牧草種質(zhì)資源與育種研究概況

方媛

摘 要：該文介紹了牧草種質(zhì)資源、育種現(xiàn)狀及育種技術(shù)，分析了牧草育種過(guò)程中存在的問(wèn)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(chǎn)量與質(zhì)量，滿足高質(zhì)量肉蛋奶生產(chǎn)的需求。

關(guān)鍵詞：牧草;種質(zhì)資源;育種;質(zhì)量

中圖分類號(hào) S54? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）20-0026-02

近年來(lái)，隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)高品質(zhì)的肉、蛋、奶等高蛋白食品的需求日益增加。而放牧所生產(chǎn)的肉奶食品已無(wú)法滿足人們的生活需求，這就導(dǎo)致需要優(yōu)質(zhì)飼料的供應(yīng)來(lái)滿足和提高肉奶的供應(yīng)需求及品質(zhì)。基于此，中央一號(hào)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(jié)合模式試點(diǎn)，促進(jìn)糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、草飼料三元種植結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)發(fā)展。

發(fā)展草牧業(yè)的基礎(chǔ)性工作就是開展牧草育種，而優(yōu)良的牧草品種是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展重要的生產(chǎn)資料。優(yōu)良的牧草不僅可以保障穩(wěn)定的產(chǎn)量輸出，也是生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的肉蛋奶等高質(zhì)量食品的重要保障。但我國(guó)牧草育種工作起步較晚，與先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在相當(dāng)大的差距。因此，只有通過(guò)種植牧草飼料來(lái)改變精飼料短缺的現(xiàn)狀，才有利于符合我國(guó)國(guó)情的養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展[1]。

1 牧草種質(zhì)資源與育種研究現(xiàn)狀

草業(yè)的發(fā)展必須建立在牧草育種工作的基礎(chǔ)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(dāng)前，牧草的研究主要有種質(zhì)資源和育種2個(gè)方面。在現(xiàn)有牧草的基礎(chǔ)上開展種質(zhì)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(gè)強(qiáng)大的遺傳資源后備力量。再者，從生物多樣性方面來(lái)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(zhì)資源的研究是牧草育種的基礎(chǔ)，我國(guó)目前收集的牧草種質(zhì)資源已保存2.8萬(wàn)份，數(shù)量雖然可觀，但是鑒于我國(guó)草地類型多樣性，主要及珍貴的種質(zhì)資源嚴(yán)重不足，無(wú)法滿足當(dāng)代草牧業(yè)的快速發(fā)展。中國(guó)農(nóng)科院草原研究所主辦的中國(guó)牧草種質(zhì)資源信息網(wǎng)中，牧草種質(zhì)資源記錄數(shù)據(jù)為9889份，分屬50科273屬658種。而美國(guó)目前收集保存的牧草及草坪草種質(zhì)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(zhì)材料超過(guò)15000份。可見，我國(guó)收集保存的種質(zhì)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(guò)物理、化學(xué)、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(qiáng)有力的保障[3]。

自20世紀(jì)50年代以來(lái)，經(jīng)過(guò)我國(guó)牧草專業(yè)育種專家的常年堅(jiān)持，牧草育種已經(jīng)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(shù)新手段來(lái)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(yīng)用，既為育種工作創(chuàng)造了良好的開端，也為我國(guó)草牧業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。但由于育種周期較慢，且我國(guó)牧草育種工作存在起步晚、基礎(chǔ)差等問(wèn)題，在育成的品種中，其產(chǎn)量以及質(zhì)量尚不能與歐美發(fā)達(dá)國(guó)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(yīng)用育種新技術(shù)，力爭(zhēng)培育高質(zhì)量的牧草新品種，推動(dòng)糧改飼快速發(fā)展。

2 牧草育種技術(shù)

2.1 常規(guī)育種 在常規(guī)牧草育種方面，我國(guó)牧草育種專家通過(guò)選擇合適的親本進(jìn)行雜交，在后代中通過(guò)單株選擇、混合選擇、集團(tuán)選擇或輪回選擇等多種選擇技術(shù)，培育出目標(biāo)性狀超過(guò)雙親的牧草新品種。雜交育成品種在國(guó)內(nèi)牧草審定品種中比例較大，主要包括種內(nèi)雜交和種間雜交。種內(nèi)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(dāng)前，我國(guó)通過(guò)傳統(tǒng)育種結(jié)合其他方法形成的紫花苜蓿品種有吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育的公農(nóng)號(hào)，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)的甘農(nóng)號(hào)，內(nèi)蒙農(nóng)業(yè)大學(xué)的草原號(hào)，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)的新牧號(hào)以及中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)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(chǔ)的育種方法，在未來(lái)仍然是育種的主要主導(dǎo)方式，但是常規(guī)育種表現(xiàn)出來(lái)的缺點(diǎn)也立竿見影，不僅耗時(shí)長(zhǎng)，而且常常是后代產(chǎn)出比親本優(yōu)良的性狀比率較低，品種更換周期較長(zhǎng)，其產(chǎn)值無(wú)法滿足當(dāng)代我國(guó)多類型地理氣候和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。

2.2 航天誘變育種 航天誘變育種技術(shù)是近年來(lái)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(zhì)品種，利用航天技術(shù)開展空間誘變育種實(shí)驗(yàn)，通過(guò)太空輻射、微重力、高真空、強(qiáng)地磁等環(huán)境因素進(jìn)行誘導(dǎo)基因突變，從而產(chǎn)生優(yōu)良性狀表現(xiàn)，再在地面進(jìn)行種植選育新品種。我國(guó)牧草航天育種實(shí)驗(yàn)起步較晚，1992年紫花苜蓿和無(wú)芒雀麥率先開始，2014年航苜1號(hào)紫花苜蓿問(wèn)世，以“牧草之王”著稱，該品種豐產(chǎn)性狀突出，品質(zhì)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(chǎn)量品質(zhì)和抗性等優(yōu)勢(shì)，已成為快速培育作物優(yōu)良品種的有效途徑之一，未來(lái)將有廣闊的發(fā)展應(yīng)用空間[4]。但航空育種成本較高，需依托可返回的太空艙，機(jī)會(huì)可遇不可求。

2.3 生物技術(shù)育種 牧草生物技術(shù)育種方法主要有組織培養(yǎng)技術(shù)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?yàn)檫m用的外植體相對(duì)比較單一。外植體類型主要有幼穗、原生質(zhì)體以及懸浮細(xì)胞等。這些外植體不僅取材難度大，而且還會(huì)受到季節(jié)的限制，常出現(xiàn)材料供應(yīng)不足的問(wèn)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(xì)胞懸浮培養(yǎng)以及原生質(zhì)體培養(yǎng)等[5]。牧草基因工程技術(shù)在我國(guó)相對(duì)不夠成熟，所以運(yùn)用不多。基因工程主要是有針對(duì)性地將功能基因?qū)胧荏w，進(jìn)而得到轉(zhuǎn)基因植物。轉(zhuǎn)基因植物繼承了優(yōu)良牧草的特性，在抗逆性方面表現(xiàn)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(zhuǎn)化。通過(guò)直接的基因轉(zhuǎn)移以及農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化2種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。前者包括原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化、電極法以及基因槍法等，建立了相對(duì)遺傳基因轉(zhuǎn)化體系[5]。再者，基因工程也會(huì)多牧草的品質(zhì)與產(chǎn)量產(chǎn)生改良作用[6，7]。

3 牧草育種存在的問(wèn)題