现代作物育种的发展趋势

沈洁

摘 要：作物种植需要进行育种选育工作，只有良好的作物育种才可以实现高质量的作物种植和产出，基于此，本文针对现代作物选育种植进行分析研究，并论述作物育种的发展趋势。

关键词：作物育种；作物种植；杂交技术

1 作物育种关键技术

1.1 单倍体育种

①诱导获得单倍体。自然生长的作物发生单倍体概率并不高，以自然生长玉米为例，野生玉米的单倍体概率仅有0.05%～0.1%的发生概率，这主要是因为作物母本单倍体发生是极为罕见的，仅有十万分之一的发生概率。也正是基于自然生长作物下单倍体稀有性，在实际种植培育中需以人工方式，诱导作物产生所需的单倍体。人工诱导单倍体的产生是通过化学药剂处理花粉的方式，实现单倍体的诱导产生；或通过延迟授粉提升孤雌生殖的诱导率；或通过父本花粉的辐射射线处理，提升单倍体产生概率；也可单倍体启动基因实现作物单倍体诱导。②单倍体鉴定。作物培育中并非所有单倍体都可应用，在实际培育中需要相关技术人员应用单倍体鉴定方法，对单倍体的水平进行鉴定，进而达到单倍体是否可用的确认明确，一般常用单倍体鉴定方法包括形态学、解剖学及细胞遗传鉴定、射线照射鉴定等。③多倍体的重新合成。基于部分单倍体选育并不可直接利用，因此需对单倍体进行加倍形成二倍体再加以利用，虽然单倍体加倍可以自然发生，但人工引导选择的单倍体加倍具备更高的存活率和生长质量[1]。

1.2 群体改良

群体改良是作物培育中通过一定方式对作物群体进行基因改良，促使作物基因的不良基因消退和去除的方法，一般作物的群体改良主要以轮回选择法、逆境选择法两种方法为主，其中轮回选择法是通过原始群体中选取优良单株进行自交和测交，根据结果选出优良单株并混合种植互相交配形成第一轮改良群体；再依照这方法进行多次轮回交配，实现优良基因比例的提升和保持，是典型的循环育种技术；逆境选择法就是在育种选配中将作物群体种植于逆境环境中，例如杂草丛生区域、盐碱地区域、病虫害区域、旱涝灾害区域等，通过定向的逆境环境培育，以后天引导的方式促进作物产生适应环境的变异，进而实现群体改良。

1.3 杂交育种

杂交育种是指在作物育种中，将父母本杂交形成不同的遗传多样性，进而通过对杂交后代的筛选，获得具备父母本优良性状的作物，并实现对不良性状的剔除。一般杂交育种常用方式包括单杂交、复合杂交、回交三种方式，其中单杂交就是两个品种之间的杂交，具备经济简单的优势，多用于杂交一代；复合杂交是指两个以上的品种经过两次以上的杂交进行育种，一般适用于单杂交无法实现性状遗传需求下的技术应用；回交是指杂交后代与亲本一代继续杂交，是一种强化亲本性状的杂交方法。

2 现代作物育种的发展趋势

2.1 快速育種的发展趋势

现有研究显示作物育种在恒定光照下多具备快速开花结果的特性，能够符合现代社会对作物的快速获取需求。而在2003年昆士兰大学就创造出了面向小麦育种的快速育种技术。该技术应用中不需要专门实验室进行体外培养和单倍体加倍，只需要优质光源保持一定时间、强度的光照，再辅以温度控制即可实现开花加速实现尽快收获种子，有利于低成本实现高密度种植。基于当下农业集成化技术发展和智能农业应用，快速育种技术也在不断发展。例如，第一个使用快速育种开发的春小麦品种“DS  Faraday”于2017年在澳大利亚发布。该产品基于快速育种技术应用，可以实现作物成熟时对休眠基因的转育，进而实现籽粒加速发育。这也意味着随着技术发展和推广应用，快速育种技术应用有望基于智能技术应用实现更好发展，未来作物育种将更加高效化[2]。

2.2 表型分析的发展趋势

作物培育和生长离不开表型分析，表型分析是指对作物生长、发育、生理学的任何方面进行测量，进而基于表型分析实现新品种的选型以及品系的筛选，而基于当下工程学的发展，在作物表型分析的过程中，育种技术人员可以基于工程学支持瞥见更多作物育种内容，包括各种植物成像机器人、可视化学习处理系统等，可以在应用中实现无损化的植物生长监控和自动监测，有助于技术人员绘制复杂表型遗传区域图谱，对作物的产量构成要素和植株高度等重要信息进行分析，以此可以实现更快更好的改良作物品系。并随着低成本计算机设备和智能设备的应用，表型分析平台开始愈发容易获取和应用，未来的作物育种，预期可实现更高技术支持和更便利技术应用帮助下的育种效率提升。

2.3 细胞工程的发展趋势

基于当下生物工程技术发展，生物工程重要分支细胞工程技术将有望对作物育种工作带来新发展趋势，细胞工程技术基于细胞生物学和分子生物学理论，能在技术应用中，基于人工设计实现细胞水平上的遗传操作和组织培养，通过细胞工程技术可以实现高价值植株的定向培养及作物育种人工选择。实际上基于细胞工程技术应用，当下国内作物选育已经实现相应的技术进步。其中，河南农科院基于细胞工程培育小麦新品种具备抗倒伏、抗锈病、抗白粉病优势，通过细胞工程选育培养，大幅缩短育成周期，一般可提升2～3年时间。细胞工程是重要的作物种植发展趋势。

结语：综上所述，现代作物育种技术的发展基于新时代技术的应用，有多方面的发展趋势和方向，而无论如何高效的技术发展都将有利于作物的育种，都将有助于粮食安全的保障。

参考文献

[1] 刘海岚，夏超，兰海.全基因组选择技术在作物育种中的研究进展[J].华北农学报，2022，37（S1）：51-58.

[2] 尹春凤，徐宣国，崔丙群.种业振兴背景下我国作物育种协同创新发展空间及提升路径[J].江苏农业科学，2022，50（18）：42-47.