小麦高产高效育种技术及新品种培育

房正鹏

摘    要：我国人口众多、地产丰富，但是人均耕种面积相对落后于世界平均水平。如何高效利用现有的耕地面积和土地资源，促进粮食高产丰收，满足我国人口的粮食需求，解决好当前农业发展存在的不足，是现阶段需要着重思考的问题。文章以小麦为分析对象，结合小麦育种相关的研究和现状以及高产育种过程中的相关层面展开分析，立足于长远发展目标需求，为我国小麦高产育种和新品种培育方面提供参考建议。

关键词：小麦;高产培育技术;育种方法

文章编号：1005-2690（2022）08-0037-03       中国图书分类号：S512.1       文献标志码：B

1 对小麦高产育种工作的指导和研究进展分析

小麦高产育种需要结合多方面技术和相关领域的知识，如植物学、遗传学、气候学、栽培学等，借助技术手段和丰富的知识培育优良的小麦品种，达成预期培育目标，为市场发展提供新的小麦品种，保障人们生活的基本需求。

如今，小麦高产育种工作走过了不清晰、摸索发展的阶段，逐渐克服了小麦育种的盲目性和滞后性，向着产业规模化、规范化、系统化方向发展，对小麦高产高效生产有着良好的促进作用。目前，中国农业科学院作物研究所研发出了新型小麦品种。在研究阶段，从物种资源的多样性展开调查，并深入了解作物株型和产量构成的遗传基础，但是小麦育种方面的研究数据还比较欠缺。通过对中国小麦育种历史从过去到现在的数据进行采集，结合分子标记，找出了遗传多样性的微核心种质材料，并从品种选择、农艺性状遗传基础、多性状协同改良、优异位点聚合等诸多方面，全面解析中国小麦新品种培育工作，对小麦分子遗传基础加深了研究。各区域需要结合小麦培育的条件，设计高产育种方法，挖掘小麦潜在遗传特性，借助现有小麦高产育种研究相关资源和数据分析，提高小麦的生命力，以适应当下生长环境。

2 小麦高产高效育种的方法与技术分析

2.1 按照基因组合原理，培育小麦新品种

小麦育种是指利用作物遗传特性，通过基因分离、自由组合或者连锁交换方式，分离出优良性状，使各种优良性状集中在一起，有针对性和目的地培育出人们需要的、高产的小麦新品种。在培育过程中主要有以下两种情况。

第一，从不良性状中把所需要的优良性状分离出来或将位于不同个体的优良性状集中到一个个体上来，利用基因分离的原理，从高秆小麦中分离出能抗倒伏的矮秆小麦品种，然后按照基因重组方式，将小麦中高秆抗锈病和矮秆不抗锈病两种性状集中到一起，组合而成具有矮秆抗病性能的优良小麦品种。第二，创造具有优良性状的生物新品种。可以利用人工诱变育种技术，培育青霉素高产菌株，通过基因工程的原理创造能分泌胰岛素的大肠杆菌菌种。

2.2 利用二系法杂交小麦技术，确立小麦培育方向

国务院出台的《关于加快推进现代农作物种业发展的意见》指出，要坚持产学研相結合，为各科研院所、高等院校等提供优质的种质资源和研究人才，并以市场为导向，以资本为桥梁，创立利益共享、风险共担的农作物种业科技创新模式。现阶段，我国在杂交小麦的研究上已经有了突破性的进展，形成了二系法杂交小麦应用技术体系，在国际发展中处于领先地位。通过二系法选育的杂交小麦品种，提高了小麦的抗病能力，并且对水肥利用十分高效，达到稳定增产增收的需求[1]。因此，小麦育种工作在目前有了可观的研究成果，未来发展还需要科学规划，确立好小麦育种发展方向和目的，围绕高产和超高产育种、优质育种、综合抗病育种逐一落实。

3 利用小麦提纯复壮技术和分子育种技术

3.1 小麦提纯复壮技术

小麦提纯复壮技术主要体现在3个层面。第一，三年三圃提纯法，即利用单株进行选择、分系比较和混系繁殖。在运用该方法过程中，需要严格按照提纯流程及要求实行，即大田、精选单穗、穗行圃、去杂去劣、穗系圃、去杂去劣、原种圃这样的提纯过程逐一落实。第二，二年二圃提纯法，是在三年三圃提纯法的基础上，除去分系比较，提纯过程相比三年三圃提纯法要简化，减少两个“去杂去劣”和穗系圃的提纯环节，其余按照原有顺序不变。第三，穗选法和片选法。穗选法在小麦腊熟期到田间选穗或株，但并非盲目选择，需要结合选择品种的生长特性以及自身特征，挑选出具有外形整齐划一、抗病能力良好的小麦品种。如何确定选穗多少，可以以翌秋的播种面积和习惯播量作为参考。而对于片选法的应用相对比较简单、易操作，则在小麦收获之前留出优质的品种，并按照选种的质量标准，进行去杂去劣操作，最终确保小麦整齐一致后，便可以进行单独收割，然后经过晾晒脱粒，留出小麦种子备用。

3.2 小麦分子育种技术

通过分子生物学技术进行小麦高产育种，主要是利用分子标记方式来辅助育种和转基因育种。转基因育种是将基因工程研究与育种工作相结合，通过基因导入，培育出符合要求的新品种的一种科学育种方法。从分子育种技术本质进行深入研究会发现，分子育种与转基因有着明显不同。研究人员可以在不改变小麦基因的基础上，改变作物性状，或者利用分子标记方法，选择出符合标准的优质品种。分子育种与转基因工程有着紧密联系。按照进化思想来理解，物种之间会发生水平基因的转移，也就是说，转基因实际上是一种水平基因转移。若能够利用转入的新基因发生遗传作用，会诞生出新的物种。相反，则阻碍新物种的出现。在分子育种方法中，第二种不能遗传的情况不会出现，新品种和新物种有区别，通过分子育种方式可以培育新品种，以选种的优良性状发生遗传。

4 山东省确立技术创新与品种培育的措施

4.1 结合山东省实际情况，科学培育高产品种

结合山东省目前农业种植户对品种的选择调查分析，虽然大穗型品种十分受种植户青睐，但是该品种的成穗数较低，只能满足基本种植需求，难以达到高产的目标，无法取得突破性种植进展。为此，行业专家以及小麦遗传育种科研人员经过多方研究，研发出了济麦5198矮秆大穗小麦品种，穗数达32万穗/667 m2，穗粒数达到52粒，千粒重达到50 g，其株高比济麦22矮5～10 cm，既可以满足大穗大粒的品种需求，而且抗倒性能力较强，高产性良好，综合程度较高，成功突破了大穗品种高产研究中的瓶颈。83384D3E-1DE7-462E-AFDC-8E6DD59F57B6

在试验过程中，当地出现了强风天气，风力达到了八级以上，在试验田中其他小麦品种都发生了不同程度的倒伏，但济麦5198没有发生倒伏，试验验收的成功为小麦高产增收、高效生产提供了保障。此外，济麦5198矮秆大穗小麦品种具有良好的抗冻害性能，且倒春寒抗逆性也较好。这种品种经过多次评测验收，在面对自然灾害时具有良好的抵抗能力，在自身发展中能保障中强筋品质要求，面团稳定时间10 min以上，用来加工面条和馒头品质都是不错的选择。虽然济麦5198目前的产量已经达到高产的目的，但是很多专家研究认为，济麦5198的产量以及发挥的空间还可以进一步挖掘。现阶段小麦生产品种的同质化比较严重，高产品种不断增多，想要更好地满足人们的生活需求，提高作物生产质量，一方面，应从市场需求出发，在育种方向上多以大穗、矮秆、抗病抗逆等功能作为品种研发的核心要点，山东省现有培育的高产品种包含济麦38、济麦40、济麦5198、济麦5022，未来还需进一步加大研究力度，打造优质小麦产业品牌;另一方面，加强技术创新，运用创新育种理念，保障小麦生产与产业协同发展的需求[2]。

4.2 立足于多元发展需求，进行品种选育创新

选择什么样的品种作为培育对象，是提升单产和保障总产值的关键因素和基本保障。从往昔对比来看，需要结合以往制约小麦生产以及产业长足发展的影响因素进行攻坚克难，解决小麦生产技术问题。应该加强对小麦基因遗传改良技术研究的重视，借助技术手段，提高小麦单产[3]。同时，要结合“十三五”规划要求，创新小麦产业管理机制，合理配置和利用资源，协同山东省小麦科研团队的技术力量和研发经验，协同多个专业、不同研发领域的协同作用进行研发难度攻关，为实现山东省小麦稳步增产和农业生产提供品种技术支撑[4]。

第一，选育超高产小麦品种。以现代生物育种以及常规育种结合为中心，确立并逐步优化超高产小麦育种理论和技术体系，以技术优势突破现有小麦品种遗传基础薄弱、超高产小麦育种技术滞后时代需求等发展难题，结合市场需求，培育出符合人们预期的高单产、品质上乘、抵抗病害和自然灾害的综合能力较强等超高产小麦新品种，推动山东省小麦持续增产。第二，选育优质强筋小麦品种，可以在山东省现有优质育种基础上，进一步丰富当地小麦育种的基因基础，通过引进国内外优质的品种资源，并加大育种技术研究力度，为山东省优质高产小麦产业发展提供技术和基因以及育种理论基础的支撑。第三，选育节水型品种。高产品种不仅要有很强的抗逆性，能够进行大范围和广泛的使用和推广，还需要具备高效吸收水肥能力。山东省已经结合育种理论基础和相关技术手段，研发出了一批抗旱和节水能力比较强的小麦品种，如鲁麦21、烟农19等。第四，选育旱地小麦品种。需要结合鲁中、鲁南较为干旱的地域小麦产量和高产目标需求，以提升旱地小麦发展潜力和干旱适应程度为品种研发的核心和重点，加强抗旱小麦育种理论和技术研究，选育丰水年产量高、缺水年产量优势突出的旱地小麦品种。

4.3 加强栽培技术创新，规范小麦产业管理

技术创新可以从3个层面展开。第一，遴选优质高产小麦品种，结合国家以及山东省的要求，结合当地区域农田种植试验与示范，选择适合当地生产条件、土壤、气候等条件，并选择单株生产效能较高、具有巨大的发展潜力和研究空间、有着良好抗倒性、抗病性、抗逆性、光合能力强的高产优质小麦品种[5]。第二，耕层优化，秸秆还田，加强技术创新研究，规范化小麦育种和栽培技术管理。山东省麦田长期采用机械浅旋耕，造成耕层变浅、结构劣化。一方面，要秸秆还田，如果前茬是玉米的麦田，就需要运用玉米秸秆还田机械设备粉碎，操作1～2遍之后，让秸秆长度保持在5 cm左右即可。另一方面，创新耕作技术，加强耕、松、耙、压工序的相互配合，建构优化合理的耕层结构。第三，利用栽培技术。比如针对旱地小麦水肥高效管理，防止干旱或缺水情况下对小麦生长造成影响。可以采用合理的栽培技术，通过节水稳产的耕作、秸秆还田、播种、栽培及对控释肥、保水剂在旱地麦田施用技术等方面加强研究与科学管理，保障小麦各个生长阶段的养分需求，提高小麦的抗旱能力，高效进行水肥管理，实现高产目的。

5 对山东省小麦育种的建议和生产管理策略分析

良好的育种工作可以为生产奠定良好物质基础，满足后续种植管理以及相关技术创新、产业结构调整等方面进行协同发展要求，共同推动产业的进步。为此，可以从以下3个层面进行落实。

5.1 加强对耕地质量的保护，建立小麦生产功能区

良好的耕地质量是确保育种工作顺利开展和小麦栽培管理效果的关键。为了切实保护好当地麦田，需要注意以下几点工作。

第一，需要建立健全麦田年度核查制度，并对当下中低产量麦田加强改造，找出小麦低产的原因，从土壤、品种、环境等多方面因素加强改造与优化。第二，完善麦田基础保障设施，加大基础设施建设力度。一方面，加强大中型灌溉区、泵站配套设施改良以及田间水利工程建设，除了在培育抗旱、节水的优质品种以外，还应利用节水灌溉技术，提高麦田灌溉效率，减少水资源浪费，及时补充小麦生长所需的水分，保障麦田生产获得效益最大化。另一方面，应结合山丘区域加强水源工程建设，储存自然降水资源并加以利用，为山丘区农业生产提供水源保障，增加农田有效灌溉面积。此外，要依次采取土地平整、土壤改良、土壤修复等工序措施，提高低产田的基础功能，向着中产田发展，并将中产田改造成旱涝保收的高产稳产田。在培育出优质品种的同时，结合品种的特性和生长特点，选择适合栽种的环境，让外部环境成为优质小麦品种的助力，更好地发挥优质小麦高产的优势。第三，建立小麦生产功能区，以标准化麦田为基础进行集中連片规划与建设，同时应完善农田设施和服务体系，提高小麦生产技术水平，以技术手段改良品种，研发并推广优质良种。

5.2 加强农机农艺技术推广，达成小麦高产高效目标

小麦栽培管理需要处理好“育种、耕种、播种、收获、烘干、秸秆处理”等各环节的工作内容。面对如此浩大的工作量，以及农田管理时间的紧迫性要求，需要实现全程技术化，量化和落实到各个环节中。为了满足这一目标，需要促进农艺和农机的有机结合、相互作用，利用农机农艺相结合的技术手段，实现栽培、育种、植保、农机等学科交叉合作，以农机为载体，完善小麦栽培管理相关基础配套措施。同时，现阶段需要加强在耕作整地作业、秸秆还田方面进行高质量处理，解决播种机排种、施肥精量调控、小麦全生育期水肥一体化和植保机械化等方面的问题，提高小麦高效生产管理的机械化水平。

5.3 深入实地考察，把握小麦试验成果的好坏

行业专家进行育种试验必须秉持“接地气”的工作理念，闭门造车对任何行业研究都是行不通的。想要知道新品种培育是否符合预期，是否能够达到高产稳产的需求，专家需要深入一线，亲自观察小麦新品种长势如何，明确它的优点和不足，更好地选择材料，把握技术。在山东省试验田基地，很多研究人员深入实地考察，经过十几年的改良和研究，培育出高产稳产多抗小麦新品种，如济麦70等。以遗传和变异为基础，运用不同的手段，进行杂交、基因编辑和重组，择优选择，经过4～5代改良，等小麦遗传基因稳定之后，经过反复试验，并且专家通过亲自考察，最终确定适合推广和生产的小麦品种。

6 结束语

小麦育种是高产增收工作的主要研究方向，也是现代化发展对于小麦品质的要求。结合当下环境因素和未来发展趋势，想要获得小麦高产，就需要加强对小麦品种的研究，从不同层面选择具有抗倒性、抗病性、抗旱耐寒等多方面功能的优质品种，解决我国粮食安全问题。

参考文献：

[1]王公卿.浅析小麦常规育种技术的发展趋势与优化措施[J].河南农业，2021（22）：22.

[2]孟淑华.小麦常规育种技术发展趋势与优化措施[J].农业灾害研究，2021，11（5）：168-169.

[3]林曙东.小麦常用育种技术研究进展[J].园艺与种苗，2021，41（5）：67-69.

[4]谭一泓.小麦育种的未来：新技术与新方向[J].高科技与产业化，2019（9）：36-39.

[5]吴冬华.小麦常规育种技术发展趋势与优化措施[J].农业工程技术，2020，40（11）：96.

（编辑：郝焕霞）83384D3E-1DE7-462E-AFDC-8E6DD59F57B6