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現(xiàn)代農(nóng)業(yè)小麥常規(guī)育種與分子育種探討

所屬欄目:作物生產(chǎn)科學論文 發(fā)布日期:2020-12-11 09:29 熱度:

   當前,我國小麥在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位,其抗病性、遺傳因子、產(chǎn)量品質(zhì)等都是民生關(guān)注的重點,故而必須改善小麥的育種問題。因此,深入研究常規(guī)育種及分子育種各自的優(yōu)劣性,并將二者有機結(jié)合研發(fā)更加適宜的品種對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義,這項研究是十分必要的。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)小麥常規(guī)育種與分子育種探討

  1小麥常規(guī)育種與分子育種概述

  1.1常規(guī)育種

  在我國,小麥是十分重要的糧食,是國家發(fā)展建設(shè)的重大民生工程,小麥的育種工作更是重要一環(huán)。當前,小麥的常規(guī)育種發(fā)展較早,是當前推廣較為廣泛、應用頗為普遍的小麥育種技術(shù)。對于常規(guī)育種來說,其優(yōu)勢是無需過多人工干預及物種隔離,可以通過改變外界環(huán)境,篩選出特定條件下表現(xiàn)優(yōu)良的品種進行培育,也可以選用優(yōu)秀同種內(nèi)的不同品種進行雜交,結(jié)合各自的優(yōu)良基因,以此來對小麥品種的基因進行改良,不斷提升小麥品種的品質(zhì),這樣比較有利于小麥基因及表現(xiàn)型的穩(wěn)定,能夠進一步提升小麥的抗病蟲害能力,也可以保證小麥品種的遺傳特性穩(wěn)定發(fā)揮。但是盡管常規(guī)育種易于操作,但不可控性也較多,在基因組交換過程中,遺傳基因具有不可控性,有可能隱藏一些未知的弊端,同時,對于常規(guī)育種來說,若想要得到更加優(yōu)秀的小麥品種,必須尋求更多的母本小麥品種進行研究,保持母本資源的多樣性,才能保障基因的不斷改良,而這也成為了常規(guī)育種的發(fā)展難題。

  1.2分子育種

  分子育種也可以稱為基因工程育種,是在常規(guī)育種的基礎(chǔ)上,結(jié)合生物技術(shù)進行衍生與發(fā)展,有別于常規(guī)育種的少量干預,分子育種技術(shù)需要通過生物學技術(shù),在分子水平上對小麥品種的基因組、基因序列進行相關(guān)操作,是當前較為推崇的生物技術(shù)與遺傳改良技術(shù)相結(jié)合的育種方式,可以有效改善小麥品種的質(zhì)量及抗倒伏抗病性、抗病蟲害等問題,非常有利于在研究中不斷對小麥品種進行遺傳特性的定向改良,這也是常規(guī)育種達不到的科學高度,并且分子育種技術(shù)還可以將優(yōu)良的遺傳特性轉(zhuǎn)移給其他品種,這樣也利于優(yōu)質(zhì)性狀的發(fā)揚與保留。該技術(shù)最早見于2003年,其原理是利用生物學技術(shù)對小麥品種中的優(yōu)選性狀進行定位標記并分析,以此來選擇各個基因的等位變異對表型的效應值[1]。但由于在此過程中基因表達會受制于調(diào)控因子的影響,不同基因和相同基因也會各自產(chǎn)生不同效應,相同基因會出現(xiàn)連鎖交換,不同基因會相互作用。此外,分子育種技術(shù)的實際應用效果要顧及環(huán)境、群體大小等因素,對于分子育種技術(shù)的這種弊端,必須依靠生物信息學、遺傳學、基因交換學等科學技術(shù)加以輔助,來保持育種試驗的科學進行。

  2小麥常規(guī)育種與分子育種的結(jié)合研究

  盡管對于分子育種技術(shù)來說優(yōu)勢更為明顯,對于品種改良有極大的作用,但不能片面地拋棄常規(guī)育種技術(shù),不能忽視常規(guī)育種技術(shù)的發(fā)展成熟性以及其與分子技術(shù)相結(jié)合達到“一加一大于二”的效果。將常規(guī)育種技術(shù)與分子育種結(jié)合,科學的培育方式更符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求,更有利于品種的研發(fā)與開發(fā)。細化來講,分子育種可以說是基因工程的深度利用與研發(fā),作為一項新興生物學技術(shù),在育種方面有著重要作用,但在這其中需要清醒的認知,雖然功能強大預期效果很好,但在實際應用中,有許多需要注意的問題及細節(jié),在我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實際運用還有待深度研發(fā),不能盲目的推行,必須做好前期分析與預設(shè)性試驗,與結(jié)果檢驗工作。還需警惕的是,分子育種作為一項基因工程手段來說,成果轉(zhuǎn)化率與存有一定未知因數(shù),在對其抱有期待的基礎(chǔ)上一定要謹慎操作與實際研究結(jié)果的跟進,才能保證達到理想的成果;谝陨犀F(xiàn)實因素考量,小麥育種中兩種優(yōu)秀技術(shù)的結(jié)合十分必要,也很關(guān)鍵。必須憑借分子育種技術(shù)來獲取基因植株,并在此基礎(chǔ)上通過常規(guī)育種的方式進行多代試驗田培育與篩選,以期達到后代獲得能夠運用于他源育種基因,即能通過依托于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)基因常規(guī)育種和有性轉(zhuǎn)基因繁殖的方式,將培育得到的基因嫁與到其他品種。真正能夠有效地達到預期水平需要分子育種技術(shù)與常規(guī)育種技術(shù)深度融合,加強對常規(guī)育種與分子育種的知識積累與運用能力,深刻掌握二者之間的共同點與對接難點,將各自技術(shù)特點與形狀遺傳特點是充分掌握;诜N植實際挑選培育手段,科學高效的結(jié)合,實現(xiàn)取長補短的目標,才能進一步為全面實現(xiàn)我國小麥種植的產(chǎn)量的提升奠定堅實、有力的理論基礎(chǔ)。

  2.1綜合研判與制定育種方式

  育種方式的制定,對于整個小麥常規(guī)育種來說是其中最為重要的一環(huán),亦是小麥常規(guī)育種與分子育種結(jié)合開發(fā)與改良的重中之重。所以在育種方式的制定過程中必須嚴格基因控制,嚴格篩選品種的性能及其表現(xiàn),為后代遺傳基因的穩(wěn)定表達奠定基礎(chǔ)。在二者結(jié)合研究及運用中在研究和應用過程中,基因工程技術(shù)可以完成片段基因的提取、傳送與共享,這是一種開創(chuàng)性的適用范圍更廣的育種技術(shù),加大了育種方式的選擇范圍,在此基礎(chǔ)上的標記和輔助選擇使得分子育種技術(shù)應用更廣泛,使用更便捷。舉例而言,可以將具備綜合性狀的小麥品種植株當作受體,將具備目標基因的遺傳因子小麥母本作為供體進行基因雜交,將得到的目標基因進行再一次的回交,通過目標基因的定位將回交得到的植株進行輔助標記及篩選與提取[2]。在此基礎(chǔ)上進行多次回交,通過標記基因達成性狀改良的目的,從而篩選出更符合目標基因的小麥品種,接著在此基礎(chǔ)上進行大田種植實驗,對選定目標基因進行跟蹤與觀察,通過性狀表現(xiàn)的篩選,最終選定能夠遺傳性狀穩(wěn)定的品種,進一步改良育種方式,實現(xiàn)兩者技術(shù)的綜合開發(fā)與利用。

  2.2創(chuàng)新小麥育種基因源擴充方式

  當前,我國在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,育種技術(shù)處于基因源短缺的狀態(tài)之下,亟需擴充小麥品種基因源的儲備與研發(fā),尤其在現(xiàn)代科技發(fā)展進步的時代浪潮下,國際競爭逐漸加大,要想繼續(xù)保持我國在小麥種植方面的優(yōu)勢,必須對我國小麥品種的基因庫進行擴充,繼續(xù)發(fā)掘和儲備新的基因源,對基因序列的組合與排布深入研究,開拓小麥育種技術(shù)取材的新思路,以進一步提升我國的小麥分子育種技術(shù)水平。當前,小麥分子育種技術(shù)基因源可以擴充的途徑和方式,一般是采用多種方法尋找新的小麥基因序列類型,并從中探索找出新型的小麥基因序列種類,在此環(huán)節(jié)中,QTL具備較強的可行性。通過對小麥基因的探究,可以精準地找出新型的基因源。在這方面獲取一定成果的原因在于7DL.7Ag易位系,這是當前外源基因應用于小麥品質(zhì)改善的典型方式。席章營等運用分子標記輔助育種技術(shù)在野生番茄中發(fā)現(xiàn)了一種對番茄總量增效等位基因,這個重要發(fā)現(xiàn),給小麥品種改良提供了一定借鑒。

  2.3重視育種遺傳背景選擇

  小麥遺傳背景品質(zhì)育種的分子標記遺傳背景輔助選擇的技術(shù)和路線,與小麥品質(zhì)抗病育種過程中分子的標記遺傳背景輔助的選擇基本相似。因此筆者個人認為小麥品質(zhì)育種分子標記遺傳背景的選擇更為重要。它不是簡單的品質(zhì)育種基因累加聚合的問題,也不是優(yōu)質(zhì)亞基多少的問題,它指的應該是品質(zhì)育種前景基因選擇和品質(zhì)育種背景基因選擇的一個優(yōu)化背景選擇。醇溶蛋白小麥的品質(zhì)是一個復雜的品質(zhì)學概念,它不僅受醇溶蛋白小麥的高分子量和麥谷蛋白亞基的影響,而且小麥低分子量也受麥谷蛋白亞基的影響,醇溶蛋白也對于小麥的品質(zhì)具有重要的作用,同時醇溶蛋白小麥中的淀粉、籽粒的軟硬度等其它的因素也直接影響著醇溶蛋白小麥的品質(zhì)。因此,如何根據(jù)以上的標準同步進行小麥的遺傳與品質(zhì)的育種是一個艱巨的系統(tǒng)性工作,及其在過程中出現(xiàn)問題,必須加以注意。小麥品質(zhì)育種與育種的策略宜采取優(yōu)先選用最好的優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)農(nóng)藝親本品種為田間農(nóng)藝親本,在以高產(chǎn)農(nóng)藝親本品種為田間農(nóng)藝親本的前提下進行有限品種的回交,結(jié)合優(yōu)質(zhì)亞基分子標記的輔助品種選擇和田間農(nóng)藝親本品種性狀的選擇,結(jié)合優(yōu)質(zhì)亞基分子標記親本作為輔助的育種方法,可以同步改良其品質(zhì)和提高產(chǎn)量。

  2.4加強小麥優(yōu)良品種性狀結(jié)合

  獲取高產(chǎn)和抗病性等較強優(yōu)良特性的優(yōu)質(zhì)小麥是廣大研究者的最終目標。加強小麥品種的優(yōu)良性狀結(jié)合,可以有效防治小麥品種的病蟲害問題,但是在育種過程中,若是僅依靠常規(guī)育種來達到優(yōu)良性狀結(jié)合的目的,會導致研究過程中盲目性較大,且未知因素較多,無法保證最終的實驗結(jié)果符合預期目標,不僅增加了實驗的難點,導致過程更為緩慢與復雜,而且加大了人工成本導致育種人員投入更多精力。因此,進一步促生更多優(yōu)良性狀的結(jié)合,必須從基因選擇與技術(shù)深度融合及開發(fā)著手,以實際情況為研究背景,以分子育種手段作為技術(shù)擴充,加大優(yōu)良性狀的篩選與結(jié)合力度,進一步提升優(yōu)良性狀的結(jié)合工作,努力降低育種難度系數(shù),培育品質(zhì)更加優(yōu)良、性狀完美融合的小麥品種。

  3結(jié)語

  綜上所述,常規(guī)育種具有基因穩(wěn)定表達、無須過多人工干預等優(yōu)勢,在此基礎(chǔ)上將分子育種技術(shù)的基因性狀定向改良、優(yōu)良性能共享等優(yōu)越性加以結(jié)合,可以形成更加完備的小麥育種技術(shù),為小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的提升提供了保障,極大的促進了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。

  參考文獻

  [1]趙吉平,任杰成,郭鵬燕.小麥常規(guī)育種與分子育種的結(jié)合探討[J].山西農(nóng)業(yè)科學,2018,(12):1980-1982.

  [2]郭鵬燕,許瑛,周偉.我國小麥育種方向的創(chuàng)新與實踐分析[J].山西農(nóng)業(yè)科學,2019,(1):139-142.

  《現(xiàn)代農(nóng)業(yè)小麥常規(guī)育種與分子育種探討》來源:《農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備》,作者:趙麗娜

文章標題:現(xiàn)代農(nóng)業(yè)小麥常規(guī)育種與分子育種探討

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