農技知識：怎樣培育小麥優良品種

■王建康 張愛民

小麥是我國重要的糧食作物，總產量和消費量均居世界第一。建國初期，小麥產量很低，每畝一般只有幾十斤、好的一百多斤。經過數次大規模的品種更新換代，目前的平均畝產已經超過700斤，比世界平均水平高出60%。我國小麥生產的發展與小麥育種工作密不可分。老一輩小麥育種家莊巧生院士在其主編的《中國小麥品種改良及系譜分析》一書中說：“自新中國成立以來，已經育成數以千計的優良品種。每年輪番在農業生產第一線服役的就有300-400個，年種植面積達1000萬畝以上的品種累計就有近60個”。這些大品種中，豫麥18、阿勃、濟南2號和百農3217等4個品種的最大年度種植面積曾超過3000萬畝，為我國小麥生產的發展做出了卓越貢獻。那么，優良小麥品種究竟是如何產生出來的呢？

優良的小麥品種，首先要求高產和優質，同時還要能夠抵抗各種病蟲害侵襲（如銹病、白粉病、赤霉病和蚜蟲），能夠抵御各種極端氣候變化（如返青拔節期的倒春寒、灌漿時期的干熱風和成熟收獲前的連陰雨），能夠有效利用土壤中的水分和養分物質，能夠適應廣闊的生態區域等等。優良品種的這些優異特性，育種家稱其為育種目標。小麥育種工作的主要任務是挑選適當的親本材料、設計雜交方案和分離群體種植方案、聚合存在于不同親本材料中的有利基因、培育符合育種目標的理想基因型，為農業生產提供適宜的品種。

配、選、比，得出更好純系

小麥品種的各種優異性狀都是基因和環境共同作用的結果。每個小麥品種都攜帶大約十萬個基因，這些基因分布在21對染色體上。自然界中，作物繁殖后代的方式大致有三種，一是無性生殖，如馬鈴薯、甘薯、木薯和甘蔗等；二是自花授粉，如小麥、水稻、大豆和花生；三是異花授粉，如玉米、高粱、黑麥、油菜和向日葵。還有一些作物同時采用自花授粉和異花授粉兩種方式繁殖后代，如棉花、蠶豆和一些麻類作物。作物的繁殖方式決定了作物的遺傳構成，也在很大程度上決定著農業生產的品種類型以及改良該作物的適宜育種方法。小麥在長期的自交過程中，個體的基因型是純合的，自交后代的基因型與親代保持一致。一個純合基因型個體的自交后代，遺傳育種中稱為一個純系。一個小麥品種其實也就是一個純系。生產上種植的大多數純系小麥品種是通過雜交育種的方法選育出來的，選育工作涉及親本選配、分離后代選擇和多環境產量比較試驗等一系列過程，育種家形象地稱為“配、選、比”。

人工輔助父母本聯姻生子

小麥雜交育種從兩個純系間配置產生雜交種開始。參與雜交的兩個純系稱作親本，一個用作父本、一個用作母本。由于小麥是天然的自花授粉作物，整個雜交過程需要通過人工輔助才能完成。首先在母本上挑選剛抽出3厘米左右、尚未授粉、長勢健壯的穗子，去掉頂部、基部和中部發育不良的小穗，剪掉發育良好小穗的穎殼的中上部分，用鑷子除去每個可育小穗上的3個雄性花蕊。這一過程稱之為去雄，去雄時不能傷害雌蕊的柱頭，去雄后要對整個穗子用半透明紙袋套袋隔離。去雄2-3天后，采集父本正在開花的穗子，剪掉穎殼的上半部分，將其花粉散落在除雄蕊的母本的柱頭上，然后再次套袋隔離。這樣，成熟時從母本上收獲的種子就是雜交種。兩個親本之間的差異基因越多，雜交種的雜合度就越高，在之后的連續自交過程中，就可以產生出眾多不同于親本基因型的純系。

挑選優秀基因，改良品種缺陷

小麥雜交育種中，雜交親本間的差異基因遠多于4對，后代群體的重組基因型可以成千上萬，優異基因型的頻率往往很低，不同基因型間的遺傳差異有時并不大，同時還存在各種環境和隨機誤差因素的干擾。小麥育種家的偉大之處就在于能夠從“蕓蕓眾生”中，通過仔細的田間觀測、后代選擇和多地點產量比較試驗，將最符合育種目標、最優秀的極少數基因型挑選出來，然后擴大繁殖使之成為優良品種。經驗豐富的小麥育種家，能夠在田間用肉眼識別個體基因型間的細微差異，甚至可以與他們培育的品種進行“對話”交流。他們充分了解每個品種的習性和優缺點，然后通過雜交育種的方法，不斷向優良品種中加入新的優良基因，改良已有品種的少量缺陷、鞏固并強化已有品種的優良特性，為我國小麥生產提供源源不斷的優良新品種，保障小麥生產的連續增長。

小麥育種是一項長期而又艱辛的工作。從雜交組合配置到品種通過審定用于農業生產的時間大約在10年左右，這個時間正好與我國小麥生產中歷次大規模的品種輪替時間相吻合。極少數品種的大面積種植時間超過20年，大多數品種的種植時間在5年左右，有的甚至只有1-2年。目前，小麥育種仍依賴于表型選擇，傳統小麥雜交育種方法雖然已經取得了巨大的成績，但總起來說育種效率并不高。過去20年興起的分子標記輔助選擇方法，只適宜于少數主效基因控制的簡單性狀。大部分的小麥育種目標性狀受眾多基因共同控制，單個基因的效應非常小，同時又容易受環境的影響，標記輔助選擇難以奏效。

隨著科學的發展，作物科學的研究目前正在進入基因組學時代，基于表型選擇的傳統經驗育種方法正朝著基于基因選擇的分子水平發展。2014年為期5年的“小麥產量和品質性狀的全基因組選擇研究”項目啟動。該項目重點解析小麥產量和品質相關基因的作用及分子調控網絡，研究全基因組水平精確選擇的理論和方法，實現小麥育種的科學化親本選配、精準后代預測和全基因值選擇。不久的將來，育種家就可以利用該項目的研究成果，加快實現小麥產量和品質的協同改良，加快培育高產優質小麥品種節奏，為廣大消費者提供充足的優質小麥。（整理自《農民日報》）