小麥高產(chǎn)高效育種技術(shù)及新品種培育方法探究

蔡 岳

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所，山西 運(yùn)城 044000）

在小麥育種的過(guò)程中，應(yīng)積極應(yīng)用植物學(xué)、遺傳學(xué)、氣候?qū)W、栽培學(xué)等領(lǐng)域的知識(shí)，并在小麥育種中引入先進(jìn)技術(shù)，達(dá)到小麥新品種的培育目標(biāo)，讓人們的生活需求得到更好的滿(mǎn)足［1］。通常在小麥育種中，應(yīng)防止育種的盲目性和滯后性，保證小麥種植產(chǎn)業(yè)逐步朝著規(guī)?；⒁?guī)范化和系統(tǒng)化方向發(fā)展，使小麥種植逐步達(dá)到高產(chǎn)高效的目標(biāo)。

1 小麥高產(chǎn)高效育種技術(shù)

1.1 小麥提純復(fù)壯技術(shù)

在小麥高產(chǎn)高效育種技術(shù)中，提純復(fù)壯技術(shù)主要體現(xiàn)在以下3 個(gè)方面。

一是3 年3 圃提純法。充分利用單個(gè)植物進(jìn)行選擇、分系比較和混系繁殖。在應(yīng)用3 年3 圃提純方法的過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循提純的流程和相關(guān)要求內(nèi)容，即大田、精選單穗、穗行圃、去雜去劣、穗系圃、去雜去劣、原種圃的提純過(guò)程。

二是2 年2 圃提純法。以3 年3 圃提純法作為基礎(chǔ)，再將分系比較去除，減少“去雜去劣”和“穗系圃”2 個(gè)提純環(huán)節(jié)，讓整個(gè)提純過(guò)程更加簡(jiǎn)單化。

三是穗選法和片選法。穗選法就是根據(jù)品種的生長(zhǎng)特性和自身特征，在小麥蠟熟期到田間選出外形整齊劃一和抗病能力良好的穗和株，根據(jù)翌秋的播種面積和播量來(lái)確定選穗的多少。通常采取的片選法在應(yīng)用時(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單且易操作，可以在收獲小麥種子后留下優(yōu)質(zhì)品種，嚴(yán)格按照選種規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)種子進(jìn)行初劣處理，能夠確保收獲后的小麥整齊一致［2］。采取單獨(dú)收割的方式，并將這些小麥種子進(jìn)行晾曬脫粒處理，最后留出種子備用。

1.2 小麥分子育種技術(shù)

在小麥高產(chǎn)高效育種過(guò)程中，分子生物學(xué)技術(shù)有非常重要的作用。通常小麥分子育種技術(shù)包括分子標(biāo)記作為輔助、分子設(shè)計(jì)方式育種、分析后代選擇。

一是分子標(biāo)記作為輔助。在采用小麥高產(chǎn)高效育種技術(shù)的過(guò)程中采用分子標(biāo)記作為輔助，讓整個(gè)小麥育種過(guò)程呈現(xiàn)出創(chuàng)新性的特征，優(yōu)化小麥生長(zhǎng)過(guò)程，讓小麥能夠擁有良好的生長(zhǎng)環(huán)境［3］。通常采用分子標(biāo)記作為輔助，能夠?qū)⑿←湻N子的DNA 按照不同序列的方式呈現(xiàn)，以便采取個(gè)體化的原則選擇育種目標(biāo)，并巧妙地借助與目標(biāo)性能基因密切關(guān)聯(lián)的分子進(jìn)行有效標(biāo)記。這樣便能夠在相應(yīng)的范圍中更加準(zhǔn)確地判定是否需要進(jìn)一步優(yōu)化目標(biāo)基因，最終為育種技術(shù)找到相對(duì)應(yīng)的模式。

二是分子設(shè)計(jì)方式育種。在小麥高產(chǎn)高效育種技術(shù)的實(shí)施過(guò)程中，采取分子設(shè)計(jì)的方式能夠更好地完成小麥綜合育種工作，以整體生物信息學(xué)作為小麥育種技術(shù)發(fā)展的重要條件，并將小麥的生長(zhǎng)環(huán)境和自身發(fā)展目標(biāo)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，最后對(duì)適合后代選擇及發(fā)育的方案進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，全面優(yōu)化親本選配方式，這樣便能夠更好地實(shí)現(xiàn)作物育種的目標(biāo)［4］。在整個(gè)育種的過(guò)程中，會(huì)充分應(yīng)用生理學(xué)和遺傳學(xué)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，為小麥高產(chǎn)高效育種提供豐富的理論依據(jù)。

三是分析后代選擇。分析后代選擇將會(huì)對(duì)實(shí)際的育種工作和相對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行綜合性研究，并要改進(jìn)傳統(tǒng)的土系選育方法。由于整體雜交優(yōu)勢(shì)和顯性規(guī)律的現(xiàn)實(shí)作用較為明顯，難以將組合水平更好地體現(xiàn)出來(lái)，可以將一些缺陷比較嚴(yán)重的組合淘汰掉，尤其是一些假雜交種，以此選出優(yōu)良的種子，最后進(jìn)行混合脫粒。當(dāng)脫粒過(guò)程結(jié)束之后，其小麥種子則需要根據(jù)自身的生產(chǎn)密度進(jìn)行F2 代栽種，讓其能夠獲得有效分離［5］。F2 則應(yīng)根據(jù)自身的群體表現(xiàn)對(duì)組合進(jìn)行分級(jí)化處理，以此保證選種的有效性，這樣小麥在實(shí)際的培育過(guò)程中，其品種組合到分離時(shí)更加優(yōu)良。

1.3 親本組合方式

關(guān)于親本組合的數(shù)量有2 種觀點(diǎn)。一種是需要更多的親本材料進(jìn)行更復(fù)雜的組合測(cè)試，另一種是進(jìn)行少量精心挑選的測(cè)試。應(yīng)盡可能進(jìn)行原材料組合試驗(yàn)，以增加高質(zhì)量品種生長(zhǎng)的可能性。

隨著品種質(zhì)量的不斷提高，對(duì)育種的要求也將越來(lái)越高。單一雜交方法相對(duì)簡(jiǎn)單，后代的基因型相對(duì)容易分析。然而，由于使用較少的干物質(zhì)，單雜交法也比多雜交法小，因此在實(shí)現(xiàn)繁殖目標(biāo)方面可能相對(duì)較弱。有許多親本材料用于再次試驗(yàn)，有許多組合可以實(shí)現(xiàn)，可能會(huì)有更多結(jié)果。然而，在下一項(xiàng)研究中使用成品作為原料來(lái)分析其基因型將非常困難。因此在特定的原材料組合中，有必要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。如果單交叉法可以達(dá)到目標(biāo)，不要使用雙交叉法；如果單交叉法不能滿(mǎn)足試驗(yàn)條件，也應(yīng)使用雙交叉法。

2 小麥新品種培育方法

隨著當(dāng)前對(duì)小麥高產(chǎn)栽培技術(shù)的要求不斷提升，要積極創(chuàng)新小麥新品種培育方法，提高小麥種子的質(zhì)量，為后續(xù)小麥種植經(jīng)濟(jì)效益的提升奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.1 利用二系法雜交小麥技術(shù)，確立小麥培育方向

《關(guān)于加快推進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)作物種業(yè)發(fā)展的意見(jiàn)》中，明確提出了必須堅(jiān)持產(chǎn)學(xué)研結(jié)合。在小麥新品種的培育過(guò)程中，必須堅(jiān)持以市場(chǎng)發(fā)展需求為導(dǎo)向，全面采用風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)的農(nóng)作物種業(yè)科技創(chuàng)新模式。通過(guò)將二系法雜交小麥技術(shù)應(yīng)用到小麥新品種的培育過(guò)程中，能夠保證小麥新品種資源具有較強(qiáng)的抗病能力，保證水肥利用的高效性，為后續(xù)小麥種植達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)增收的目標(biāo)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

同時(shí)，在應(yīng)用二系法雜交小麥技術(shù)的過(guò)程中，還應(yīng)對(duì)小麥的整個(gè)種植過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，明確小麥育種的發(fā)展方向，這樣才能夠更好地實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)育種、優(yōu)質(zhì)育種和綜合抗病育種的目標(biāo)。

2.2 結(jié)合實(shí)際情況，科學(xué)培育高產(chǎn)品種

通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)種植者目前的品種進(jìn)行深入研究得出結(jié)論，一般種植者更喜歡大穗品種，然而該品種成穗數(shù)量相對(duì)較少，即使其生長(zhǎng)能夠滿(mǎn)足種植者的需求，也很難實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率和生產(chǎn)力的目標(biāo)。小麥遺傳學(xué)和育種領(lǐng)域的相關(guān)行業(yè)專(zhuān)家和科學(xué)家通過(guò)研究，逐漸培育出濟(jì)麥5198 矮稈大穗小麥品種，這是一種具有穗粒數(shù)52 粒、粒重50 g、株高比濟(jì)麥22 矮5～10 cm 的小麥品種，具有較強(qiáng)的抗倒伏能力，高產(chǎn)性良好，這樣便能夠有效突破大穗品種在高產(chǎn)方面的研究瓶頸［6］。

在進(jìn)行小麥新品種培育試驗(yàn)的過(guò)程中，如果出現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)天氣，一旦風(fēng)力達(dá)到了8 級(jí)以上，整個(gè)試驗(yàn)田中的其他小麥品種很容易出現(xiàn)倒伏，但是濟(jì)麥5198 在試驗(yàn)的過(guò)程中并不會(huì)發(fā)生倒伏，這樣便為小麥實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)增收和高效生產(chǎn)提供重要的保障。此外，在培育濟(jì)麥5198 矮稈大穗小麥品種時(shí)，應(yīng)盡量培養(yǎng)具有較強(qiáng)抗凍害性能和倒春寒抗逆性能的品種。同時(shí)，濟(jì)麥5198 在培育的過(guò)程中進(jìn)行了多次評(píng)測(cè)驗(yàn)收，保證小麥品種具有較強(qiáng)抵抗自然災(zāi)害的能力，從而保證后續(xù)收割的小麥能夠滿(mǎn)足強(qiáng)筋的品質(zhì)要求，保證面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間在10 min 以上，可用作面條和饅頭加工。

目前，濟(jì)麥5198 雖然能夠?qū)崿F(xiàn)高產(chǎn)的目標(biāo)，但該品種在產(chǎn)量方面的上升空間較大。小麥品種的特點(diǎn)是均質(zhì)化，越來(lái)越多的高產(chǎn)小麥品種能夠滿(mǎn)足人們的日常需求，大幅度提升了小麥的生產(chǎn)質(zhì)量。同時(shí)，堅(jiān)持從市場(chǎng)需求的角度研發(fā)大穗、矮稈、抗病抗逆性能強(qiáng)的小麥品種，如濟(jì)麥38、濟(jì)麥40、濟(jì)麥5198、濟(jì)麥5022，打造出優(yōu)質(zhì)的小麥產(chǎn)業(yè)品牌。合理運(yùn)用創(chuàng)新育種理念，更好地滿(mǎn)足小麥高產(chǎn)的需求。

2.3 立足多元發(fā)展需求，創(chuàng)新品種選育方法

在小麥種植的過(guò)程中，品種的選擇是提升小麥單產(chǎn)和保障總產(chǎn)值的關(guān)鍵因素。因此，通過(guò)將小麥生長(zhǎng)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展密切整合，再采取針對(duì)性的措施來(lái)有效解決小麥生產(chǎn)的技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)小麥基因遺傳改良技術(shù)有一個(gè)全面的認(rèn)知和了解，并通過(guò)積極引入先進(jìn)技術(shù)來(lái)提高小麥的單產(chǎn)。同時(shí)，將“十三五”規(guī)劃條例作為主要標(biāo)準(zhǔn)，保證小麥產(chǎn)業(yè)管理機(jī)制的合理性和科學(xué)性，優(yōu)化資源配置，協(xié)同多個(gè)專(zhuān)業(yè)和多個(gè)組織攻堅(jiān)克難，從而為小麥高產(chǎn)高效新品種培育提供重要的技術(shù)支撐。

一是培育超高產(chǎn)小麥品種。通過(guò)將現(xiàn)代生物育種和高產(chǎn)高效育種技術(shù)相結(jié)合，再制訂完善的超高產(chǎn)小麥育種體系，有效突破當(dāng)前小麥品種在遺傳方面薄弱、超高產(chǎn)小麥育種技術(shù)滯后等方面的發(fā)展難題，并緊密結(jié)合市場(chǎng)需求，保證培育出的高產(chǎn)高效小麥新品種具有品質(zhì)上乘的特點(diǎn)、較強(qiáng)的抵抗病害和自然災(zāi)害的能力，能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)小麥高產(chǎn)高效生產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二是選育優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種。以?xún)?yōu)質(zhì)育種技術(shù)作為重要的前提條件，并積極引入國(guó)內(nèi)外優(yōu)質(zhì)的小麥品種資源，以此豐富小麥高產(chǎn)高效育種基因基礎(chǔ)。同時(shí)，加大小麥高產(chǎn)高效育種技術(shù)的研究力度，這樣便能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)小麥產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展提供重要的育種理論基礎(chǔ)。

三是選擇節(jié)水型品種。通常高產(chǎn)高效的小麥品種不但抗逆性較強(qiáng)，能夠在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行推廣使用，而且還具有較強(qiáng)的水肥吸收能力。因此，在小麥新品種的培育過(guò)程中，可充分利用先進(jìn)的技術(shù)手段研究具有較強(qiáng)抗旱能力和節(jié)水能力的小麥品種，比如魯麥21、煙農(nóng)19 等。

四是選育旱地小麥品種。全面結(jié)合不同地區(qū)的小麥產(chǎn)量和高目標(biāo)需求，對(duì)抗旱小麥品種進(jìn)行深入的理論研究，以提高干小麥品種的發(fā)展?jié)摿涂购颠m應(yīng)能力。高產(chǎn)、高抗性繁殖小麥應(yīng)注意生產(chǎn)環(huán)境的適應(yīng)性，即品種對(duì)光、溫度、肥料、水和其他環(huán)境因素的反應(yīng)特性。一般來(lái)說(shuō)，反應(yīng)越慢，品種的適應(yīng)性越強(qiáng)。在選擇親本材料的過(guò)程中，可以選擇種植面積大、在當(dāng)?shù)剡m應(yīng)性強(qiáng)的品種，然后進(jìn)行多種組合，不斷發(fā)揮出親本材料的優(yōu)勢(shì)，消除其劣勢(shì)，對(duì)提升小麥栽培的經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。

2.4 創(chuàng)新栽培技術(shù)，規(guī)范小麥產(chǎn)業(yè)管理

在當(dāng)前小麥新品種的培育過(guò)程中，需創(chuàng)新栽培技術(shù)，規(guī)范小麥產(chǎn)業(yè)管理。

一是選擇優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)小麥品種。根據(jù)各個(gè)地區(qū)的實(shí)際情況，合理設(shè)計(jì)區(qū)域農(nóng)田種植試驗(yàn)與示范區(qū)，統(tǒng)籌結(jié)合當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)條件、土壤和氣候等條件選擇單株生產(chǎn)效能高和發(fā)展?jié)摿Υ?、具有良好的抗倒性、抗病性、抗逆性，以及較強(qiáng)光合能力的優(yōu)質(zhì)小麥品種。

二是耕層優(yōu)化。采取秸稈還田措施，讓小麥育種過(guò)程更加規(guī)范化。同時(shí)，一些地區(qū)針對(duì)麥田長(zhǎng)時(shí)間使用機(jī)械淺旋耕的方式，很容易導(dǎo)致耕層變淺和結(jié)構(gòu)出現(xiàn)劣化的情況，所以便需要采取秸稈還田的方式。如果在種植小麥之前栽培玉米，需要在玉米秸稈還田的過(guò)程中使用機(jī)械設(shè)備將其進(jìn)行粉碎處理，并需要保證操作1～2 遍，讓玉米秸稈的長(zhǎng)度保持在5 cm 左右即可［7］。

三是在耕作技術(shù)創(chuàng)新的過(guò)程中，可優(yōu)化耕、松、耙、壓等相關(guān)工序，讓耕層結(jié)構(gòu)更加合理化。

四是優(yōu)化栽培技術(shù)。在小麥高產(chǎn)高效栽培的過(guò)程中采取肥水管理措施，能夠有效避免小麥在生長(zhǎng)的過(guò)程中因缺水或者干旱而生長(zhǎng)緩慢。因此，通過(guò)加強(qiáng)小麥在栽培過(guò)程中的節(jié)水穩(wěn)產(chǎn)耕作、秸稈還田、播種、栽培和對(duì)控釋肥、保水劑等方面的管理，能夠更好地滿(mǎn)足小麥在各個(gè)生長(zhǎng)階段中的養(yǎng)分需求，切實(shí)增強(qiáng)小麥的抗旱能力，從而讓小麥栽培真正實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目標(biāo)。同時(shí)，按照基因組合原理，培育小麥新品種。將優(yōu)良的性狀從不同種子資源的不良性狀中分離出來(lái)，再將不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中到個(gè)體上，充分利用基因分離的原理，這樣便能夠從高稈小麥中分離出具有較強(qiáng)抗倒伏能力的矮稈小麥品種。合理按照基因重組的方式將小麥中高稈抗銹病和矮稈不抗銹病的2 種性狀集中起來(lái)，這樣便能夠培育出具有較強(qiáng)抗病性能的矮稈優(yōu)良小麥品種。

3 結(jié)束語(yǔ)

立足于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的角度分析在小麥生長(zhǎng)過(guò)程中所面臨的問(wèn)題，對(duì)小麥高產(chǎn)高效培育方法進(jìn)行深入探究，不斷創(chuàng)新小麥高產(chǎn)栽培技術(shù)，能夠有效增強(qiáng)小麥種植的生命力。小麥栽培人員通過(guò)充分應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，積極在小麥育種方面進(jìn)行高產(chǎn)、高抗方面的研究和分析，合理地將轉(zhuǎn)基因技術(shù)、染色體工程培育技術(shù)、分子標(biāo)記、輔助選擇技術(shù)等創(chuàng)新培育技術(shù)應(yīng)用到小麥新品種培育的過(guò)程中，能夠有效保證小麥育種的質(zhì)量，為后續(xù)小麥栽培實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高質(zhì)的目標(biāo)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。