浅析常规水稻育种的途径与技术

2016-02-07丁孝羊任旭东吉林农业大学长春130118

中国农业信息 2016年9期

关键词：技术途径

杨峰，丁孝羊，赵勇，任旭东（吉林农业大学，长春 130118）

浅析常规水稻育种的途径与技术

杨峰，丁孝羊，赵勇，任旭东
（吉林农业大学，长春 130118）

摘要：要培育出既丰产又优质的水稻品种，适应社会不同层次、不同用途的需求，就需要我们正确运用水稻育种技术，为粮食的增产增收做好服务。文章结合现状，浅析常规水稻育种的途径和技术。

关键词：水稻育种途径技术

水稻是我国最重要的粮食作物，俗语说“政以民为本，民以食为天，食以安为先”，粮食安全是关乎国计民生的大事而且粮食安全也成为全球的一个重大问题。各产粮国都非常重视水稻的生产，重视水稻新品种的选育，提高稻米的产量和品质，这就需要我们通过水稻育种技术，生产出更加适合人类需要的稻米，确保粮食安全。

1 水稻育种概述

纵观我国的水稻育种史，中国水稻育种方法从20世纪50年代起，以纯系育种为主要手段，纯系育种、杂交育种、诱变育种、花培育种、杂种优势利用等多种技术并存，最终形成以杂交育种和杂种优势利用为主的局面。而其中的杂种优势利用则经历了从三系法到两系法与三系法并存的过程，但其本质主要还是最基本的常规杂交技术。

20世纪60年代的矮化育种的推广和70年代的杂种优势利用被称为水稻育种史的两大突破，每次都使水稻单位面积产量提高很多，也让我国水稻育种处于世界领先水平。但是，此后水稻育种技术没有了新的突破，水稻产量也基本停滞不前，新育成的品种仅起到更新换代的作用。无论育种技术和育种方法如何变化，高产量、优品质和多抗的育种目标，始终是不会改变的。我们要更好地促进水稻育种的研究，推动水稻育种和生产健康快速的发展。

常规水稻在稻米的品质、抗病性、制种风险上，可以很好地弥补杂交稻的不足，而且，实现规模、机械、效益化种田以后，直播稻和机械插秧成为水稻育种的一个发展方向和必然的趋势。杂交水稻一般个体优势很强，农民主要通过两段育秧方式培育壮苗，所以，在没有实现直播或机插秧的状况下，杂交稻还是有一定的优势；直播稻在增加播种密度的情况下，增大了群体的有效水稻穗数，就增加了水稻育种的群体优势，常规水稻同样可以达到杂交稻的产量目标。

现在的稻米加工品质，常规稻的适口性也比杂交稻强，随着生活水平的提高，常规水稻一定会比杂交稻商品性更高。在种子安全性上，杂交稻因为制繁种风险，成本等比常规稻更高。

2 水稻育种的途径方法

水稻的育种方法有很多，例如：传统的纯系育种和常规的杂交育种，后来又出现了诱变育种即辐射育种、花培育种、基因育种、分子育种、分子标记辅助育种等各种方法。

诱变育种和花培育种的两种育种方式，曾在20世纪80年代很火，而现在则流行基因育种和航天育种等技术。作物育种是一项系统工程，它包括了变异的创造、优良变异的选择、优良稳定品系的比较试验和评价、品种审定等多个环节。

2.1 地理位置上远缘杂交

远缘杂交一般是指在分类学上，物种分类单位的个体之间交配。不同种间、属间，甚至亲缘关系更远的物种之间的杂交。可以把不同种、属的特征、特性结合起来，突破种属界限，扩大遗传变异，从而创造新的变异类型或新物种。

通过地理远缘杂交育成的品种很多，但是，在丰产性兼高质量方面，仍然没有取得重大的突破，因而，引用地理距离较远的亲本与高产量及优质的亲本杂交，可能会打破产量的局限，尽快培育出丰产、优质的水稻新品种。

2.2 积极利用新技术创造的中间材料创造新的类型

现代育种方法包括辐射育种、航天育种、生物技术育种等，这些方法是培育水稻新品种的高新技术。辐射育种是利用核辐射诱发植物遗传变异，它是选育优良品种，以及解决植物品种性状改良中的有效途径。辐射射线处理诱发植被早熟突变，而在航天育种中，它最大的特点在于，能在较短的时间里，创造出目前地面诱变育种，这种方法比较难，获得的罕见突变基因资源，有的变异多、变幅很大，而且稳定、快速，因而，这种方法可以培育出高产量、优品质、早熟、抗病力强的优良品种。

水稻产量的不断增长，品质的不断改进，抗性的不断提高，都要从新品种质量发掘着手。育种工作者在材料、方法上，相互应用，相互促进，利用各种质形成相应的分离群体，通过在自然选择和人工选择的共同作用下，使育成品种能够逐渐适应当地的生产条件、生态条件，但是，没有任何一个水稻种质资源是十全十美的，一个好的种质往往在它的个别性状上比较突出，如果直接利用将会遇到困难。

同时，可利用优异的中间材料与优质亲本进行复合杂交，可以扩大亲本血缘。同时，丰富杂种后代的遗传基因，有利的加大杂种后代群体的变异幅度，并且能够促使有利性状个体的充分表达，增加这样稻种的有效入选机率。把有突出优异性状的超亲杂种，应用于复合杂交，并将多个亲本的多种有利基因，全部居身于一个新品种中，也是目前高产育种的重要途径之一。

不同的育种方法，各有长处和短处，一种方法不可能代替另一种方法。多年来，无论出现什么先进技术，常规杂交方法一直方兴未艾，为我国粮食生产做出巨大贡献的杂交水稻，理论上比常规稻增产20%以上。经过30多年的发展，杂交稻也不可能完全取代常规稻。目前，国内常规稻种仍占水稻种植面积的半壁江山。

3 水稻育种的技术

3.1 选种的技术

理想株型在选种育种中起到至关重要的作用。理想株型是指在特定生态条件下，与丰产性有关的各种有利性状的最佳的组配。理想株型育种应是指植物形态和植物机能，有利于提高光能利用的方面，即理想株型新品种，使其光能利用率和单产水平得到显著提高。综合考虑，并充分利用当地的生态条件，使水稻的产量和经济系数都能达到一定的高度。因此，理想株型的选择至关重要。在理想株型的选择上，株高最好控制在100 cm 左右，不超过110 cm，茎秆坚韧，抗倒伏，叶片整体挺直，冠层三叶应“短、厚、直、立”，能充分利用光能，在植物后期，避免早衰，避免成熟时，秆青籽黄。

3.2 抗病性的筛选

水稻抗病虫性研究和利用，是贯彻“预防为主，综合防治”的植保方针，也是综合防治的基础。利用抗性强的水稻良种，不但可少用或不用农药获得高产稳产，而且可减少环境污染，保护生态自然平衡。

近年来，国内外抗性育种工作取得很大成绩，多抗性的育种工作越来越被人们所重视。国际水稻研究所培育的IR36多抗品种，在第三世界稻区推广了1 100万hm2，每年为稻农争得了15亿美元的纯收入。

从F3代起，就要选择优良单株，进入抗病圃进行抗病性鉴定，达到选育与抗病性筛选同步进行，对不抗病的单株或组合，进行早期淘汰，提高育种效率，根据实际情况，留下抗病性单株，有利增强后代种子出圃前的抗病性能力。

3.3 优质稻品系亲本的选择

优质种质资源可以作为优质基因提供体，用于常规杂交育种和改造亲本的基因。同时，它也可以直接用于杂交水稻的配组育种，其征集、鉴定为优质稻的选育，奠定了基础。大量的育种实践表明，选择适宜的亲本，抓住主体的亲源，是育种成功的关键。主体亲本必须是适应当地自然条件和生产条件的品种，且在大面积推广中，显示出强大生命力的品种为对象，并在育种实践中，要进行必要的过筛挑选。

3.4 航天诱变育种技术

航天诱变育种同时，又称“空间诱变育种”。它是指将农作物的种子或供试诱变材料搭乘返回式卫星或宇宙飞船，送到距地球200～400 km的太空，利用空间宇宙射线的强辐射。在高真空、微重力和交变磁场等特殊环境中，进行诱变处理，使搭载的农作物种子和材料，产生有利的变异，返回地面试种后，继续采用常规育种技术，从中选育出农作物新品种。因此，航天诱变育种技术是将航天技术、生物技术和农作物育种技术相结合发展起来的一项崭新的育种技术。水稻航天育种具有变异频率高、幅度大、多数性状，能遗传，稳定快，育种周期短，研究成本低，育种成效快等特点，尤其是可获得罕见突变体和早熟性变异类型。

3.5 杂交育种技术

水稻杂交育种是选择遗传性不同的品种或品系相互杂交，获得遗传变异，然后从杂种后代中，通过选育和鉴定，培育成新品种的育种方法。水稻杂交育种的基本程序包括：亲本选配、杂交和杂种后代选育3个基本环节。杂交育种使它自己产生的后代的遗传背景丰富。杂交育种通过单交、复交、回交、聚合杂交等多种操作手段，能扩大后代遗传背景，丰富现在的变异类型，容易选育产量潜力高、稻米品质好、综合性状优的品种。同时，杂交育种通过基因重组和基因的筛选积累，在后代中容易产生优良的性状。由于不同显性基因的互作或互补，可产生新的性状，而互作的基因往往在两者的亲本上，则通过杂交可使互补基因相互结合，从而产生新的性状。杂交育种过程中的组合配置、杂交方式、后代处理，方法灵活多样。