摘 要:我國是農(nóng)業(yè)大國,小麥?zhǔn)菢O為常見的糧食作物。針對(duì)小麥的育種技術(shù)不斷進(jìn)行革新,對(duì)于提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和效率有極強(qiáng)的促進(jìn)作用。闡述了小麥常規(guī)育種技術(shù)概論,分析了小麥常規(guī)育種技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),探討了多元發(fā)展下小麥常規(guī)育種技術(shù)體系的應(yīng)用,提出了幾點(diǎn)小麥常規(guī)育種技術(shù)的優(yōu)化對(duì)策,為小麥育種體系的高質(zhì)量發(fā)展、優(yōu)化提供參考。
關(guān)鍵詞:小麥種植;育種技術(shù);發(fā)展趨勢(shì);優(yōu)化對(duì)策
中圖分類號(hào):S512.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):2095–3305(2024)05–0-03
小麥?zhǔn)俏覈N植產(chǎn)區(qū)占比較高的農(nóng)作物,也是農(nóng)業(yè)市場領(lǐng)域備受人們關(guān)注的主要農(nóng)作物品類。隨著我國新時(shí)期社會(huì)發(fā)展水平的不斷提升,人民對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量的要求越來越高,落實(shí)小麥育種技術(shù)的創(chuàng)新,打造高產(chǎn)高抗小麥?zhǔn)悄壳坝N領(lǐng)域關(guān)注的核心問題?;诖?,針對(duì)常規(guī)的小麥育種技術(shù)和未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析,并且提出了育種管理的相關(guān)優(yōu)化對(duì)策。
1 小麥常規(guī)育種技術(shù)的概述
1.1 小麥常規(guī)育種技術(shù)
小麥常規(guī)育種技術(shù)主要是指建立在人工選擇和遺傳改良的基礎(chǔ)上培育出的,具備較為優(yōu)良性狀、生產(chǎn)潛力的小麥品種,能夠進(jìn)一步增加產(chǎn)量,最終提升糧食品質(zhì),使其具備抗逆性,其常見育種流程如下。
第一,收集和保存種質(zhì)資源,要及時(shí)收集具備優(yōu)良性狀的小麥品種。小麥品種往往包括人工育成品種、地方品種及野生種,應(yīng)結(jié)合其生長環(huán)境及具體的性狀進(jìn)行分類保存,為后續(xù)的育種提供相關(guān)依據(jù)。
第二,將收集且分類好的種質(zhì)資源進(jìn)行科學(xué)選擇和配組,要結(jié)合不同的小麥育種目標(biāo),選擇最為優(yōu)良性狀的親本完成配組??梢岳糜行噪s交或者人工創(chuàng)造的方式為其提供遺傳變異種質(zhì)資源,從而產(chǎn)生具有新性狀的后代。
第三,針對(duì)產(chǎn)生的后代進(jìn)行二次人工選擇、處理,以去雜、去劣、去病等手段為主,要保存具有優(yōu)良性狀且品質(zhì)完好的個(gè)體,以便后續(xù)進(jìn)一步完成研發(fā)和選育。
第四,完成品種的比較、試驗(yàn)、審定、推廣和技術(shù)創(chuàng)新。將選出的新品種和現(xiàn)有的高質(zhì)量品種進(jìn)行試驗(yàn),對(duì)比分析后續(xù)的生產(chǎn)潛力,以及在不同環(huán)境下的種植適應(yīng)性。結(jié)合比較的結(jié)果,通過審定程序完成新品種的鑒定、命名。在條件適合的區(qū)域進(jìn)行新品種推廣和嘗試性的應(yīng)用。在應(yīng)用的過程中也需要不斷進(jìn)行后續(xù)的跟蹤,了解新品種的具體生產(chǎn)潛力以及生產(chǎn)需求,不斷尋求新的育種技術(shù),并且將其與基因編輯技術(shù)、分子標(biāo)注輔助技術(shù)等結(jié)合,從而提高育種效率、成功率。
第五,種質(zhì)資源、育種技術(shù)研究相關(guān)機(jī)構(gòu)需要在條件允許的基礎(chǔ)上進(jìn)行深度的合作和交流,落實(shí)資源、信息共享,確保小麥育種技術(shù)不斷優(yōu)化。
1.2 小麥常規(guī)育種技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
經(jīng)過長時(shí)間的農(nóng)業(yè)研究改革、小麥常規(guī)育種技術(shù)創(chuàng)新,我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展歷程已經(jīng)形成了較為成熟的體系,并且具備較為明朗的未來發(fā)展前景。同時(shí),我國已經(jīng)有了較為明確的小麥常規(guī)育種目標(biāo),以提高小麥產(chǎn)量、改良品質(zhì)、強(qiáng)化小麥抗逆性為主[1]。通過選擇不同的親本材料,打造多元化的品種類別,可以減少生產(chǎn)環(huán)境、外界影響因素對(duì)小麥生長的影響?,F(xiàn)有育種技術(shù)的不斷更新、信息技術(shù)的高質(zhì)量發(fā)展也為小麥的生長、農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了助力,例如,利用分子標(biāo)記、輔助技術(shù)、基因編輯技術(shù)等可以快速定位具備優(yōu)良性狀的小麥個(gè)體,從而提高育種的成功率。此外,我國現(xiàn)有的小麥新品種不斷涌現(xiàn),并且具備較強(qiáng)的適應(yīng)性,能夠?yàn)楸U霞Z食安全、提升農(nóng)民增收提供良好的基礎(chǔ)。
然而,小麥的常規(guī)育種發(fā)展也面臨著諸多影響因素,這些因素往往具備較強(qiáng)的不可更改性,需要在育種技術(shù)革新的過程中予以關(guān)注。受季節(jié)、氣候條件、種植環(huán)境等的影響,現(xiàn)今小麥育種周期不斷延長,往往需要控制在8~10年之間。部分小麥還需要進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交育種工作,還需要花費(fèi)更長的周期。同時(shí),部分小麥育種技術(shù)的應(yīng)用會(huì)導(dǎo)致小麥遺傳力較弱,導(dǎo)致部分野生小麥中的優(yōu)秀基因無法遺傳,從而衍生出了大量問題,如資源浪費(fèi)、產(chǎn)收不穩(wěn)定等,這都是目前需要集中解決的關(guān)鍵問題。
2 小麥常規(guī)育種技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
在現(xiàn)有的小麥育種需求的影響下,小麥常規(guī)育種技術(shù)的未來發(fā)展存在多種趨勢(shì),主要包括以下3個(gè)方面。
2.1 高產(chǎn)、多抗小麥育種發(fā)展方向
高產(chǎn)、多抗小麥育種是育種體系發(fā)展和創(chuàng)新的核心方向之一。其中,高產(chǎn)、多抗具備較強(qiáng)的邏輯關(guān)系。高產(chǎn)能夠?yàn)槎嗫固峁┓€(wěn)定的前提條件。在增強(qiáng)小麥抗性前,必須提升小麥的產(chǎn)量,當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到一定水平之后,才能滿足國家的糧食需求。多抗則是建立在高產(chǎn)的基礎(chǔ)上,并且能進(jìn)一步減少糧食損失,提升產(chǎn)品質(zhì)量的重要保障。
當(dāng)前,全球氣候變暖趨勢(shì)愈加明顯,小麥的生長也面臨著干旱、高溫等天氣挑戰(zhàn),不僅會(huì)影響小麥產(chǎn)量,還會(huì)導(dǎo)致農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)損失。多抗小麥品種的培育能夠增強(qiáng)小麥對(duì)不同氣候條件的適應(yīng)性,使其在長時(shí)間的氣候變化下也可以維持原有的產(chǎn)量。在高產(chǎn)、多抗的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提高小麥品質(zhì)是最終的育種目標(biāo)。
2.2 超高產(chǎn)小麥的育種發(fā)展方向
超高產(chǎn)的小麥育種是建立在單穗高品質(zhì)、高產(chǎn)量的基礎(chǔ)上完成遺傳改良,培育新的品種,確保小麥具有更高的產(chǎn)量潛力、品質(zhì),適應(yīng)性也較強(qiáng)。為了進(jìn)一步提升超高產(chǎn)小麥育種的水平,需要落實(shí)種質(zhì)資源的研究、開發(fā)利用,尤其要發(fā)掘具備較高產(chǎn)量潛力的小麥品種。同時(shí),結(jié)合小麥生長過程中的生理生化機(jī)制完成跟蹤研究,從而了解其生長發(fā)育規(guī)律、產(chǎn)量形成機(jī)制,配合科學(xué)的田間管理,以此來提高產(chǎn)量[2]。在選育超高產(chǎn)小麥的過程中,還需要針對(duì)不同人群對(duì)于糧食品質(zhì)的要求進(jìn)行適當(dāng)創(chuàng)新,如選育具有高蛋白、低麩質(zhì)的小麥品種,從而提高小麥的生產(chǎn)效益。
2.3 優(yōu)質(zhì)小麥育種的發(fā)展方向
優(yōu)質(zhì)小麥育種的發(fā)展主要是聚合多種優(yōu)秀的基因,從而進(jìn)一步提升小麥質(zhì)量和品質(zhì)。需要在優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)換育種的過程中把控好產(chǎn)量和品質(zhì)之間的平衡,單純尋求高產(chǎn)量可能會(huì)導(dǎo)致小麥的品質(zhì)下降。在育種的過程中,還可以選用雜交等方式,進(jìn)一步發(fā)揮父本基因的優(yōu)勢(shì),在提高小麥產(chǎn)量的同時(shí)維持其品質(zhì)。
3 多元發(fā)展下小麥常規(guī)育種技術(shù)體系的應(yīng)用
在應(yīng)用多元發(fā)展下小麥常規(guī)育種技術(shù)體系的過程中,需要進(jìn)行細(xì)節(jié)方面的調(diào)整,以此培育出具備更強(qiáng)適應(yīng)性、高產(chǎn)量和高品質(zhì)的小麥品種。該體系主要包括系統(tǒng)育種、品種雜交育種技術(shù)、回交育種方式、人工誘變育種技術(shù)和遠(yuǎn)緣雜交育種技術(shù)。
3.1 系統(tǒng)育種
系統(tǒng)育種是目前極為常見的小麥育種方式,主要是指在品種群體中選擇具備優(yōu)良品質(zhì)的自然變異個(gè)體,所選的品種大部分是較為傳統(tǒng)的品種。目前,農(nóng)業(yè)市場中的小麥品種絕大部分都來源于系統(tǒng)育種,減少了人工誘變的環(huán)節(jié),因此變異較為單一。但是通過優(yōu)中選優(yōu)的方式,能夠保證所有品種原有的優(yōu)質(zhì)品性和質(zhì)量得以傳承。系統(tǒng)育種主要的問題是無法改良小麥的品質(zhì),因此存在一定局限性。
3.2 品種雜交育種技術(shù)
品種雜交育種技術(shù)主要是選擇不同品種中的優(yōu)質(zhì)小麥資源,或者以不同的培育目標(biāo),選擇具有針對(duì)性的品種進(jìn)行雜交,通過不斷的性狀分離,科學(xué)篩選能夠形成新的品種。目前,這種雜交育種方式在國際領(lǐng)域有著較強(qiáng)的關(guān)注度,從具體應(yīng)用類型上可以劃分成單交、復(fù)交、回交等類型。品種雜交育種技術(shù)能夠最大限度地保留不同品種的優(yōu)良性狀,同時(shí)也可以維持原有品種的優(yōu)勢(shì),在提高小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的同時(shí)選育具備更強(qiáng)適應(yīng)性、抗逆性的新品種,為不同種質(zhì)資源之間的研發(fā)和融合分析提供參考,豐富原有的品種類別。但是,由于育種周期較長,該技術(shù)的應(yīng)用需要耗費(fèi)較多的時(shí)間和精力。
3.3 回交育種方式
回交育種方式是在2個(gè)品種之間雜交的基礎(chǔ)上,打造的新型雜交處理方式,能夠改良個(gè)別性狀,打破品種基因的限制,通過科學(xué)的處理方案來實(shí)現(xiàn)多元化的雜交。在此過程中所運(yùn)用的定向控制方式,能夠突破原有的雜交局限性,使植株保持良好的性狀,因此該培育方法的復(fù)雜程度也較高。目前,國內(nèi)絕大部分育種者都采用了這種有限回交技術(shù),能夠提升變異的幅度值,其中的定向控制方法還能夠提高品種改良效率。
3.4 人工誘變育種技術(shù)
人工誘變育種技術(shù)是建立在物理、化學(xué)誘變的基礎(chǔ)上選育小麥品種,能夠確保品種的染色體出現(xiàn)畸變,在基因或細(xì)胞質(zhì)變化的過程中創(chuàng)制新的變異品種,以此實(shí)現(xiàn)小麥品種的改良和數(shù)量擴(kuò)充。物理誘變主要是利用X射線、γ射線等技術(shù)完成基因誘變,化學(xué)誘變方法則是利用化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)小麥基因突變[3]。
在人工誘變育種過程中,首先需要對(duì)小麥種子進(jìn)行輻射或化學(xué)處理,使其遺傳物質(zhì)發(fā)生突變。隨后,通過選擇育種的方法,篩選出具有優(yōu)良性狀的小麥品系。為了提高突變的頻率和選擇的準(zhǔn)確性,還需要進(jìn)行多次處理和篩選。人工誘變育種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可以快速地選育出具有優(yōu)良性狀的小麥新品種,并且可以通過基因突變創(chuàng)制新的遺傳資源。然而,該技術(shù)也存在一定的局限性,如突變的不定向性和不可預(yù)測性等。因此,在實(shí)際應(yīng)用中,需要與其他育種方法相結(jié)合,以提高育種的效率和成功率。
3.5 遠(yuǎn)緣雜交育種技術(shù)
遠(yuǎn)緣雜交育種技術(shù)主要指的是建立在不同種類以及親緣關(guān)系的基礎(chǔ)上,結(jié)合不同類型的植物進(jìn)行選型,完成針對(duì)性的雜交,最終形成遠(yuǎn)緣雜交種質(zhì)資源,產(chǎn)生新的遺傳物質(zhì)。通過遠(yuǎn)緣雜交育種技術(shù),可以將其他物種的優(yōu)良性狀引入到栽培小麥中以提高小麥的適應(yīng)性和產(chǎn)量等性狀。
遠(yuǎn)緣雜交育種技術(shù)體系的優(yōu)點(diǎn)在于可以利用不同物種之間的遺傳差異,創(chuàng)制新的遺傳資源,加速新品種的選育進(jìn)程。遠(yuǎn)緣雜交育種技術(shù)還可以拓寬小麥的基因庫,增加小麥的變異性和適應(yīng)性。然而,該技術(shù)也存在一定的局限性,如不親和性、雜種優(yōu)勢(shì)不穩(wěn)定性等。因此,在實(shí)際應(yīng)用中需要慎重選擇親本和雜交組合,并進(jìn)行多次試驗(yàn)和篩選。
4 小麥常規(guī)育種技術(shù)的優(yōu)化對(duì)策
目前,小麥育種技術(shù)體系的發(fā)展已經(jīng)較為成熟,不同類型的育種方案能夠打造具有針對(duì)性的小麥培育管理體系。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)壓力的不斷增加,為了尋求持續(xù)化的發(fā)展空間,還需要制定一系列的優(yōu)化對(duì)策,以此提高小麥品種選育的效果。
4.1 明確小麥育種技術(shù)體系研發(fā)的內(nèi)容
選擇科學(xué)、有效的育種技術(shù)方案,能夠?yàn)樾←湷R?guī)育種技術(shù)體系的發(fā)展提供良好保障,同時(shí)也可以推動(dòng)農(nóng)業(yè)育種技術(shù)體系的深層次創(chuàng)新。
4.1.1 合理使用轉(zhuǎn)基因技術(shù)
轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的過程中具有較為重要的地位,在一定程度上可以直接提升小麥種植產(chǎn)量。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的原理在于利用基因工程的方法將外源基因?qū)氲街参锛?xì)胞中,并通過植物細(xì)胞的全能性使外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá),最終實(shí)現(xiàn)植物性狀的改良。在小麥育種中,轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以用于提高小麥的抗逆性、抗病性、產(chǎn)量和品質(zhì)等。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)的實(shí)施需要借助基因表達(dá)載體、農(nóng)桿菌等工具[4]。首先將含有外源基因的表達(dá)載體導(dǎo)入到農(nóng)桿菌中,然后利用農(nóng)桿菌將外源基因?qū)氲叫←溂?xì)胞中。導(dǎo)入成功后,外源基因會(huì)在受體細(xì)胞中表達(dá),并產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì)或代謝產(chǎn)物,進(jìn)而改變小麥的遺傳性狀。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠快速培育出具有優(yōu)良性狀的小麥品種,并且可以通過精確的基因操作實(shí)現(xiàn)定向改良。轉(zhuǎn)基因技術(shù)還可以打破物種之間的界限,實(shí)現(xiàn)不同物種之間的基因交流和轉(zhuǎn)移。然而,轉(zhuǎn)基因技術(shù)也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)和爭議,如外源基因的表達(dá)不穩(wěn)定、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、安全性等問題。因此,在實(shí)際應(yīng)用中需要嚴(yán)格遵守相關(guān)法規(guī)和安全標(biāo)準(zhǔn),并進(jìn)行全面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和監(jiān)測。
4.1.2 通過分子標(biāo)記育種,提升培育質(zhì)量
在小麥育種的過程中,為了減少外界因素對(duì)于最終結(jié)果產(chǎn)生的影響,需要了解小麥的DNA序列差異性,對(duì)其目標(biāo)性狀進(jìn)行標(biāo)記,并進(jìn)行個(gè)體的內(nèi)容分析,
以此提升育種的針對(duì)性、科學(xué)性。通過這種方式能夠進(jìn)一步縮短育種周期,也可以把控育種培育過程中的不同細(xì)節(jié),從而提升培育的效果和質(zhì)量。
在實(shí)際應(yīng)用的過程中,需要針對(duì)篩選作物中的優(yōu)良基因進(jìn)行標(biāo)記,并且將其轉(zhuǎn)化為目標(biāo)基因特異片段,以此作為后續(xù)的培育方向。在標(biāo)記期間,還需要針對(duì)被標(biāo)記的群體落實(shí)種質(zhì)資源的全面分析,確保其符合高質(zhì)量育種的需求。
4.2 建立科學(xué)田間管理制度,提高小麥播種質(zhì)量
現(xiàn)階段,小麥育種工作對(duì)于后續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)體系具有重要作用。為了實(shí)現(xiàn)科學(xué)有效的育種工作,不僅需要依賴于先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段,還需要建立科學(xué)的田間管理制度體系。
第一,為了打造完善的機(jī)械化處理方案,需要充分考慮小麥種植的實(shí)際情況和需求,包括選擇適合的機(jī)械設(shè)備、制定科學(xué)的作業(yè)計(jì)劃、優(yōu)化機(jī)械操作流程等。通過實(shí)現(xiàn)機(jī)械化處理,可以提高作業(yè)效率、減少人力成本,并保證育種工作的準(zhǔn)確性和可靠性[5]。
第二,科學(xué)的播種管控技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)科學(xué)、有效育種的關(guān)鍵因素之一。播種是決定小麥生長和產(chǎn)量的基礎(chǔ)環(huán)節(jié),因此需要掌握科學(xué)的播種技術(shù)和方法,包括選擇適宜的播種時(shí)期、確定合理的播種密度、控制播種深度等。通過科學(xué)的播種管控技術(shù),可以確保小麥生長的環(huán)境條件得到充分滿足,促進(jìn)其健康生長并提高抗逆性。
第三,在滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展需求的同時(shí),土壤肥力、種植環(huán)境的優(yōu)化也非常重要。為了確保土壤肥力、種植環(huán)境符合優(yōu)質(zhì)品種的改良和生產(chǎn)需求,需要采取一系列的措施,如合理施肥、土壤改良、病蟲害防治等。通過這些措施的實(shí)施,可以提高小麥的產(chǎn)量和品質(zhì),滿足市場對(duì)優(yōu)質(zhì)小麥產(chǎn)品的需求。
5 結(jié)束語
小麥常規(guī)育種技術(shù)體系的發(fā)展是我國糧食生產(chǎn)、糧食安全建設(shè)的良好保障,而穩(wěn)定多元的育種技術(shù)離不開持續(xù)性的技術(shù)體系升級(jí)、研發(fā)。為了打造穩(wěn)定的小麥育種發(fā)展體系,不僅要明確現(xiàn)階段的發(fā)展趨勢(shì),還需要從技術(shù)體系升級(jí)、田間管理等多個(gè)層面,制定科學(xué)、有效的培育方案和管理辦法,從而增強(qiáng)小麥育種的科學(xué)性、有效性,為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)體系的高質(zhì)量發(fā)展和創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1] 趙麗娜.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[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備,2020(11):78-79.
[2] 段國輝,楊洪強(qiáng),溫紅霞,等.多抗廣適選擇混合小麥育種方法及鑒定技術(shù)探討[J].種業(yè)導(dǎo)刊,2023(5):17-20.
[3] 蔡岳.小麥高產(chǎn)高效育種技術(shù)及新品種培育方法探究[J].種子科技,2023,41(17):57-59.
[4] 高春榮.信息化技術(shù)在小麥栽培高效育種中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù),2023,43(26):54-55.
[5] 陳建功.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[J].種子科技,2023,41(15):32-34.
作者簡介:孔慶本(1971—),男,山東曲阜人,農(nóng)藝師,研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)技術(shù)。