育種技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

[摘要]糧食是人類生存的能量源泉，無論發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家，糧食的產(chǎn)量都是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的體現(xiàn)，是人們生活水平提高的基礎(chǔ)。我國(guó)農(nóng)學(xué)工作者一直致力于農(nóng)作物的育種與栽培，并取得了世界矚目的成果。本文從農(nóng)作物育種技術(shù)的介紹出發(fā)，通過山東省小麥雜交與育種的策略，簡(jiǎn)要探究現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，希望對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展有所幫助。

[關(guān)鍵詞]農(nóng)作物育種;種植技術(shù);機(jī)械化生產(chǎn)

中圖分類號(hào)：S33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201912

糧食的產(chǎn)量一直是國(guó)家糧食安全的根本，是國(guó)家糧食和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱，是人民生活幸福的重要因素。我國(guó)作為世界農(nóng)業(yè)大國(guó)，對(duì)糧食的產(chǎn)量有著更高的要求。在過去，要想在現(xiàn)有的資源和技術(shù)的基礎(chǔ)上提高糧食的產(chǎn)量，最直接的方法就是加大種植面積。但由于我國(guó)可耕地資源有限，這個(gè)方法效果不大。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，通過提高育種和栽培技術(shù)來提高糧食的產(chǎn)量成為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要途徑。為此，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)，總結(jié)現(xiàn)有的資源特點(diǎn)，利用現(xiàn)代育種技術(shù)提高糧食產(chǎn)量對(duì)于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)來說具有重要意義。

1 農(nóng)作物育種方法

農(nóng)作物育種方法通過改良作物的遺傳特性，結(jié)合遺傳學(xué)理論，運(yùn)用科學(xué)技術(shù)手段來達(dá)到提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)等方面的性能的效果。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和我國(guó)綜合國(guó)力的增長(zhǎng)強(qiáng)，我國(guó)農(nóng)作物的育種方法越來越先進(jìn)，也越來越豐富，其中包括誘變育種和雜交育種，而雜交育種在我國(guó)農(nóng)作物的育種上應(yīng)用得更為頻繁和廣泛。進(jìn)行育種的目標(biāo)主要為了實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的抗逆穩(wěn)產(chǎn)，特別是抗病蟲害和抗除草劑，最終目的還是為了提高農(nóng)作物產(chǎn)量，這也是我國(guó)育種工作者在接下來的至少20年中最主要的工作目標(biāo)。

1.1 誘變育種技術(shù)

誘變育種是指在人工的干預(yù)下，通過一些物理和化學(xué)方面的手段來促使農(nóng)作物的基因產(chǎn)生突變，進(jìn)而在產(chǎn)生的新物種中選擇所需的性狀優(yōu)良的品種。誘變育種有著一定的缺陷，那就是所獲得的物種特性大部分不是育種者想要的，即使是育種者想要的，但其本身的其他性狀可能也是培育者所不想要的，此外也不能確定在育種周期的長(zhǎng)短，因此可以說誘變育種的結(jié)果具有很大的不確定性[1]。

1.2 雜交育種技術(shù)

雜交育種是我國(guó)農(nóng)作物栽培最為常用的育種方法，它在農(nóng)作物的改良上有著重要的應(yīng)用，雜交育種理論上可以分為三種：

第一種是系統(tǒng)選擇育種，特點(diǎn)是耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。由于其以天然雜交為主要基礎(chǔ)，因此相對(duì)其他育種方式而言，系統(tǒng)育種更為緩慢一些，不僅如此，系統(tǒng)育種還要求育種的環(huán)境為高原地區(qū)，這主要是因?yàn)楦咴諝赓|(zhì)量好且稀薄，并且紫外線很強(qiáng)，使得農(nóng)作物易變異。但系統(tǒng)選擇育種時(shí)間周期太長(zhǎng)，且結(jié)果不好控制，現(xiàn)已經(jīng)使用得很少[2]。

第二種是回交育種，是指和親本之間進(jìn)行反復(fù)的雜交，因此稱為回交。這一方法起初被應(yīng)用于動(dòng)物的育種培養(yǎng)上，后來被農(nóng)學(xué)家所挖掘進(jìn)而應(yīng)用于植物的育種。這一方法的優(yōu)點(diǎn)是親本的優(yōu)良性狀在反復(fù)的雜交中得到了有效的利用[3]。

第三種是增殖雜交育種，它不但能夠通過一次雜交就達(dá)到想要的產(chǎn)物，而且時(shí)間短。但若雜交后的一代產(chǎn)物無法得到親本的優(yōu)良基因則雜交無法繼續(xù)進(jìn)行。

2 雜交育種技術(shù)在培育優(yōu)質(zhì)小麥中的應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目背景

小麥?zhǔn)鞘澜缟戏N植面積最大的糧食作物之一，全球有35%的人口都以小麥為食，小麥也是我國(guó)僅次于水稻、玉米的第三大主要糧食作物，更是我國(guó)北方地區(qū)的主要食量，小麥生產(chǎn)力水平提高與我國(guó)農(nóng)業(yè)增長(zhǎng)、農(nóng)民增收以及糧食安全息息相關(guān)。山東省是我國(guó)重要的糧食產(chǎn)區(qū)之一，全省小麥、紅薯、土豆等主要糧食作物產(chǎn)量位居我國(guó)所有種植地區(qū)的前列，而小麥更是占了山東省糧食產(chǎn)量的一半以上。山東省土地肥沃，水資源充足，很適合小麥生產(chǎn)。圖1為2001年到2015年山東省小麥的生產(chǎn)面積，單產(chǎn)以及總產(chǎn)量的發(fā)展?fàn)顩r，可以看出小麥極高的經(jīng)濟(jì)效益與發(fā)展前景，對(duì)于山東省農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展有著舉足輕重的作用[4]。

培育小麥新品種，提高小麥抗干擾能力，開發(fā)出抗病蟲、單產(chǎn)量高、強(qiáng)筋優(yōu)質(zhì)的小麥?zhǔn)怯N研發(fā)的主要目標(biāo)?，F(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)一方面通過精準(zhǔn)施肥，精確灌溉，機(jī)械化播種與收割，來降低投入擴(kuò)大產(chǎn)出;另外一方面通過培育優(yōu)質(zhì)的小麥品種，提高小麥產(chǎn)量，這是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的主要方向。

2.2 項(xiàng)目概況

由于不同品種的小麥在山東省各地的單產(chǎn)表現(xiàn)均不相同，山東省目前小麥單產(chǎn)最高可以實(shí)現(xiàn)每公頃10 500kg。但由于地區(qū)性差異，小麥的耐候性，以及不同時(shí)間段的表現(xiàn)等因素制約，全省平均每公頃產(chǎn)量只有不到6000kg。在這樣的背景下研發(fā)優(yōu)質(zhì)小麥，提高畝產(chǎn)量，增強(qiáng)小麥的耐候性，對(duì)于提高山東省小麥的平均產(chǎn)量有重要的意義。

2.3 育種策略

2.3.1 研發(fā)目標(biāo)

（1）提高小麥的抗寒抗凍能力。由于山東省靠近我國(guó)東北地區(qū)，冬季寒冷而干燥，并且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，春季存在倒春寒現(xiàn)象，因此培育出抗寒抗凍能力強(qiáng)的冬小麥?zhǔn)切←滊s交育種的主要目標(biāo)。

（2）提高抗病蟲能力。通過雜交育種，提高小麥抗病蟲能力，是其研發(fā)育種的又一目標(biāo)。

（3）培育優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋的超級(jí)小麥。由于優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋的小麥在山東地區(qū)品種少，因此要提高小麥的筋性。圖2為優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥制作面包的對(duì)比照片。

（4）實(shí)現(xiàn)全省小麥均產(chǎn)500kg以上。

2.3.2 培育高品質(zhì)優(yōu)質(zhì)小麥的策略

2.3.2.1 雜交樣本的選擇

雜交樣本的選擇應(yīng)以小麥的最終性能為依據(jù)。樣本的選擇首先要考慮同一緯度優(yōu)質(zhì)品種，擇其優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，盡量突出樣本的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，并通過雙方的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提升雜交小麥的綜合性能。

2.3.2.2 雜交過程的優(yōu)化

雜交育種過程的優(yōu)化主要分為前期、中期、后期三個(gè)階段：

（1）前期是指小麥從發(fā)芽到拔節(jié)的階段。這一階段主要選擇地下根系強(qiáng)大，地上部分結(jié)實(shí)，穩(wěn)定的品種。這一時(shí)期應(yīng)選擇抗寒性能優(yōu)良、根莖大、扎根快、地上部分結(jié)實(shí)、苗腳快的品種，能夠極大地提高小麥單位面積上的穗數(shù)。

（2）中期是指小麥拔節(jié)到長(zhǎng)出穗子的時(shí)期。這一時(shí)期應(yīng)選擇出穗快、揚(yáng)花性好的麥種，這一階段的選擇可以決定小麥每畝的穗數(shù)以及粒數(shù)。

（3）后期是指小麥長(zhǎng)出穗子后，開花到麥子最終成熟的階段。這一階段是決定最終麥粒重量的階段，在此階段育種的主要研發(fā)方向是增強(qiáng)綠葉面積的維持時(shí)間，提高小麥的抗倒性。

2.3.3 育種實(shí)驗(yàn)過程

表1為育種實(shí)驗(yàn)主要過程，通過各個(gè)階段的實(shí)驗(yàn)與選擇，最終研發(fā)出優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋，滿足設(shè)計(jì)要求的小麥新品種。

2.3.4 育種結(jié)果

通過對(duì)小麥品種的持續(xù)研發(fā)與創(chuàng)新，目前山東省小麥品種“魯原502”與“濟(jì)麥22”都已經(jīng)成功進(jìn)入了千萬畝產(chǎn)大關(guān)，極大地推動(dòng)了山東省的農(nóng)業(yè)發(fā)展，提升了小麥的產(chǎn)量，為山東省農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的趨勢(shì)與展望

現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)培育新品種，提高單產(chǎn)量是基礎(chǔ)，而通過機(jī)械化的生產(chǎn)方式，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率是農(nóng)業(yè)產(chǎn)量穩(wěn)定的保證。機(jī)械化生產(chǎn)包括機(jī)械化播種、收割、施肥、灌溉、水肥一體化的全程機(jī)械化種植，提高了農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、穩(wěn)定性，也極大地提高升了農(nóng)作物的品質(zhì)。機(jī)械化生產(chǎn)精確而有效地保證了耕種的深度，使播種的位置與距離更加精準(zhǔn)，避免了漏耕、重復(fù)耕種的問題。農(nóng)藥的精確噴灑，有效地避免了因農(nóng)藥過度噴灑而帶來的浪費(fèi)，同時(shí)也減少了農(nóng)藥給環(huán)境造成的污染[5-6]。

滴灌是節(jié)水灌溉的主要手段，也是小麥灌溉的主要方法，通過水管與噴頭對(duì)小麥進(jìn)行定時(shí)、定量的噴灑，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)小麥的精確灌溉。滴灌的優(yōu)點(diǎn)是精確，可以使水資源的利用率達(dá)到90%以上[7-8]。滴灌在小麥種植過程中的應(yīng)用，通過滴灌精確的為小麥補(bǔ)充水分不僅極大地提高了水資源的利用率，還降低了人工的勞動(dòng)強(qiáng)度?，F(xiàn)今一個(gè)農(nóng)民可以管理13.33公頃的麥田，而曾經(jīng)2個(gè)農(nóng)民需要花費(fèi)4天的時(shí)間才能為2.67公頃的麥田澆滿水，由此可見，效率的提升有多明顯。

4 結(jié) 論

綜上所述，我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，近年來隨著全球氣候、土壤和水體環(huán)境的逐漸惡化，干旱、高低溫脅迫、鹽脅迫等問題日趨嚴(yán)重。此外，人為因素對(duì)農(nóng)作物質(zhì)量的影響也是日益明顯。為此提高我國(guó)農(nóng)作物的產(chǎn)量，克服這一系列的問題是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重中之重。相信在全國(guó)農(nóng)業(yè)育種工作者的不懈努力下，我國(guó)農(nóng)作物的育種和栽培技術(shù)必將有更大的突破和發(fā)展。我國(guó)農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量必將踏上一個(gè)新的臺(tái)階，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平和人民生活質(zhì)量也將隨之增長(zhǎng)。

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收稿日期：2019-09-18

作者簡(jiǎn)介：孫會(huì)芳，女，本科，研究方向?yàn)檗r(nóng)作物。

Antibacterial Activities of N-butanol Frantion from the Leaves of Hippophae rhamnoides Linn

Yang Yang，Lang Wenkai，Yang Mao，Liu Wenying

（School of Life Science，Shanxi Datong University， Datong，Shanxi 037009）

Abstract：With the development of the times and social progress， bacteria have been closely related to our lives since being discovered. How to inhibit the growth of some bacteria has become our concern. In this experiment Hippophae rhamnoides Linnwereused as raw materials， multistage fraction by ethanol extraction， then the bacteriostaticeffects of seabuckthom leaf n butanol fraction was tested by plate coating strains. Three kings of bacteria were tested for bacteriostasis with different concentrations of the leaves of Hippophae rhamnoides Linn. n-butanol fraction. The results showed that the n-butanol fraction of the leaves of Hippophae rhamnoides Linn. had antibacterial effects against three bacteria， including Staphylococcus aureus， Escherichia coli and Bacillus subtilis.

Key Words：The leaves of Hippophae rhamnoides Linn， N-butanol， Antibacterial activity