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            現代農業小麥常規育種與分子育種探討

            所屬欄目:作物生產科學論文 發布日期:2020-12-11 09:29 熱度:

               當前,我國小麥在現代農業生產中占有重要地位,其抗病性、遺傳因子、產量品質等都是民生關注的重點,故而必須改善小麥的育種問題。因此,深入研究常規育種及分子育種各自的優劣性,并將二者有機結合研發更加適宜的品種對現代農業生產具有重要意義,這項研究是十分必要的。

            現代農業小麥常規育種與分子育種探討

              1小麥常規育種與分子育種概述

              1.1常規育種

              在我國,小麥是十分重要的糧食,是國家發展建設的重大民生工程,小麥的育種工作更是重要一環。當前,小麥的常規育種發展較早,是當前推廣較為廣泛、應用頗為普遍的小麥育種技術。對于常規育種來說,其優勢是無需過多人工干預及物種隔離,可以通過改變外界環境,篩選出特定條件下表現優良的品種進行培育,也可以選用優秀同種內的不同品種進行雜交,結合各自的優良基因,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,這樣比較有利于小麥基因及表現型的穩定,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定發揮。但是盡管常規育種易于操作,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,對于常規育種來說,若想要得到更加優秀的小麥品種,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,而這也成為了常規育種的發展難題。

              1.2分子育種

              分子育種也可以稱為基因工程育種,是在常規育種的基礎上,結合生物技術進行衍生與發展,有別于常規育種的少量干預,分子育種技術需要通過生物學技術,在分子水平上對小麥品種的基因組、基因序列進行相關操作,是當前較為推崇的生物技術與遺傳改良技術相結合的育種方式,可以有效改善小麥品種的質量及抗倒伏抗病性、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,這也是常規育種達不到的科學高度,并且分子育種技術還可以將優良的遺傳特性轉移給其他品種,這樣也利于優質性狀的發揚與保留。該技術最早見于2003年,其原理是利用生物學技術對小麥品種中的優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控因子的影響,不同基因和相同基因也會各自產生不同效應,相同基因會出現連鎖交換,不同基因會相互作用。此外,分子育種技術的實際應用效果要顧及環境、群體大小等因素,對于分子育種技術的這種弊端,必須依靠生物信息學、遺傳學、基因交換學等科學技術加以輔助,來保持育種試驗的科學進行。

              2小麥常規育種與分子育種的結合研究

              盡管對于分子育種技術來說優勢更為明顯,對于品種改良有極大的作用,但不能片面地拋棄常規育種技術,不能忽視常規育種技術的發展成熟性以及其與分子技術相結合達到“一加一大于二”的效果。將常規育種技術與分子育種結合,科學的培育方式更符合現代農業生產需求,更有利于品種的研發與開發。細化來講,分子育種可以說是基因工程的深度利用與研發,作為一項新興生物學技術,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,在我國現代農業生產的實際運用還有待深度研發,不能盲目的推行,必須做好前期分析與預設性試驗,與結果檢驗工作。還需警惕的是,分子育種作為一項基因工程手段來說,成果轉化率與存有一定未知因數,在對其抱有期待的基礎上一定要謹慎操作與實際研究結果的跟進,才能保證達到理想的成果。基于以上現實因素考量,小麥育種中兩種優秀技術的結合十分必要,也很關鍵。必須憑借分子育種技術來獲取基因植株,并在此基礎上通過常規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的轉基因常規育種和有性轉基因繁殖的方式,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與常規育種技術深度融合,加強對常規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,將各自技術特點與形狀遺傳特點是充分掌握。基于種植實際挑選培育手段,科學高效的結合,實現取長補短的目標,才能進一步為全面實現我國小麥種植的產量的提升奠定堅實、有力的理論基礎。

              2.1綜合研判與制定育種方式

              育種方式的制定,對于整個小麥常規育種來說是其中最為重要的一環,亦是小麥常規育種與分子育種結合開發與改良的重中之重。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,為后代遺傳基因的穩定表達奠定基礎。在二者結合研究及運用中在研究和應用過程中,基因工程技術可以完成片段基因的提取、傳送與共享,這是一種開創性的適用范圍更廣的育種技術,加大了育種方式的選擇范圍,在此基礎上的標記和輔助選擇使得分子育種技術應用更廣泛,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,通過性狀表現的篩選,最終選定能夠遺傳性狀穩定的品種,進一步改良育種方式,實現兩者技術的綜合開發與利用。

              2.2創新小麥育種基因源擴充方式

              當前,我國在現代農業生產過程中,育種技術處于基因源短缺的狀態之下,亟需擴充小麥品種基因源的儲備與研發,尤其在現代科技發展進步的時代浪潮下,國際競爭逐漸加大,要想繼續保持我國在小麥種植方面的優勢,必須對我國小麥品種的基因庫進行擴充,繼續發掘和儲備新的基因源,對基因序列的組合與排布深入研究,開拓小麥育種技術取材的新思路,以進一步提升我國的小麥分子育種技術水平。當前,小麥分子育種技術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,在此環節中,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改善的典型方式。席章營等運用分子標記輔助育種技術在野生番茄中發現了一種對番茄總量增效等位基因,這個重要發現,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

              小麥遺傳背景品質育種的分子標記遺傳背景輔助選擇的技術和路線,與小麥品質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。它不是簡單的品質育種基因累加聚合的問題,也不是優質亞基多少的問題,它指的應該是品質育種前景基因選擇和品質育種背景基因選擇的一個優化背景選擇。醇溶蛋白小麥的品質是一個復雜的品質學概念,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。因此,如何根據以上的標準同步進行小麥的遺傳與品質的育種是一個艱巨的系統性工作,及其在過程中出現問題,必須加以注意。小麥品質育種與育種的策略宜采取優先選用最好的優質和高產農藝親本品種為田間農藝親本,在以高產農藝親本品種為田間農藝親本的前提下進行有限品種的回交,結合優質亞基分子標記的輔助品種選擇和田間農藝親本品種性狀的選擇,結合優質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和提高產量。

              2.4加強小麥優良品種性狀結合

              獲取高產和抗病性等較強優良特性的優質小麥是廣大研究者的最終目標。加強小麥品種的優良性狀結合,可以有效防治小麥品種的病蟲害問題,但是在育種過程中,若是僅依靠常規育種來達到優良性狀結合的目的,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,進一步促生更多優良性狀的結合,必須從基因選擇與技術深度融合及開發著手,以實際情況為研究背景,以分子育種手段作為技術擴充,加大優良性狀的篩選與結合力度,進一步提升優良性狀的結合工作,努力降低育種難度系數,培育品質更加優良、性狀完美融合的小麥品種。

              3結語

              綜上所述,常規育種具有基因穩定表達、無須過多人工干預等優勢,在此基礎上將分子育種技術的基因性狀定向改良、優良性能共享等優越性加以結合,可以形成更加完備的小麥育種技術,為小麥產量及品質的提升提供了保障,極大的促進了現代農業技術的發展。

              參考文獻

              [1]趙吉平,任杰成,郭鵬燕.小麥常規育種與分子育種的結合探討[J].山西農業科學,2018,(12):1980-1982.

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

              《現代農業小麥常規育種與分子育種探討》來源:《農業開發與裝備》,作者:趙麗娜

            文章標題:現代農業小麥常規育種與分子育種探討

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