小麦高产育种技术分析_王立雷.pdf

摘要：随着时代的发展，我国的生物科学技术已经达到了较高水平，小麦的平均产量不断提高，高产纪录也被不断刷新，各地区已培育了一批较优良的高产品种。但从基因科学的角度来看，小麦的产量还存在较大提升空间。同时，中国土地广袤，不同区域的地理因素差异导致高产小麦在不同区域的实际表现存在较明显的差别，因此，深入分析与研究小麦高产技术具备较强的现实意义。文章通过查阅相关文献，提出了小麦高产育种的基本原则，并简要阐述了我国当前高产小麦研发工作进展，结合相关科学理论知识，综合分析了小麦高产高效育种的方法与技术，提出了小麦育种的生产管理策略，为小麦高产育种的顺利实现提供一定理论指导。关键词：小麦；农业生产；机械化收割；高产育种；栽培技术文章编号：1005-2690（2023）01-0063-03中国图书分类号：S512.1文献标志码：BDOI：10.19904/14-1160/s.2023.01.021小麦高产育种技术分析王立雷，韩树桂（汶上县农业农村局，山东 济宁 272501）小麦是我国重要的粮食作物之一，也是北方的主要粮食产物，在我国农业生产中的地位很高，近二三十年以来，随着生活条件日益改善，我国总人口数量也在不断增多，在 2021 年达到了 14 亿人的绝对高峰，人口数量的迅速增加使粮食产量成为了人民群众广泛关注的热点话题。随着我国城镇化的快速发展以及工业发展需求，不少耕种用地都被规划为工业用地，这些原因造成了人口增多、粮食需求增加、耕地面积减少的窘境。在这一时代背景下，培育高产小麦迫在眉睫。1小麦高产育种的基本原则1.1适应环境条件适应当地环境是小麦高产育种过程中应当遵循的首要原则。具体而言，小麦属于一种全国性作物，在我国大多数地区都能够种植并正常生长。但是，不同区域的环境条件不同，主要表现在温度、光照强度、降水量、病虫害 4 个方面，提出的适应环境条件主要是指某一个优良品种应该能够使环境中的有利条件发挥增产作用，同时适当降低环境中的不利条件对产量的影响。例如长江中下游地段，在小麦发育阶段，这片区域一般会出现逐月的温度与日照变化，这对小麦的生长能够起到一定促进作用。此外，这片区域存在病害，如赤霉病、铁锈病等，这些病害对小麦的生长造成较大威胁。由此可见，在这一地区进行高产小麦育种，必须使其具备较强的抗病能力。同时，高产小麦的成熟期还应与该地区的温度与日照变化相适应，具备最有利于产量提升的生长发育方式1。1.2能够充分发挥高产栽培技术的增产作用小麦高产育种还应当充分发挥高产栽培技术的增产作用。具体而言，在栽培技术中，能够显著提升小麦产量、保证小麦健康生长的手段是施肥和灌溉，小麦高产品种应当对肥料的增加与灌溉具备更加灵敏的反应。同时，改善肥水条件后，小麦会出现比较明显的倒伏现象，病害出现的概率也会明显上升，因此，应强化高产小麦的抗病、抗倒伏能力。1.3必须符合农业现代化的要求近年来，我国不断进行大规模的农业现代化技术革新，很多地区已经基本实现了大范围机械化种植与收割。在机械化收割的过程中，机械设备很容易导致小麦产量降低。因此，小麦在成熟时还应具备一定的抗落粒性能，防止机械化收割对小麦产量造成比较严重的影响2。2当前我国高产小麦研发工作的进展小麦高产育种并不是一项简单的工作，需要结合多方面技术以及相关领域的知识内容，例如植物学、遗传学、气候学等，借助技术手段为市场提供全新的小麦品种，提升广大人民群众的生活质量。在高产小麦研发的初期阶段，我国技术人员在小麦育种方面的盲目性较强，整个工作的进展速度以及育种效率明显落后。在当前时代背景下，我国高产小麦研发已经逐步实现了规模化、规范化、系统化，对于小麦高产高效具备较强的促进作用。当前，我国小麦高产育种工作的科学性与规范性主要表现在以下几点。一是在研究阶段，技术人员需要调查物种资源的多样性，并深入了解小麦作物植株产量构成的遗传学基础。二是我国不同区域的地理条件、地质类型、气候条件存在较明显差距，因此，技术人员还要分析不同区域的高产小麦育种方式，最终完成育种工作。由此可见，当前我国小麦高产育种工作的规范性与科学性已经达到了较高水平3。作者简介：王立雷（1975），男，汉族，山东汶上人，本科，高级农艺师，研究方向为农业技术推广。配套技术MATCHING TECHNOLOGY63种子科技2023 年 1 期3小麦高产高效育种的方法与技术3.1原始材料选择原始材料是育种工作的重要基础，在实践中应采取以下手段选择原材料。一是根据工作目的选择具备相应性状的原始材料。二是对收集到的原始材料进行全面分类，例如，在抗病性方面，可以细分为抗赤霉病、抗秆锈病、抗白粉病、抗叶枯病等类型。三是对所有材料进行筛选，选择性状突出、综合品质良好、能进行杂交的材料。当前，需要进一步加强原始材料性状选择工作，着重加强抗病基因、株型资源的研究4。3.2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、连锁交换的方式对优良性状进行分离，使各种优良性状集中在一起，最终结合相关研究人员的需求特点，有目的性地培育出具备一定特性的高产小麦品种。在具体的培育过程中，一般应当遵循以下技术要求。一是当需要将位于不同个体中的优良性状分离出来并集中于同一个体上时，技术人员需要利用基因分离的原理，从小麦中提取相应的优良性状。例如，技术人员可从高秆小麦中分离出抗倒伏的矮秆小麦品种，按照基因重组的方式，将小麦中高秆抗锈病和矮秆不抗锈病两种性状集合在一起，最终形成具备矮秆抗锈病性状的优良小麦品种。二是创造具备新性状的品种。即小麦本身并不具备这一方面的性状，技术人员通过人工诱导突变的方式针对性地培育植株，例如，可以通过人工诱变技术培育出具备防掉粒特性的小麦品种。3.3利用二系法杂交小麦技术确立小麦培育方向当前，我国科研人员已经研发出采用二系法杂交小麦技术生产新品种的方式。采取这种方式培育而成的新品种在实践中能够显著提升小麦抗病能力，同时能够提升小麦的水肥利用率，达到稳定增产增收的要求。具体而言，二系法杂交主要是调整母体小麦的播种地，使其产生的果实能够有效传承，在实践中帮助不育系种子繁殖，进而与恢复系杂交获得杂交一代种子，显著提升杂交小麦的利用效率与质量5。3.4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。一是三年三圃提纯法。顾名思义，该方法需要在 3 年的时间中按照相应方式提纯，具体内容为单株选择、分析比较、混系繁殖，技术人员在使用该技术的过程中，需要严格按照相关标准与流程进行，在实践中，提纯流程为大田、精选单穗、穗行圃、去杂去劣、穗系圃、去杂去劣、原种圃。二是二年二圃提纯法。顾名思义，该方法与三年三圃提纯法存在某种程度的一致性，属于三年三圃提纯法的简化版本，省略了两个去杂去劣和穗系圃流程，其他流程与三年三圃提纯法基本相同。三是穗选法与片选法。穗选法是指在小麦成熟后，按照品种的生长特性选择外形统一、抗病能力强的植株类型进行培育，其精细化程度较高。片选法的操作方式较简单，只需要在小麦收获前按照相关质量标准选择优质品种进行去杂去劣操作即可，并采取脱粒手段留出种子，与穗选法相比，这种操作方式需要消耗的时间成本较大。3.5小麦分子育种技术小麦分子育种技术也是培育新性状小麦的主要技术之一，基本原理是利用分子生物学技术调整小麦种子的基本性状，从本质上讲，这种方式与基因工程，即通过改变基因的方式改变小麦性状存在本质区别。具体而言，研究人员可以通过不改变基因的方式改变作物性状，培育的新性状小麦属于典型的新品种，而不是通过基因工程实现的新物种，新产生的优良性状能够有效遗传。3.6诱变技术通过诱变技术改变小麦性状也是实践过程中比较常见的一种手段。在实践中主要包括以下几方面内容。一是离子束注入法。该方法的原理主要是生物体之间存在作用峰值，当超过特定数值后，离子束本身以及生物体均会产生不可逆转的变化，在生物体方面主要表现为染色体的缺失移位或者 DNA 分子方面的变化，最终诱发基因突变。在采用离子束注入的方法进行植株处理时，通常需要将处理后植株存活 1/2 作为敏感性的重要指标。二是航空诱变。该方法的原理是利用外太空、高空独有的环境特点，通过地表上没有或者含量较少的微重力、宇宙射线等特异性环境改变小麦植株的功能与结构。在实践中，这种基因诱变方式所产生的性状变异具备较高的稳定性，同时很大概率产生新性状。三是生物诱变。该方式的原理是通过生物工程技术，在植株细胞中插入目的外源基因，使生物产生不同的异变效果，并对其进行离体培养，使其产生无性变异，最终产生对试验有帮助的突变体。例如，某专家在和谷草中提取到 Ac 家族转座子，能够插入小麦染色体上的相同部位，帮助其产生全新的性状6。4小麦高产育种生产管理的策略4.1建立完善的小麦生产功能区建立完善的小麦生产功能区是从管理方面提升小麦高产育种质量的重要举措。具体而言，良好的耕地质量是保障小麦高产育种工作正常进行的重要基础，因此，保护好苗圃、麦田非常重要，在实践中的具体操作方式有以下几点。一是建立完善的麦田核查制度。根据小麦的实际产量分析麦田状况，特别是对于产量偏低的麦田，应综合分析土壤、小麦品种等，找出产量较低的主要原因，并对其进行针对性改造。二是完善基础设64施建设。现代麦田种植活动需要大量设备参与，例如灌溉设备、泵站、田间水利工程建设等，完善基础工程及设施设备能够有效提升麦田的灌溉效率，及时补充水分，提升麦田效益。技术人员还需要采取土地平整、土壤改良、土壤修复等手段对土地进行处理，使土地品质由低产田、中产田向高产田逐步发展，让外部土壤环境为优质小麦品种提供良好的助力，充分发挥其高产优势。三是建立完善的小麦生产功能区。麦田管理人员应充分结合自身实际情况，围绕标准化麦田建设目标，对整个园区进行全方位规划与建设，切实提升小麦生产技术水平，最终推动优良品种的培育。4.2强化农机农艺技术的融合强化农机农艺技术的融合也是现代化背景下促进小麦高产育种技术目标顺利实现的重要基础。具体而言，小麦高产育种工作的复杂性相对较强，需要处理好育种、耕种、播种、收割等多个环节，工作量相对较大，同时，小麦高产育种对时间的要求较高。为了解决这一问题，需引进现代化技术，即引进大量农用机械，通过现代化手段提升各环节的工作效率。同时，为了更加有效地实现这一目标，还要将农用机械与农用工艺有机结合，在栽培、育种、种植等阶段进行有效的交叉合作。同时，在当前的技术背景下，某些单位在耕作整地作业、秸秆还田等方面存在较明显的质量问题，需要进一步改善与处理。4.3深入实地分析育种试验深入实地分析育种试验也是现代化背景下促进小麦高产育种技术目标顺利实现的重要手段之一。具体而言，小麦高产育种试验的结果显而易见，在小麦收获的季节，其产量是否能够达到研究人员预期水平也显而易见。农业方面的专家在进行育种试验时必须严格遵循深入实地的原则，在小麦耕种阶段、生长阶段要亲自到农田考察与分析，观察小麦在耕地中的长势，明确研究过程中存在的不足，并进行针对性改进。例如，在山东省某小麦试验田，专家深入实地进行小麦高产育种，在经历 10 年以上的深入耕耘后，最终培育出具备高产、抗旱、抗倒伏等多种特性，且适合在当地及全国多地大范围推广的小麦新品种。4.4提升人员的综合素质提升人员的综合素质也是现代化背景下促进小麦高产育种技术目标顺利实现的重要手段之一。小麦高产育种工作是一项科学性强、复杂性强，同时需要消耗大量资金成本、时间成本的工作，因此，对于管理人员、技术人员的知识水平和综合素质具有很高的要求。在实践中的具体操作方式有以下几点。一是相关单位选择具备较高小麦高产育种知识的人员作为相关工作的管理人员，或直接从技术人员中进行选拔，提升管理人员的专业水平，这对于小麦高产育种工作的顺利开展十分必要。二是相关单位应定期开展培训、研讨会等活动，切实提升技术人员的知识水平与技能水平，重点是向内部工作人员引进与传递国内外最先进的种子繁育技术、基因工程技术等手段，这种操作方式能够有效提升小麦高产育种工作的技术水平。5结束语当前，我国正面临人口增多、粮食需求增加、耕地面积减少的难题与困境，小麦作为中国人餐桌上的重要主食之一，提升小麦产量对于解决中国粮食安全问题具有十分重要的意义。文章分析了小麦高产育种应当遵循的原则，认为小麦育种应适应环境条件、充分发挥高产栽培技术的增产作用、符合农业现代化的要求，并深入研究了小麦高产高效育种的方法与技术，主要涵盖按照基因组合原理培育小麦新品种、利用二系法杂交小麦技术确立小麦培育方向、小麦提纯复壮技术、小麦分子育种技术、诱变技术等方面。此外，文章提出了小麦育种生产管理的策略，即相关单位要想实现小麦高产育种，除了努力提升人员的综合素质外，还要建立完善的小麦生产功能区，强化农机农艺技术的融合，深入实地开展育种试验，这样才能真正促进小麦产量稳定提升。（编辑：刘琴）参考文献：1 刘洪泉，王瑞文，赵瑞峰，等.高产稳产多抗小麦新品种邯农 3698 的选育及栽培技术要点 J.农业科技通讯，2022（7）：214-216.2 陈贤信，陈明，倪永静，等.高产抗倒抗病小麦新品种中原丰 1 号的选育及高产栽培技术 J.农业科技通讯，2022（6）：260-261，266.3 杨国立，程玉红，董红星，等.早熟高产小麦品种鹤麦 1310 的选育及栽培技术要点 J.农业科技通讯，2022（6）：262-263，266.4 张书栋，高海涛，马克义.“洛”字号小麦为什么这么香？洛阳农林科学院打造“国内领先的抗旱小麦研究科技创新高地”J.农村 农业 农民（A 版），2022（6）：43-44.5 张福彦，陈晓杰，程仲杰，等.航宇 19 小麦新品种选育及其对航天诱变育种的启示 J.山东农业科学，2022，54（5）：30-36.6 王学峰，王学芳，王博.高产稳产小麦品种民丰 3 号的选育与产量构成分析 J.农业科技通讯，2022（5）：239-241.配套技术MATCHING TECHNOLOGY65