法在小麥品種選育中的應(yīng)用

3.1 小麥品種選育的傳統(tǒng)方法

小麥品種選育的傳統(tǒng)方法主要采用選擇育種和雜交育種相結(jié)合的方法，通過長期的人工選擇和育種，逐步選出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性強(qiáng)的小麥品種。傳統(tǒng)方法雖然取得了不錯的成果，但也存在一些問題，如耗時、費(fèi)力、效果受制于自然環(huán)境等。

3.2 遺傳交配和選擇等遺傳育種方法

遺傳交配和選擇是遺傳育種方法的核心，通過對小麥自然群體的選擇、配對和群體隔離等措施，實(shí)現(xiàn)小麥品種的遺傳改良。遺傳交配和選擇的主要流程包括：優(yōu)良親本的篩選、配對、后代的選擇和自交等。

3.3 基于分子標(biāo)記輔助選擇的小麥品種選育方法

分子標(biāo)記輔助選擇是利用分子標(biāo)記技術(shù)篩選出具有優(yōu)良性狀的個體，從而實(shí)現(xiàn)小麥品種選育的一種方法。該方法主要分為標(biāo)記輔助選擇和標(biāo)記輔助背景選擇兩種。在標(biāo)記輔助選擇中，先通過分子標(biāo)記技術(shù)篩選出具有目標(biāo)基因的個體，再進(jìn)行后代選擇和鑒定，最終選育出具有優(yōu)良性狀的小麥品種[4]。在標(biāo)記輔助背景選擇中，通過分子標(biāo)記技術(shù)對小麥種質(zhì)資源進(jìn)行鑒定和分析，篩選出與目標(biāo)性狀緊密相關(guān)的分子標(biāo)記，然后結(jié)合品種的表型數(shù)據(jù)和遺傳背景信息，選育出具有優(yōu)良性狀的小麥品種。

總之，基于遺傳育種方法的小麥品種選育在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了小麥品種的快速改良和選育，為滿足不斷增長的人類糧食需求做出了重要貢獻(xiàn)。

4 ?基于遺傳育種的小麥品種選育研究的案例

隨著遺傳育種技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的基于遺傳育種的小麥品種得以育成并廣泛推廣。以下是一些成功的案例：

4.1 小麥新品種育成

4.1.1 安豐一號

安豐一號是利用遺傳育種技術(shù)培育出的小麥新品種。該品種具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病性強(qiáng)等特點(diǎn)，其籽粒重量比普通小麥品種增加了15%，單株產(chǎn)量比普通品種增加了30%左右。同時，安豐一號的品質(zhì)也得到了很好的保證，其蛋白質(zhì)含量高達(dá)14.2%[5]。

4.1.2 長粒146

長粒146是在遺傳育種的基礎(chǔ)上培育出的小麥新品種。該品種具有優(yōu)良的品質(zhì)和抗逆性，適應(yīng)性廣泛，適合種植于不同的氣候和土壤條件下。長粒146的籽粒長度比傳統(tǒng)小麥品種增加了30%，同時還具有較高的蛋白質(zhì)含量和抗病性。

4.2 新品種產(chǎn)量和品質(zhì)的優(yōu)勢與傳統(tǒng)品種的對比

4.2.1 安豐一號

安豐一號與傳統(tǒng)小麥品種相比，其單株產(chǎn)量提高了30%左右，同時保持了較高的蛋白質(zhì)含量和優(yōu)良的品質(zhì)。安豐一號的優(yōu)勢在于其籽粒重量的提高，從而使得其單株產(chǎn)量得到了大幅提升。

4.2.2 長粒146

長粒146相比傳統(tǒng)小麥品種，在產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆性等方面都有明顯的優(yōu)勢。其籽粒長度比傳統(tǒng)小麥品種增加了30%，同時還具有較高的蛋白質(zhì)含量和抗病性。這些優(yōu)點(diǎn)使得長粒146成了一個理想的種植品種，能夠更好地適應(yīng)不同的環(huán)境和市場需求。

總的來說，基于遺傳育種的小麥品種選育研究取得了顯著的成果，育出了多個具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性等優(yōu)點(diǎn)的新品種，為我國小麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。

5 ?基于遺傳育種的小麥品種選育方法的優(yōu)勢和不足

小麥?zhǔn)鞘澜缟献钪匾募Z食作物之一，而小麥的遺傳育種技術(shù)在小麥品種選育中扮演著至關(guān)重要的角色。

5.1 基于遺傳育種的小麥品種選育方法的優(yōu)勢

（1）速度快：遺傳育種方法可以在較短時間內(nèi)對大量種質(zhì)資源進(jìn)行篩選和選擇，提高了選育效率，節(jié)省了選育時間。

（2）精準(zhǔn)性高：利用分子標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行選擇，可以快速地篩選出所需基因，減少了育種過程中的誤差和不確定性，提高了選育的精準(zhǔn)性。

（3）可塑性強(qiáng)：基于遺傳育種的小麥品種選育方法可以根據(jù)不同的選育目標(biāo)和環(huán)境條件進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，具有一定的可塑性。

（4）多種方法可結(jié)合：遺傳育種方法可以和其他選育方法如生理生化、分子生物學(xué)等結(jié)合使用，提高了選育效果。

5.2 基于遺傳育種的小麥品種選育方法的不足和挑戰(zhàn)

（1）技術(shù)門檻高：基于遺傳育種的小麥品種選育方法需要較高的技術(shù)和設(shè)備支持，需要專業(yè)的技術(shù)人才和較高的經(jīng)費(fèi)投入。

（2）需要大量的種質(zhì)資源：基于遺傳育種的小麥品種選育需要大量的種質(zhì)資源作為基礎(chǔ)材料，而且種質(zhì)資源需要來自不同的地區(qū)和環(huán)境，保證遺傳多樣性。

（3）育種目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)：小麥品種的選育目標(biāo)涉及多個性狀，如產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等，而不同性狀之間存在復(fù)雜的遺傳關(guān)系，實(shí)現(xiàn)多種性狀的協(xié)同進(jìn)步是一個難題。

（4）潛在的遺傳污染：基于遺傳育種的小麥品種選育方法可能會引起遺傳污染，導(dǎo)致基因污染或品質(zhì)下降等問題，對環(huán)境和生態(tài)造成潛在威脅。

綜上所述，基于遺傳育種的小麥品種選育方法在提高選育效率和育種速度方面具有明顯優(yōu)勢，但也存在技術(shù)門檻高、種質(zhì)資源需求大、育種目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)和潛在遺傳污染等不足和挑戰(zhàn)。針對這些問題，可以通過加強(qiáng)科研人員的培養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)建設(shè)，提高技術(shù)和設(shè)備的水平和使用效率，積極收集和保護(hù)優(yōu)質(zhì)的種質(zhì)資源，并開發(fā)和應(yīng)用高效的分子標(biāo)記和基因編輯等技術(shù)手段，以提高遺傳育種的效率和精度，同時加強(qiáng)監(jiān)管和管理，以避免遺傳污染和其他不良影響。這樣可以更好地推動小麥品種選育技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為全球糧食生產(chǎn)和安全做出更大的貢獻(xiàn)。

6 ?未來展望和思考

6.1 基于遺傳育種的小麥品種選育的未來發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)

隨著生物技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，基于遺傳育種的小麥品種選育將面臨新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。未來，基于遺傳育種的小麥品種選育的發(fā)展趨勢可能包括以下幾個方面：

6.1.1 深化遺傳育種技術(shù)的應(yīng)用

未來的小麥品種選育將更加注重遺傳育種技術(shù)的應(yīng)用。在傳統(tǒng)的遺傳育種方法的基礎(chǔ)上，將繼續(xù)深化分子標(biāo)記輔助選擇和基因編輯等新技術(shù)的應(yīng)用，提高小麥品種選育的效率和準(zhǔn)確性。

6.1.2 加強(qiáng)小麥種質(zhì)資源的保護(hù)和利用

小麥種質(zhì)資源的保護(hù)和利用是基于遺傳育種的小麥品種選育的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。未來，將加強(qiáng)小麥種質(zhì)資源的收集、鑒定、分類和存儲，提高小麥種質(zhì)資源的利用效率和保護(hù)水平。

6.1.3 加強(qiáng)國際合作和技術(shù)交流

小麥品種選育的發(fā)展需要國際合作和技術(shù)交流的支持。未來，將加強(qiáng)國際合作和技術(shù)交流，推動小麥品種選育的國際化和標(biāo)準(zhǔn)化，共同應(yīng)對全球變化和糧食安全挑戰(zhàn)。

6.2 如何進(jìn)一步提高小麥品種選育的效率和質(zhì)量

基于遺傳育種的小麥品種選育的發(fā)展離不開對效率和質(zhì)量的追求。為了進(jìn)一步提高小麥品種選育的效率和質(zhì)量，可以從以下幾個方面入手：

6.2.1 加強(qiáng)多學(xué)科交叉融合

小麥品種選育需要多學(xué)科交叉融合的支持，包括生物學(xué)、信息學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、生態(tài)學(xué)等多個領(lǐng)域。未來，將加強(qiáng)多學(xué)科交叉融合，提高小麥品種選育的整體水平。

6.2.2 推廣開源技術(shù)和共享數(shù)據(jù)

開源技術(shù)和共享數(shù)據(jù)是推動小麥品種選育的關(guān)鍵。未來，將加強(qiáng)開源技術(shù)和共享數(shù)據(jù)的推廣，推動小麥品種選育的信息化和數(shù)字化發(fā)展。

6.2.3 加強(qiáng)科技成果

在未來，小麥品種選育將更加注重科技成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，加強(qiáng)科技成果轉(zhuǎn)化是提高小麥品種選育效率和質(zhì)量的關(guān)鍵。

7 ?結(jié)語

小麥?zhǔn)侨蜃钪匾募Z食作物之一，對于解決世界糧食安全和發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)具有重要意義?；谶z傳育種的小麥品種選育是推動小麥生產(chǎn)和發(fā)展的重要手段，也是實(shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)、高效、高質(zhì)量生產(chǎn)的重要途徑之一。本文通過對小麥遺傳育種方法、小麥品種選育案例、優(yōu)勢和不足以及未來展望的探討，可以看出小麥遺傳育種在小麥品種選育中具有很大的優(yōu)勢和潛力，同時也存在一些挑戰(zhàn)和不足之處。為了進(jìn)一步提高小麥品種選育的效率和質(zhì)量，需要加強(qiáng)科技成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，深入開展小麥種質(zhì)資源的收集和分析，創(chuàng)新小麥遺傳育種方法和技術(shù)，探索和培育適應(yīng)不同環(huán)境的小麥新品種，推廣和普及優(yōu)良品種，增強(qiáng)小麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和競爭力。