淺析常規(guī)水稻育種的途徑與技術(shù)

楊 峰，丁孝羊，趙 勇，任旭東（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，長(zhǎng)春 130118）

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淺析常規(guī)水稻育種的途徑與技術(shù)

楊 峰，丁孝羊，趙 勇，任旭東
（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，長(zhǎng)春 130118）

摘 要：要培育出既豐產(chǎn)又優(yōu)質(zhì)的水稻品種，適應(yīng)社會(huì)不同層次、不同用途的需求，就需要我們正確運(yùn)用水稻育種技術(shù)，為糧食的增產(chǎn)增收做好服務(wù)。文章結(jié)合現(xiàn)狀，淺析常規(guī)水稻育種的途徑和技術(shù)。

關(guān)鍵詞：水稻育種 途徑 技術(shù)

水稻是我國(guó)最重要的糧食作物，俗語(yǔ)說(shuō)“政以民為本，民以食為天，食以安為先”，糧食安全是關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的大事而且糧食安全也成為全球的一個(gè)重大問題。各產(chǎn)糧國(guó)都非常重視水稻的生產(chǎn)，重視水稻新品種的選育，提高稻米的產(chǎn)量和品質(zhì)，這就需要我們通過(guò)水稻育種技術(shù)，生產(chǎn)出更加適合人類需要的稻米，確保糧食安全。

1 水稻育種概述

縱觀我國(guó)的水稻育種史，中國(guó)水稻育種方法從20世紀(jì)50年代起，以純系育種為主要手段，純系育種、雜交育種、誘變育種、花培育種、雜種優(yōu)勢(shì)利用等多種技術(shù)并存，最終形成以雜交育種和雜種優(yōu)勢(shì)利用為主的局面。而其中的雜種優(yōu)勢(shì)利用則經(jīng)歷了從三系法到兩系法與三系法并存的過(guò)程，但其本質(zhì)主要還是最基本的常規(guī)雜交技術(shù)。

20世紀(jì)60年代的矮化育種的推廣和70年代的雜種優(yōu)勢(shì)利用被稱為水稻育種史的兩大突破，每次都使水稻單位面積產(chǎn)量提高很多，也讓我國(guó)水稻育種處于世界領(lǐng)先水平。但是，此后水稻育種技術(shù)沒有了新的突破，水稻產(chǎn)量也基本停滯不前，新育成的品種僅起到更新?lián)Q代的作用。無(wú)論育種技術(shù)和育種方法如何變化，高產(chǎn)量、優(yōu)品質(zhì)和多抗的育種目標(biāo)，始終是不會(huì)改變的。我們要更好地促進(jìn)水稻育種的研究，推動(dòng)水稻育種和生產(chǎn)健康快速的發(fā)展。

常規(guī)水稻在稻米的品質(zhì)、抗病性、制種風(fēng)險(xiǎn)上，可以很好地彌補(bǔ)雜交稻的不足，而且，實(shí)現(xiàn)規(guī)模、機(jī)械、效益化種田以后，直播稻和機(jī)械插秧成為水稻育種的一個(gè)發(fā)展方向和必然的趨勢(shì)。雜交水稻一般個(gè)體優(yōu)勢(shì)很強(qiáng)，農(nóng)民主要通過(guò)兩段育秧方式培育壯苗，所以，在沒有實(shí)現(xiàn)直播或機(jī)插秧的狀況下，雜交稻還是有一定的優(yōu)勢(shì)；直播稻在增加播種密度的情況下，增大了群體的有效水稻穗數(shù)，就增加了水稻育種的群體優(yōu)勢(shì)，常規(guī)水稻同樣可以達(dá)到雜交稻的產(chǎn)量目標(biāo)。

現(xiàn)在的稻米加工品質(zhì)，常規(guī)稻的適口性也比雜交稻強(qiáng)，隨著生活水平的提高，常規(guī)水稻一定會(huì)比雜交稻商品性更高。在種子安全性上，雜交稻因?yàn)橹品狈N風(fēng)險(xiǎn)，成本等比常規(guī)稻更高。

2 水稻育種的途徑方法

水稻的育種方法有很多，例如：傳統(tǒng)的純系育種和常規(guī)的雜交育種，后來(lái)又出現(xiàn)了誘變育種即輻射育種、花培育種、基因育種、分子育種、分子標(biāo)記輔助育種等各種方法。

誘變育種和花培育種的兩種育種方式，曾在20世紀(jì)80年代很火，而現(xiàn)在則流行基因育種和航天育種等技術(shù)。作物育種是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它包括了變異的創(chuàng)造、優(yōu)良變異的選擇、優(yōu)良穩(wěn)定品系的比較試驗(yàn)和評(píng)價(jià)、品種審定等多個(gè)環(huán)節(jié)。

2.1 地理位置上遠(yuǎn)緣雜交

遠(yuǎn)緣雜交一般是指在分類學(xué)上，物種分類單位的個(gè)體之間交配。不同種間、屬間，甚至親緣關(guān)系更遠(yuǎn)的物種之間的雜交。可以把不同種、屬的特征、特性結(jié)合起來(lái)，突破種屬界限，擴(kuò)大遺傳變異，從而創(chuàng)造新的變異類型或新物種。

通過(guò)地理遠(yuǎn)緣雜交育成的品種很多，但是，在豐產(chǎn)性兼高質(zhì)量方面，仍然沒有取得重大的突破，因而，引用地理距離較遠(yuǎn)的親本與高產(chǎn)量及優(yōu)質(zhì)的親本雜交，可能會(huì)打破產(chǎn)量的局限，盡快培育出豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的水稻新品種。

2.2 積極利用新技術(shù)創(chuàng)造的中間材料創(chuàng)造新的類型

現(xiàn)代育種方法包括輻射育種、航天育種、生物技術(shù)育種等，這些方法是培育水稻新品種的高新技術(shù)。輻射育種是利用核輻射誘發(fā)植物遺傳變異，它是選育優(yōu)良品種，以及解決植物品種性狀改良中的有效途徑。輻射射線處理誘發(fā)植被早熟突變，而在航天育種中，它最大的特點(diǎn)在于，能在較短的時(shí)間里，創(chuàng)造出目前地面誘變育種，這種方法比較難，獲得的罕見突變基因資源，有的變異多、變幅很大，而且穩(wěn)定、快速，因而，這種方法可以培育出高產(chǎn)量、優(yōu)品質(zhì)、早熟、抗病力強(qiáng)的優(yōu)良品種。

水稻產(chǎn)量的不斷增長(zhǎng)，品質(zhì)的不斷改進(jìn)，抗性的不斷提高，都要從新品種質(zhì)量發(fā)掘著手。育種工作者在材料、方法上，相互應(yīng)用，相互促進(jìn)，利用各種質(zhì)形成相應(yīng)的分離群體，通過(guò)在自然選擇和人工選擇的共同作用下，使育成品種能夠逐漸適應(yīng)當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)條件、生態(tài)條件，但是，沒有任何一個(gè)水稻種質(zhì)資源是十全十美的，一個(gè)好的種質(zhì)往往在它的個(gè)別性狀上比較突出，如果直接利用將會(huì)遇到困難。

同時(shí)，可利用優(yōu)異的中間材料與優(yōu)質(zhì)親本進(jìn)行復(fù)合雜交，可以擴(kuò)大親本血緣。同時(shí)，豐富雜種后代的遺傳基因，有利的加大雜種后代群體的變異幅度，并且能夠促使有利性狀個(gè)體的充分表達(dá)，增加這樣稻種的有效入選機(jī)率。把有突出優(yōu)異性狀的超親雜種，應(yīng)用于復(fù)合雜交，并將多個(gè)親本的多種有利基因，全部居身于一個(gè)新品種中，也是目前高產(chǎn)育種的重要途徑之一。

不同的育種方法，各有長(zhǎng)處和短處，一種方法不可能代替另一種方法。多年來(lái)，無(wú)論出現(xiàn)什么先進(jìn)技術(shù)，常規(guī)雜交方法一直方興未艾，為我國(guó)糧食生產(chǎn)做出巨大貢獻(xiàn)的雜交水稻，理論上比常規(guī)稻增產(chǎn)20%以上。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，雜交稻也不可能完全取代常規(guī)稻。目前，國(guó)內(nèi)常規(guī)稻種仍占水稻種植面積的半壁江山。

3 水稻育種的技術(shù)

3.1 選種的技術(shù)

理想株型在選種育種中起到至關(guān)重要的作用。理想株型是指在特定生態(tài)條件下，與豐產(chǎn)性有關(guān)的各種有利性狀的最佳的組配。理想株型育種應(yīng)是指植物形態(tài)和植物機(jī)能，有利于提高光能利用的方面，即理想株型新品種，使其光能利用率和單產(chǎn)水平得到顯著提高。綜合考慮，并充分利用當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)條件，使水稻的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)系數(shù)都能達(dá)到一定的高度。因此，理想株型的選擇至關(guān)重要。在理想株型的選擇上，株高最好控制在100 cm 左右，不超過(guò)110 cm，莖稈堅(jiān)韌，抗倒伏，葉片整體挺直，冠層三葉應(yīng)“短、厚、直、立”，能充分利用光能，在植物后期，避免早衰，避免成熟時(shí)，稈青籽黃。

3.2 抗病性的篩選

水稻抗病蟲性研究和利用，是貫徹“預(yù)防為主，綜合防治”的植保方針，也是綜合防治的基礎(chǔ)。利用抗性強(qiáng)的水稻良種，不但可少用或不用農(nóng)藥獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，而且可減少環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)自然平衡。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外抗性育種工作取得很大成績(jī)，多抗性的育種工作越來(lái)越被人們所重視。國(guó)際水稻研究所培育的IR36多抗品種，在第三世界稻區(qū)推廣了1 100萬(wàn)hm2，每年為稻農(nóng)爭(zhēng)得了15億美元的純收入。

從F3代起，就要選擇優(yōu)良單株，進(jìn)入抗病圃進(jìn)行抗病性鑒定，達(dá)到選育與抗病性篩選同步進(jìn)行，對(duì)不抗病的單株或組合，進(jìn)行早期淘汰，提高育種效率，根據(jù)實(shí)際情況，留下抗病性單株，有利增強(qiáng)后代種子出圃前的抗病性能力。

3.3 優(yōu)質(zhì)稻品系親本的選擇

優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源可以作為優(yōu)質(zhì)基因提供體，用于常規(guī)雜交育種和改造親本的基因。同時(shí)，它也可以直接用于雜交水稻的配組育種，其征集、鑒定為優(yōu)質(zhì)稻的選育，奠定了基礎(chǔ)。大量的育種實(shí)踐表明，選擇適宜的親本，抓住主體的親源，是育種成功的關(guān)鍵。主體親本必須是適應(yīng)當(dāng)?shù)刈匀粭l件和生產(chǎn)條件的品種，且在大面積推廣中，顯示出強(qiáng)大生命力的品種為對(duì)象，并在育種實(shí)踐中，要進(jìn)行必要的過(guò)篩挑選。

3.4 航天誘變育種技術(shù)

航天誘變育種同時(shí)，又稱“空間誘變育種”。它是指將農(nóng)作物的種子或供試誘變材料搭乘返回式衛(wèi)星或宇宙飛船，送到距地球200～400 km的太空，利用空間宇宙射線的強(qiáng)輻射。在高真空、微重力和交變磁場(chǎng)等特殊環(huán)境中，進(jìn)行誘變處理，使搭載的農(nóng)作物種子和材料，產(chǎn)生有利的變異，返回地面試種后，繼續(xù)采用常規(guī)育種技術(shù)，從中選育出農(nóng)作物新品種。因此，航天誘變育種技術(shù)是將航天技術(shù)、生物技術(shù)和農(nóng)作物育種技術(shù)相結(jié)合發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)嶄新的育種技術(shù)。水稻航天育種具有變異頻率高、幅度大、多數(shù)性狀，能遺傳，穩(wěn)定快，育種周期短，研究成本低，育種成效快等特點(diǎn)，尤其是可獲得罕見突變體和早熟性變異類型。

3.5 雜交育種技術(shù)

水稻雜交育種是選擇遺傳性不同的品種或品系相互雜交，獲得遺傳變異，然后從雜種后代中，通過(guò)選育和鑒定，培育成新品種的育種方法。水稻雜交育種的基本程序包括：親本選配、雜交和雜種后代選育3個(gè)基本環(huán)節(jié)。雜交育種使它自己產(chǎn)生的后代的遺傳背景豐富。雜交育種通過(guò)單交、復(fù)交、回交、聚合雜交等多種操作手段，能擴(kuò)大后代遺傳背景，豐富現(xiàn)在的變異類型，容易選育產(chǎn)量潛力高、稻米品質(zhì)好、綜合性狀優(yōu)的品種。同時(shí)，雜交育種通過(guò)基因重組和基因的篩選積累，在后代中容易產(chǎn)生優(yōu)良的性狀。由于不同顯性基因的互作或互補(bǔ)，可產(chǎn)生新的性狀，而互作的基因往往在兩者的親本上，則通過(guò)雜交可使互補(bǔ)基因相互結(jié)合，從而產(chǎn)生新的性狀。雜交育種過(guò)程中的組合配置、雜交方式、后代處理，方法靈活多樣。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，常規(guī)育種技術(shù)在水稻育種方面的作用，永遠(yuǎn)都占主要的地位。但是，現(xiàn)在新技術(shù)很多在育種中間體上起了很大的作用。水稻的育種方法途徑有很多，新型水稻育種在現(xiàn)階段水稻育種中有其特殊的地位和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。文章就現(xiàn)階段如何認(rèn)識(shí)和應(yīng)用水稻新型育種技術(shù)，進(jìn)行了探討，以繼續(xù)發(fā)揮水稻育種在水稻品種改良中的重要作用。

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