信息化技術與小麥栽培高效育種的深度融合分析

摘 要：信息化技術的迅速發展為農業生產的育種工作提供了新的機遇和挑戰。小麥作為重要糧食作物之一，其高效育種對保障糧食安全以及農業可持續發展具有十分重要的意義。基于此，本文深入研究信息化技術與小麥栽培高效育種的深度融合，探討小麥栽培育種具體技術環節以及信息化技術的應用。

關鍵詞：信息化技術；小麥栽培；育種技術

信息化技術融入小麥栽培育種中的必要性是農業發展的必然趨勢，不僅有助于提高小麥栽培育種的效率和準確性，促進小麥品種的改良和創新，還在提高小麥栽培育種的可持續性方面發揮著不可忽視的作用。因此，應積極推廣信息化技術在小麥栽培育種中的應用，為農業生產的現代化發展做出更大的貢獻，促進經濟效益與生態效益的雙重進步。

1 小麥栽培育種技術

1.1常規雜交育種

常規雜交育種是在人工選擇符合需要的品種后，通過雌雄細胞結合產生多種新的遺傳性狀的傳統育種方法。這種方法在農業生產中被廣泛應用，因為它可以有效提高作物的產量、抗病性和品質等優良性狀。具體育種步驟如下：第一步，選擇親本。在開始雜交育種之前，應根據所需特征、特性選擇合適的親本品種，確保親本具有優良的性狀，如高產、抗病、優質等，以便為后續的雜交育種提供良好的基礎。第二步，進行人工授粉。為保證雜交過程的順利進行，需要將雄性花序的花粉施加在雌性花序上，使其結實，以此確保雌雄配子的隨機結合，從而增加雜交后代的多樣性。第三步，培育F1代。雜交完成后，需要收集雜交后的種子，然后將其種植在適宜的環境中進行培育，經過一段時間的生長，能夠得到第一代雜交后代，即F1代。第四步，選擇與篩選，對F1代進行選擇與篩選，通過對植株的高矮、果實的大小、色澤等性狀進行觀察與評價，切實保留具有理想性狀的個體。第五步，后代培育，將篩選出的個體進行后代培育，逐步穩定和提高所需性狀。在這個過程中，需要加強植株的科學管理，如施肥、澆水、病蟲害防治等，以保證其生長的健康和穩定。同時，還需要對后代進行定期的觀察和評價，以便及時發現問題并采取相應的措施進行調整。

1.2分子標記育種

分子標記育種是一種創新的小麥育種方法，它利用小麥的近緣次級基因庫，將傳統的育種技術和分子育種技術結合，通過細胞遺傳學、分子標記輔助選擇和基因工程等方法將小麥近緣種屬中的優良基因引入到小麥染色體組中，以突破現有的育種瓶頸，從而培育出符合育種目標的小麥新品種。首先，進行樣品收集。這一步是為了獲取具有潛在優良特性的小麥種子或植株。這些樣品可能來自不同的小麥種植區域，或者是經過特殊處理的小麥材料，因此在收集樣品時，需要確保樣品的多樣性和代表性，以便更好地了解小麥的遺傳背景。接下來，需要對收集到的樣品進行DNA提取。DNA提取是將植物細胞中的DNA分離出來的過程，這一步驟對于后續的分子標記篩選非常重要，可以獲取到高質量的DNA樣本，為后續的分析和實驗提供基礎。其次，進行分子標記篩選。通過對提取到的DNA樣本進行包括檢測DNA的純度、濃度和完整性等指標的質量檢測，保證高質量的DNA樣本分子標記篩選的準確性和可靠性。再次，篩選材料。在篩選過程中，還需要進行材料的選擇，通過根據篩選結果，從具有潛在優良特性的小麥材料中挑選出最具潛力的個體。這個過程可能需要多次迭代和優化，以確保最終選育出的后代能夠滿足育種目標。最后，選育后代。通過對選定的材料進行人工授粉、雜交等操作，以實現優良基因的組合和傳承。同時，對后代進行嚴格的田間管理和抗逆性鑒定，確保最終選育出的小麥新品種能夠在各種環境條件下表現出優良的性狀[1]。

1.3基因編輯育種

基因編輯育種是通過利用CRISPR-Cas系統等先進的基因編輯技術，對小麥的基因進行精確修改的方法，有助于提高其抗病性、耐旱性和產量等重要特性。可以說，該技術的應用為小麥的遺傳改良和優化提供了強大的工具，因此，在小麥栽培育種中，應當科學進行使用。首先，要進行基因編輯育種，需要確定目標基因，并對小麥的各種性狀有深入的理解，包括研究小麥的生長習性、抗病性、抗逆性等方面的信息，以便確定哪些基因的變異可能會帶來最大的效益。在這個過程中，可能需要大量的研究和實驗，以確保選擇的目標基因能夠有效改善小麥的特性。接下來，需要選擇合適的基因編輯工具。目前，CRISPR-Cas9系統被認為是一種非常有效的基因編輯工具，已經被廣泛用于各種生物的基因編輯研究。通過使用這種工具，可以針對目標基因進行精確的編輯，包括插入新的基因序列、刪除不需要的基因序列，或者修改現有的基因序列等。在這個過程中，需要精確地進行控制，以確保編輯的準確性和安全性。編輯完成后，需要將編輯過的細胞培養至整株，這是一個非常重要的步驟，因為只有當整個植株都被成功編輯后，才能確認目標基因是否被正確編輯。為了驗證這一點，通常會采用PCR（聚合酶鏈反應）和測序等方法來完成，以確保編輯過程的成功，并為后續的研究提供可靠的數據支持。最后，從編輯成功的個體中選取種子，用于后代的培育。這個過程要求相關人員耐心精細操作，以逐步穩定和提高小麥的所需性狀，確保育種成果能夠在長期內得到保持和提升。同時，還需要對種子進行嚴格的篩選和管理，以確保下一代小麥具有更高的抗病性、耐旱性和產量等特性，從而為農業生產帶來更多的利益[2]。

1.4誘變育種

誘變育種是一種通過人為干預，利用物理輻射或化學因素誘導植物基因發生突變，從而實現對植物性狀的改變和優化的育種方法。為切實保證育種的質量，為農業生產提供更優質的小麥品種，應對誘變育種各環節質量加以重視。首先，對小麥種子或芽生進行誘變處理是至關重要的。誘變劑可以是化學物質，如一些具有誘發基因突變作用的化合物，如過硫酸鹽、氯化鎘等；也可以是物理因素，如輻射，以此促使小麥種子或芽生中的DNA分子發生相互作用，導致其結構發生改變，從而引發基因突變。一般來說，突變是雙向的，可能是有益的，也可能是有害的，但無論如何，它們都為育種提供了新的可能性。接下來，對誘變后的小麥種子或芽生進行篩選，從眾多的誘變個體中選擇出具有所需變異的個體作為潛在新品系。在實際育種中，通常會根據變異程度、遺傳穩定性等因素來評估這些個體的優劣，并從中挑選出最具潛力的品系。最后，對篩選出的個體進行后代培育。這一過程主要包括兩個方面：一是逐步穩定所選個體的優良性狀，使其在種植過程中能夠穩定地表現出所需的變異特征；二是進一步提高這些個體的產量、抗病性等性狀表現，以滿足農業生產和市場需求。通過不斷地選育和改良，逐步建立起一個具有優良性狀的新品種。

1.5輪回選擇育種

輪回選擇育種是一種通過不斷篩選和淘汰不良品系，逐步提高優質品種比率的技術手段。該技術的核心是通過選擇具有所需特征的親本雜交，并對雜交后的后代進行選擇與篩選，保留具備目標性狀的個體，然后進行后代培育，逐步穩定和提高所需性狀，有助于培育出更適應環境需求、更具競爭力的品種。一般在材料選擇階段，需要精心挑選具有所需特征的親本進行雜交，確保這些親本是經過長期選育和改良的優良品種，或者是從其他物種中獲取的具有目標性狀的材料，以此增加雜交后代中優質品種的比例。在選擇與篩選階段，需要對雜交后的后代進行全面的觀察和評估。通過仔細觀察每個個體的特征表現，并結合遺傳學原理和技術手段，對后代進行選擇與篩選，將具備目標性狀的個體保留下來，不符合要求的個體則進行淘汰。在后代培育階段，需要繼續對篩選出的個體進行培育和管理。在此過程中，應當采取適當的繁殖方法，確保后代的品質和特性能夠穩定地繼承下去，并進行必要的調整和改良，以提高所要改良性狀的表現水平[3]。

2 信息化技術在小麥栽培高效育種中的應用

2.1數據采集

在小麥栽培的高效育種過程中，數據采集起著至關重要的作用，可以通過使用信息化技術來實現小麥栽培育種的高效性。通過采用傳感器和監測裝置等先進設備，能夠實時收集小麥生長發育過程中的關鍵數據，例如土壤溫度、濕度、光照強度、氣溫和二氧化碳濃度等，有助于及時獲取到小麥生長環境的動態信息。這種信息的獲取不僅可以幫助了解小麥的生長環境，還可以為栽培育種決策提供重要的參考依據。例如，根據土壤的溫度和濕度數據來調整灌溉策略，或者根據光照強度和氣溫數據來調整小麥的種植時間。此外，這些數據還可以幫助了解土壤的養分狀況和水分需求。通過分析這些數據，相關人員可以更準確地判斷土壤的肥力和水分含量，從而合理安排小麥的種植時間和施肥量，以此切實提高小麥的產量以及質量。總的來說，數據采集是小麥栽培高效育種的重要環節，它為我們提供了有關小麥生長環境的全面準確的信息，從而幫助相關人員做出更好的決策，提高小麥的產量和質量。

2.2進度管理

信息化技術在小麥育種的進程管理中發揮著不可替代的作用，通過利用現代信息技術，可以實現更加高效、精確的小麥生長管理，不僅可以提高育種效率和準確性，還可以為相關人員提供更多的數據支持和決策參考，促進國際合作與交流。首先，信息化技術在小麥育種的種子篩選過程中發揮著重要作用。傳統的種子篩選方法通常需要耗費大量的人力和時間，而借助信息化技術，可以通過圖像識別和機器學習算法快速準確地篩選出具有優良品質的種子，以此提升篩選效率，促進小麥育種進程縮短。其次，信息化技術還可以幫助相關人員更好地了解小麥的生長環境和生長過程。通過傳感器和監測設備，能夠實時收集土壤溫度、濕度、光照等環境參數，并將數據傳輸到計算機系統中進行分析，從而幫助相關人員及時調整育種條件，切實加強進度管理，提高小麥的產量和質量。最后，信息化技術還可以促進小麥育種的國際合作與交流。通過互聯網和遠程通信技術，不同國家的科學家可以共享研究成果和數據資源，以此加快新品種的研發和應用進程，推動小麥育種技術的創新和發展[4]。

2.3栽培監測

遙感技術和無人機等信息化技術在農業領域具有廣泛的應用前景。同時，利用這些技術對小麥田地進行監測，可以有效了解小麥生長的整體狀況，及時發現并解決可能出現的問題。首先，通過高分辨率影像和圖像處理技術，對小麥的生長狀態進行快速評估，有助于相關人員了解小麥更詳盡的生長情況，例如植株的密度、葉面積、株高等。同時，通過對這些數據進行分析，能夠預測小麥的產量，為農業生產提供科學依據。其次，利用遙感技術，能夠實時監測農田的環境狀況，如土壤水分、溫度、光照等。當土壤水分不足時，可以通過遙感技術及時了解這一情況，從而采取灌溉措施，保證小麥的正常生長。同樣，當溫度過高或過低時，也可以通過遙感技術進行預警，采取相應的措施降低其對于小麥的影響。此外，利用無人機進行農田監測，可以大大提高監測的效率和范圍。無人機可以在高空中俯瞰整個農田，對小麥的生長狀況進行全面、細致的觀察，使地面上的人工巡檢難以達到的區域也能得到有效的監測。在栽培監測方面，信息化技術可以為農民提供實時的土壤水分、溫度、光照等環境因素監測數據和預警機制，促使農民根據這些數據調整栽培措施，有效預防病蟲害的發生和蔓延，這對于提高小麥的產量和質量具有重要意義。同時，通過監測小麥的生長狀態和生理指標，可以及時發現異常情況并采取相應的措施。例如，當發現小麥植株出現黃化、枯萎等現象時，可以通過分析這些數據找出原因，并采取相應的治療措施，提高小麥的抗逆性和適應性。

2.4理論指導

信息化技術能夠在小麥栽培育種過程中進行理論指導，對于提升小麥栽培育種效率與質量具有重要意義，有助于更好地發掘和利用小麥品種資源，優化育種方案，提高育種效果。首先，通過建立小麥種質資源數據庫，收集全球各地的小麥種質資源信息，包括遺傳背景、產量性狀、抗病性等方面的數據，再利用大數據技術和人工智能算法對這些數據進行分析，挖掘出具有優良性狀的小麥種質資源，以此為育種工作提供有力支持。其次，利用高通量測序技術，對小麥品質資源的基因組進行全面測序，揭示其遺傳多樣性和遺傳變異規律，并對基因組數據進行挖掘和分析，以此發現小麥品質資源中的潛在優異基因，為育種工作提供理論依據。再次，基于信息化技術，構建小麥育種的數學模型和計算機模擬系統，模擬小麥生長發育過程及其與環境因素的相互作用，能夠預測不同育種策略對于小麥產量、品質等性狀的影響，有助于提供優化育種方案的理論指導，從而提高育種效果。另外，通過開發智能育種輔助系統，對育種數據的實時分析和反饋，有助于實現對于小麥育種過程的全程監控和管理，為相關人員提供及時、準確的決策依據，提高育種效率[5]。

綜上所述，信息化技術能夠在小麥育種中發揮重要作用，有助于提高育種效率和品質。因此，為實現小麥栽培高效育種，應當積極結合信息化技術，并根據實際情況靈活組合使用，切實提升育種的精準性與效率性，選育出符合需求的更優良的小麥品種。同時，有助于促進小麥育種數字化轉型，提升小麥育種技術水平，有利于為我國農業生產和糧食安全做出貢獻。

參考文獻：

[1]劉濤，邢向陽.2011—2021年安徽省審定小麥品種育種特點與部分表型性狀分析[J].種子科技，2023，41（04）：40-42.

[2]呂月霞.信息化技術在小麥栽培高效育種中的應用[J].農業工程技術，2023，43（02）：85-86.

[3]劉偉，李勝男，宋夢秋.我國小麥育種主要進展與展望[J].大麥與谷類科學，2023，40（02）：1-6.

[4]文杰.小麥常規育種技術發展趨勢與優化措施[J].農業開發與裝備，2022（09）：154-156.

[5]劉新月，劉莉，張松令.抗寒節水高產國審小麥新品種‘臨旱8號’選育研究[J].中國農學通報，2021，37（22）：11-16.