现代农业小麦常规育种与分子育种探讨

所属栏目:作物生产科学论文 发布日期:2020-12-11 09:29 热度:

   当前,我国小麦在现代农业生产中占有重要地位,其抗病性、遗传因子、产量品质等都是民生关注的重点,故而必须改善小麦的育种问题。因此,深入研究常规育种及分子育种各自的优劣性,并将二者有机结合研发更加适宜的品种对现代农业生产具有重要意义,这项研究是十分必要的。

现代农业小麦常规育种与分子育种探讨

  1小麦常规育种与分子育种概述

  1.1常规育种

  在我国,小麦是十分重要的粮食,是国家发展建设的重大民生工程,小麦的育种工作更是重要一环。当前,小麦的常规育种发展较早,是当前推广较为广泛、应用颇为普遍的小麦育种技术。对于常规育种来说,其优势是无需过多人工干预及物种隔离,可以通过改变外界环境,筛选出特定条件下表现优良的品种进行培育,也可以选用优秀同种内的不同品种进行杂交,结合各自的优良基因,以此来对小麦品种的基因进行改良,不断提升小麦品种的品质,这样比较有利于小麦基因及表现型的稳定,能够进一步提升小麦的抗病虫害能力,也可以保证小麦品种的遗传特性稳定发挥。但是尽管常规育种易于操作,但不可控性也较多,在基因组交换过程中,遗传基因具有不可控性,有可能隐藏一些未知的弊端,同时,对于常规育种来说,若想要得到更加优秀的小麦品种,必须寻求更多的母本小麦品种进行研究,保持母本资源的多样性,才能保障基因的不断改良,而这也成为了常规育种的发展难题。

  1.2分子育种

  分子育种也可以称为基因工程育种,是在常规育种的基础上,结合生物技术进行衍生与发展,有别于常规育种的少量干预,分子育种技术需要通过生物学技术,在分子水平上对小麦品种的基因组、基因序列进行相关操作,是当前较为推崇的生物技术与遗传改良技术相结合的育种方式,可以有效改善小麦品种的质量及抗倒伏抗病性、抗病虫害等问题,非常有利于在研究中不断对小麦品种进行遗传特性的定向改良,这也是常规育种达不到的科学高度,并且分子育种技术还可以将优良的遗传特性转移给其他品种,这样也利于优质性状的发扬与保留。该技术最早见于2003年,其原理是利用生物学技术对小麦品种中的优选性状进行定位标记并分析,以此来选择各个基因的等位变异对表型的效应值[1]。但由于在此过程中基因表达会受制于调控因子的影响,不同基因和相同基因也会各自产生不同效应,相同基因会出现连锁交换,不同基因会相互作用。此外,分子育种技术的实际应用效果要顾及环境、群体大小等因素,对于分子育种技术的这种弊端,必须依靠生物信息学、遗传学、基因交换学等科学技术加以辅助,来保持育种试验的科学进行。

  2小麦常规育种与分子育种的结合研究

  尽管对于分子育种技术来说优势更为明显,对于品种改良有极大的作用,但不能片面地抛弃常规育种技术,不能忽视常规育种技术的发展成熟性以及其与分子技术相结合达到“一加一大于二”的效果。将常规育种技术与分子育种结合,科学的培育方式更符合现代农业生产需求,更有利于品种的研发与开发。细化来讲,分子育种可以说是基因工程的深度利用与研发,作为一项新兴生物学技术,在育种方面有着重要作用,但在这其中需要清醒的认知,虽然功能强大预期效果很好,但在实际应用中,有许多需要注意的问题及细节,在我国现代农业生产的实际运用还有待深度研发,不能盲目的推行,必须做好前期分析与预设性试验,与结果检验工作。还需警惕的是,分子育种作为一项基因工程手段来说,成果转化率与存有一定未知因数,在对其抱有期待的基础上一定要谨慎操作与实际研究结果的跟进,才能保证达到理想的成果。基于以上现实因素考量,小麦育种中两种优秀技术的结合十分必要,也很关键。必须凭借分子育种技术来获取基因植株,并在此基础上通过常规育种的方式进行多代试验田培育与筛选,以期达到后代获得能够运用于他源育种基因,即能通过依托于传统的转基因常规育种和有性转基因繁殖的方式,将培育得到的基因嫁与到其他品种。真正能够有效地达到预期水平需要分子育种技术与常规育种技术深度融合,加强对常规育种与分子育种的知识积累与运用能力,深刻掌握二者之间的共同点与对接难点,将各自技术特点与形状遗传特点是充分掌握。基于种植实际挑选培育手段,科学高效的结合,实现取长补短的目标,才能进一步为全面实现我国小麦种植的产量的提升奠定坚实、有力的理论基础。

  2.1综合研判与制定育种方式

  育种方式的制定,对于整个小麦常规育种来说是其中最为重要的一环,亦是小麦常规育种与分子育种结合开发与改良的重中之重。所以在育种方式的制定过程中必须严格基因控制,严格筛选品种的性能及其表现,为后代遗传基因的稳定表达奠定基础。在二者结合研究及运用中在研究和应用过程中,基因工程技术可以完成片段基因的提取、传送与共享,这是一种开创性的适用范围更广的育种技术,加大了育种方式的选择范围,在此基础上的标记和辅助选择使得分子育种技术应用更广泛,使用更便捷。举例而言,可以将具备综合性状的小麦品种植株当作受体,将具备目标基因的遗传因子小麦母本作为供体进行基因杂交,将得到的目标基因进行再一次的回交,通过目标基因的定位将回交得到的植株进行辅助标记及筛选与提取[2]。在此基础上进行多次回交,通过标记基因达成性状改良的目的,从而筛选出更符合目标基因的小麦品种,接着在此基础上进行大田种植实验,对选定目标基因进行跟踪与观察,通过性状表现的筛选,最终选定能够遗传性状稳定的品种,进一步改良育种方式,实现两者技术的综合开发与利用。

  2.2创新小麦育种基因源扩充方式

  当前,我国在现代农业生产过程中,育种技术处于基因源短缺的状态之下,亟需扩充小麦品种基因源的储备与研发,尤其在现代科技发展进步的时代浪潮下,国际竞争逐渐加大,要想继续保持我国在小麦种植方面的优势,必须对我国小麦品种的基因库进行扩充,继续发掘和储备新的基因源,对基因序列的组合与排布深入研究,开拓小麦育种技术取材的新思路,以进一步提升我国的小麦分子育种技术水平。当前,小麦分子育种技术基因源可以扩充的途径和方式,一般是采用多种方法寻找新的小麦基因序列类型,并从中探索找出新型的小麦基因序列种类,在此环节中,QTL具备较强的可行性。通过对小麦基因的探究,可以精准地找出新型的基因源。在这方面获取一定成果的原因在于7DL.7Ag易位系,这是当前外源基因应用于小麦品质改善的典型方式。席章营等运用分子标记辅助育种技术在野生番茄中发现了一种对番茄总量增效等位基因,这个重要发现,给小麦品种改良提供了一定借鉴。

  2.3重视育种遗传背景选择

  小麦遗传背景品质育种的分子标记遗传背景辅助选择的技术和路线,与小麦品质抗病育种过程中分子的标记遗传背景辅助的选择基本相似。因此笔者个人认为小麦品质育种分子标记遗传背景的选择更为重要。它不是简单的品质育种基因累加聚合的问题,也不是优质亚基多少的问题,它指的应该是品质育种前景基因选择和品质育种背景基因选择的一个优化背景选择。醇溶蛋白小麦的品质是一个复杂的品质学概念,它不仅受醇溶蛋白小麦的高分子量和麦谷蛋白亚基的影响,而且小麦低分子量也受麦谷蛋白亚基的影响,醇溶蛋白也对于小麦的品质具有重要的作用,同时醇溶蛋白小麦中的淀粉、籽粒的软硬度等其它的因素也直接影响着醇溶蛋白小麦的品质。因此,如何根据以上的标准同步进行小麦的遗传与品质的育种是一个艰巨的系统性工作,及其在过程中出现问题,必须加以注意。小麦品质育种与育种的策略宜采取优先选用最好的优质和高产农艺亲本品种为田间农艺亲本,在以高产农艺亲本品种为田间农艺亲本的前提下进行有限品种的回交,结合优质亚基分子标记的辅助品种选择和田间农艺亲本品种性状的选择,结合优质亚基分子标记亲本作为辅助的育种方法,可以同步改良其品质和提高产量。

  2.4加强小麦优良品种性状结合

  获取高产和抗病性等较强优良特性的优质小麦是广大研究者的最终目标。加强小麦品种的优良性状结合,可以有效防治小麦品种的病虫害问题,但是在育种过程中,若是仅依靠常规育种来达到优良性状结合的目的,会导致研究过程中盲目性较大,且未知因素较多,无法保证最终的实验结果符合预期目标,不仅增加了实验的难点,导致过程更为缓慢与复杂,而且加大了人工成本导致育种人员投入更多精力。因此,进一步促生更多优良性状的结合,必须从基因选择与技术深度融合及开发着手,以实际情况为研究背景,以分子育种手段作为技术扩充,加大优良性状的筛选与结合力度,进一步提升优良性状的结合工作,努力降低育种难度系数,培育品质更加优良、性状完美融合的小麦品种。

  3结语

  综上所述,常规育种具有基因稳定表达、无须过多人工干预等优势,在此基础上将分子育种技术的基因性状定向改良、优良性能共享等优越性加以结合,可以形成更加完备的小麦育种技术,为小麦产量及品质的提升提供了保障,极大的促进了现代农业技术的发展。

  参考文献

  [1]赵吉平,任杰成,郭鹏燕.小麦常规育种与分子育种的结合探讨[J].山西农业科学,2018,(12):1980-1982.

  [2]郭鹏燕,许瑛,周伟.我国小麦育种方向的创新与实践分析[J].山西农业科学,2019,(1):139-142.

  《现代农业小麦常规育种与分子育种探讨》来源:《农业开发与装备》,作者:赵丽娜

文章标题:现代农业小麦常规育种与分子育种探讨

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