現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中小麥常規(guī)育種與分子育種相結(jié)合的研究

陳建功

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，農(nóng)業(yè)技術(shù)日益更新，促使小麥育種技術(shù)更加成熟。文章分析了常規(guī)育種與分子育種的類型、原理以及含義，闡述了將小麥常規(guī)育種與分子育種相結(jié)合的優(yōu)化路徑，以期為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；常規(guī)育種；分子育種

文章編號：1005-2690（2023）15-0032-03 ? ? ? 中國圖書分類號：S512.1 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

小麥?zhǔn)俏覈饕募Z食作物之一，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要地位。在小麥生產(chǎn)過程中，產(chǎn)量能否達(dá)到豐產(chǎn)指標(biāo)、品質(zhì)是否優(yōu)良、是否具有較強(qiáng)的抗病蟲害能力等是種植人員需要考慮的重要問題。常規(guī)育種與分子育種均有優(yōu)缺點(diǎn)，只有將二者深度結(jié)合，才能研發(fā)出更加優(yōu)良的小麥品種，推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。

1 小麥常規(guī)育種

常規(guī)育種是一種非常普遍的小麥育種方式，在國際上廣泛應(yīng)用，成果比較顯著。常規(guī)育種可以改良眾多基因控制的多個性狀，不斷擴(kuò)大其變異范圍，有助于提高農(nóng)作物品種的創(chuàng)新性。其主要是通過交換普通小麥的基因，形成一種新品種。需要注意的是，這種交換重組本身存在缺陷性，例如小麥本身具有病害抗性基因。因此，相關(guān)人員需要不斷引進(jìn)新的基因，最大程度滿足生產(chǎn)需要[1]。

我國小麥種植歷史悠久，常規(guī)育種發(fā)展較早，應(yīng)用廣泛。采用常規(guī)育種方式時，整個培育過程無需人工介入，也不需要對不同品種進(jìn)行隔離處理，只需改善育種環(huán)境即可。培育出優(yōu)質(zhì)的小麥品種后，可以采取雜交的方法，將不同品種表現(xiàn)出眾的基因直接傳遞給品相較差的小麥品種，改善小麥的品質(zhì)，提高小麥產(chǎn)量。但是，基因交換過程中會存在一些不可控因素，對基因交換過程帶來不良影響，進(jìn)而出現(xiàn)配種失敗的情況。為了避免這種情況發(fā)生，在運(yùn)用常規(guī)育種方法時，應(yīng)事先考慮母本小麥品種的質(zhì)量。只有選擇質(zhì)量優(yōu)良的母本，才能培育出優(yōu)質(zhì)的品種，改變小麥品種的遺傳基因[2]。

2 小麥分子育種技術(shù)

分子育種即基因工程育種，是將分子生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于育種中，在分子水平上進(jìn)行育種。通常包括分子標(biāo)記輔助育種和遺傳修飾育種（轉(zhuǎn)基因育種） [3]。分子育種最為明顯的優(yōu)勢是優(yōu)良基因的傳遞和轉(zhuǎn)移，即在遺傳過程中，一些好的遺傳特性會直接傳遞給品質(zhì)較差的小麥品種，品質(zhì)較差的小麥品種接收到優(yōu)良的遺傳基因之后，可以將這一特性一直保持下去。其基本原理是通過應(yīng)用生物技術(shù)分析優(yōu)良基因，然后根據(jù)等位變異表型的效應(yīng)值確定基因。每種基因表現(xiàn)出的效應(yīng)均存在明顯差異，如果忽略這一因素，基因的交換過程便會受到一定影響，進(jìn)而出現(xiàn)育種失敗的情況。育種過程還需要兼顧一些外界影響因素，例如育種環(huán)境、麥種品相等。為了提高育種的科學(xué)性，應(yīng)事先系統(tǒng)學(xué)習(xí)和鉆研遺傳學(xué)知識、基因交換學(xué)知識，確保培育出優(yōu)良的小麥品種[4]。

2.1 轉(zhuǎn)基因育種

小麥分子育種技術(shù)的一個重要方向是轉(zhuǎn)基因育種。轉(zhuǎn)基因育種是通過引入外源基因到目標(biāo)植物的基因組中改良其性狀和增強(qiáng)其抗性的育種方法。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，小麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)和常規(guī)育種的目標(biāo)是通過改變轉(zhuǎn)基因組生產(chǎn)具有改良特征的小麥。目前，轉(zhuǎn)基因技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

我國已經(jīng)在農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因領(lǐng)域建立起一套自主研發(fā)體系以及生物安全保障體系，獲得了較多的自主知識產(chǎn)權(quán)，已經(jīng)具備產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。必須嚴(yán)格規(guī)范轉(zhuǎn)基因品種管理，農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物必須通過科學(xué)依法的評價才能獲得安全證書。同時，要依據(jù)相關(guān)種植法律進(jìn)行審核，取得種子生產(chǎn)經(jīng)營許可證后才能合法種植。對當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中遇到的問題，應(yīng)積極應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，推進(jìn)產(chǎn)品化試點(diǎn)[5]。

2.2 分子標(biāo)記輔助選擇育種

分子標(biāo)記輔助選擇育種是一種利用分子標(biāo)記技術(shù)輔助小麥育種的方法。小麥?zhǔn)侵匾募Z食作物之一，提高小麥品質(zhì)和產(chǎn)量是育種工作者的目標(biāo)。傳統(tǒng)育種方法存在效率低下和周期長的問題，分子標(biāo)記輔助選擇育種可以加快育種進(jìn)程，提高選育效率。分子標(biāo)記是遺傳材料上的特定DNA序列，可以鑒定與特定性狀相關(guān)的基因。通過對小麥種質(zhì)資源進(jìn)行分子標(biāo)記分析，可以篩選出與目標(biāo)性狀相關(guān)的標(biāo)記位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)性狀的選擇。這樣的選擇方法比傳統(tǒng)的表型選擇更準(zhǔn)確和高效。傳統(tǒng)的育種方式是將有抗性的小麥與栽培的小麥雜交，從雜交的小麥中選出品種較好的小麥，然后進(jìn)行下一輪雜交，但這種方式效率較低，得到抗性較好的小麥品種需要較長時間。小麥的基因組序列一共有21條染色體，分子標(biāo)記可以更好地保留抗病基因，直接提取雜交后代的DNA，然后利用已有的分子標(biāo)記對這些材料進(jìn)行基因篩選，不需進(jìn)行大規(guī)模表型測試，可以加速小麥育種進(jìn)程，使育種項(xiàng)目的目標(biāo)和結(jié)果更容易掌控[6]。

2.3 分子設(shè)計(jì)育種

分子設(shè)計(jì)育種作為一種全新的育種理念，在小麥品種的培育領(lǐng)域逐漸得到推廣和應(yīng)用。分子設(shè)計(jì)育種的先進(jìn)性在于有效運(yùn)用了生物學(xué)技術(shù)與遺傳學(xué)技術(shù)，當(dāng)2種技術(shù)融為一體后，一些優(yōu)良的基因序列會直接傳遞給品相差、品質(zhì)劣的小麥品種，顯著提升其抗病蟲害能力，因此，經(jīng)過改良后的小麥品種極易實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。與其他育種方式相比，分子設(shè)計(jì)育種具有明確計(jì)劃，有效避免了盲目育種的現(xiàn)象，在培育多抗新品種方面作出了巨大貢獻(xiàn)[7]。在農(nóng)作物生長過程中，一旦外部環(huán)境發(fā)生改變，將會導(dǎo)致遺傳結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，從而使農(nóng)作物出現(xiàn)一系列狀況。受農(nóng)作物基因與種類的影響，突變現(xiàn)象的表現(xiàn)各不相同。通過育種證明，誘變育種技術(shù)在改良農(nóng)作物品種方面具有獨(dú)特價值，有利于獲得新品種[8]。小麥誘變育種主要是通過化學(xué)誘變與物理誘變使遺傳因素出現(xiàn)不同改變，會在短時間內(nèi)得到突變體。相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)育種的要求與目標(biāo)選擇新品種，將新品種運(yùn)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中。相關(guān)人員需將常規(guī)育種與分子育種進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而使兩者相互促進(jìn)，快速提升育種質(zhì)量與效率。

3 小麥常規(guī)育種與分子育種相結(jié)合的優(yōu)勢

小麥?zhǔn)侵匾募Z食作物，對糧食安全具有重要意義。在小麥育種中，常規(guī)育種和分子育種是2種常見的方法。將這2種方法相結(jié)合，可以發(fā)揮各自優(yōu)勢，提高育種效率和育種質(zhì)量。常規(guī)育種是傳統(tǒng)的育種方法，主要依靠選擇和交配等手段改良品種。這種方法需要耗費(fèi)大量的時間和人力，進(jìn)展緩慢。分子育種是利用分子標(biāo)記和基因組學(xué)技術(shù)，通過對基因的分析和篩選，快速識別和選育具有優(yōu)良性狀的品種。

分子育種的優(yōu)勢在于可以準(zhǔn)確和高效地篩選出具有目標(biāo)性狀的植株，節(jié)省時間和資源。常規(guī)育種需要較長時間篩選和選育優(yōu)良品種，分子育種可以準(zhǔn)確地鑒定出具有目標(biāo)性狀的植株，大大縮短了育種周期。通過結(jié)合2種方法，可以提高育種效率，快速選育出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗逆性強(qiáng)的小麥品種。常規(guī)育種在選擇和交配過程中存在一定的隨機(jī)性，結(jié)果可能不夠準(zhǔn)確。分子育種可以通過分子標(biāo)記和基因組學(xué)分析，精確識別和篩選具有目標(biāo)基因的品種，減少選擇過程中的誤差。將2種方法相結(jié)合，可以提高育種的準(zhǔn)確性和精度。

常規(guī)育種主要依賴于自然材料和傳統(tǒng)品種的交配，育種資源相對有限。分子育種可以通過分析和利用遺傳資源庫中的基因信息，擴(kuò)大育種的資源范圍。通過結(jié)合常規(guī)育種和分子育種，可以更好地利用豐富的遺傳資源，挖掘和利用潛在的優(yōu)質(zhì)基因。此外，分子育種可以通過精確鑒定和篩選目標(biāo)基因，幫助育種者實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)的育種，如提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)、增強(qiáng)抗病性等。育種者可以結(jié)合常規(guī)育種的經(jīng)驗(yàn)和分子育種技術(shù)，更加精準(zhǔn)地選擇和交配品種，加快實(shí)現(xiàn)育種目標(biāo)的進(jìn)程。

4 小麥常規(guī)育種與分子育種相結(jié)合的措施

4.1 綜合設(shè)定育種方式

小麥常規(guī)育種的主要內(nèi)容是科學(xué)設(shè)定育種方式，把分子育種技術(shù)運(yùn)用到小麥常規(guī)育種工作中。設(shè)定育種方式時，應(yīng)選擇合適的分子育種技術(shù)，從基因?qū)用娉霭l(fā)，及時控制育種性能和育種的性狀表現(xiàn)，使培育出的種子遺傳基因比較穩(wěn)定。轉(zhuǎn)基因技術(shù)通常可以實(shí)現(xiàn)基因的傳遞和共享，是一種可以拓寬育種范圍的技術(shù)。分子標(biāo)記輔助選擇育種是目前最廣泛、最全面的一種分子育種技術(shù)，為當(dāng)前小麥育種提供了極大便利。在實(shí)際育種過程中，可以把綜合性狀小麥當(dāng)作受體，選擇具體目標(biāo)基因的供體親本與其進(jìn)行雜交，得到雜交成果稱為F1，再利用雜交的F1進(jìn)行回交，將QTL進(jìn)行目標(biāo)基因定位，再利用輔助標(biāo)記進(jìn)行選擇。如此重復(fù)2～3次回交，運(yùn)用分子輔助標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行改良，在所有種子中選出與目標(biāo)基因更加相似的優(yōu)良品質(zhì)。將選出來的優(yōu)良種子放入田間進(jìn)行種植試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選擇目標(biāo)性狀更加穩(wěn)定的小麥品種。根據(jù)目標(biāo)基因的種類進(jìn)行多次雜交選種，選擇出更加具有目標(biāo)性狀的品種。將小麥常規(guī)育種技術(shù)與分子育種技術(shù)相結(jié)合，規(guī)范育種方式，可以更好地發(fā)揮分子育種技術(shù)的積極作用，推動小麥常規(guī)育種方式轉(zhuǎn)型發(fā)展。

4.2 加強(qiáng)優(yōu)良性狀融合

在小麥種植過程中，種植人員需選擇品種優(yōu)良、產(chǎn)量高、抗病性強(qiáng)、抗旱性好、具備優(yōu)良特征的小麥品種，增加經(jīng)濟(jì)收益。但是絕大多數(shù)小麥種植戶依然采取常規(guī)育種方法，很難突破低產(chǎn)、低效的瓶頸。常規(guī)育種方法在選種階段存在盲目性，未考慮影響小麥產(chǎn)量的重要因素，難以達(dá)到增產(chǎn)增收的目的，無法保證試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期目標(biāo)相符。常規(guī)育種方法中的群體交叉和選擇技術(shù)會產(chǎn)生大量的小麥品種和群體。這些品種和群體具有豐富的遺傳多樣性，包括各種性狀的變異。通過對這些品種和群體進(jìn)行分子標(biāo)記分析，可以篩選出與目標(biāo)性狀相關(guān)的優(yōu)良基因型，并將其作為雜交親本，從而實(shí)現(xiàn)性狀的融合和遺傳改良。

分子標(biāo)記技術(shù)可以精確地鑒定與目標(biāo)性狀相關(guān)的基因型，例如抗病性、耐旱性等。分子標(biāo)記技術(shù)可以將這些基因型進(jìn)行標(biāo)記，方便后續(xù)選擇和遺傳改良。在常規(guī)育種中，可以通過對大量品種和群體的分子標(biāo)記分析，篩選出與目標(biāo)性狀相關(guān)的分子標(biāo)記位點(diǎn)，將其用于后代選擇，加速優(yōu)良性狀的融合。通過分子標(biāo)記技術(shù)可以準(zhǔn)確鑒定與目標(biāo)性狀相關(guān)的基因型，在常規(guī)育種過程中選擇出優(yōu)良的親本，并組合其優(yōu)良性狀，避免傳統(tǒng)育種中大量的試驗(yàn)和后代篩選過程，提高育種效率和準(zhǔn)確性。

4.3 重視育種遺傳背景

在將小麥常規(guī)育種與分子育種相結(jié)合的過程中，重視育種遺傳背景十分關(guān)鍵。重視育種遺傳背景是指了解和利用育種材料的遺傳特性和遺傳多樣性，對品種的遺傳背景進(jìn)行深入分析和評估，幫助育種者更好地利用遺傳資源，優(yōu)化育種方案，提高育種效率和成功率。育種者應(yīng)該對所選品種的親本進(jìn)行深入了解，包括其遺傳特性、親緣關(guān)系、遺傳多樣性等。通過研究遺傳背景，確定遺傳特性的傳遞規(guī)律，為育種方案的制定提供科學(xué)依據(jù)。此外，還可以利用分子標(biāo)記技術(shù)對遺傳多樣性進(jìn)行評估，為品種選育提供更全面的遺傳信息。了解不同品種的遺傳特性和親緣關(guān)系，選取合適的親本進(jìn)行雜交，從而獲得更好的遺傳效果。合理的雜交組合可以充分利用親本之間的互補(bǔ)優(yōu)勢，提高雜種的抗性、適應(yīng)性和產(chǎn)量等重要性狀。

在選擇親本時，育種者還應(yīng)考慮到遺傳多樣性的保護(hù)和利用，避免重復(fù)和過度使用相似的遺傳資源。不同品種的遺傳背景可能會對遺傳變異和表型表達(dá)產(chǎn)生影響，從而影響篩選結(jié)果。進(jìn)行分子育種時，育種者應(yīng)該根據(jù)品種的遺傳背景和目標(biāo)性狀的遺傳基礎(chǔ)，選擇分子標(biāo)記和篩選方法，確保選擇和篩選的準(zhǔn)確性和有效性。遺傳資源庫是保存和管理遺傳資源的重要平臺，對于研究和利用育種遺傳背景具有重要意義。育種者應(yīng)該參與遺傳資源庫的建設(shè)和維護(hù)工作，包括采集、保存、鑒定和管理遺傳資源，為育種者提供廣泛的遺傳資源選擇，促進(jìn)育種材料的多樣性和遺傳背景的豐富性。

5 結(jié)束語

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，小麥常規(guī)育種方式具有基因表達(dá)穩(wěn)定、不需要較多人工介入等優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，將分子育種技術(shù)的基因性狀進(jìn)行定向改良，結(jié)合優(yōu)良性能共享等優(yōu)越性，可以形成更加完備的小麥育種技術(shù)，提高小麥產(chǎn)量，保障小麥質(zhì)量，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)發(fā)展。

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