浅析小麦常规育种与分子育种的结合*

牛瑜琦，任永康，逯成芳，左静静，闫贵云，唐朝晖

（1.山西省农业科学院作物科学研究所，太原 030031；2.山西省农业科学院生物技术研究中心，太原 030031）

浅析小麦常规育种与分子育种的结合*

牛瑜琦1，任永康1，逯成芳1，左静静1，闫贵云1，唐朝晖2

（1.山西省农业科学院作物科学研究所，太原 030031；2.山西省农业科学院生物技术研究中心，太原 030031）

文章介绍分子育种技术，并分析小麦常规育种与分子育种技术的有效结合措施，以供相关研究者参考。

小麦常规育种 分子育种 结合措施

我国的小麦仍然有着单产增速缓慢、品质较差的问题，为了改善这些问题，就必须从小麦的遗传基因着手，也就是利用分子育种技术来对小麦育种问题进行改进，通过对小麦的遗传特征进行研究来改变小麦单产的数量和质量，是我国未来小麦研究的主要方向之一[1]。但是，分子育种技术还处于研究应用阶段，并没有大范围推广应用，要有效应用这种技术，还需要与传统的小麦育种方式进行有效结合，逐步促进小麦育种技术的改善。

1 分子育种技术简介

1.1 概念

分子育种是指，将分子生物学技术应用于育种中，在分子水平上进行育种，是现代生物技术与遗传育种方法的一种整合。分子育种技术在使用中，综合表现型和基因型对种子进行筛选，然后逐渐选出具有更加稳定质量的种子。这种方法应用现代生物学的分析方法，对影响种子的各种因素进行模拟筛选，可以确定最佳的亲本选择以及后代选择策略，从而提高育种效率。同时，能够进一步保证种子的质量，在产量、抗病虫害等方面具有更好的筛选效果[2]。

1.2 类型和原理

分子育种主要有3种类型，即转基因育种、分子标记辅助选择育种和分子设计育种。这3种育种类型只是使用的选择方法不同，但是其中心仍然是常规育种，也就是在常规育种的过程中，结合这几种新型的育种技术，以达到更好的育种效果。这3种分子育种类型具有不同的原理，在实际应用中有不同的应用方法。

1.2.1 转基因育种

转基因育种是一种根据目标进行筛选的技术，也就是说，首先，确定育种结果应该具有怎样的性质；其次，根据这些目标找到满足其中一些条件的供体；再次，利用基因分离技术将目的基因从供体中分离出来，并通过DNA重组将基因植入到受体内，然后将这些接受了转基因的种子进行种植，选择出表现稳定的植株；最后，通过田间试验选育成转基因新品种[3]。转基因技术是在农业、食品生产等领域都有研究应用，世界上最早的小麦转基因植株产生于1992年，是由Visil等将小麦品种“Pavon”中导入GUS/Bar基因所得[4]。我国的庞俊兰等人通过将一种特殊的小麦土传花叶病毒抗性基因，利用转基因技术植入到了普通小麦中，最后成功145株再生植株，转化率高达0.99%[5]。转基因技术虽然原理简单，但是基因分离技术和DNA重组技术在实施的过程中还是有一定的困难性，因此，进行转基因育种时的转化率并不是非常稳定，且根据相应的基因提取和植入的困难程度会有所变化，还需要进一步地研究实验。

1.2.2 分子标记辅助选择育种

分子标记辅助选择育种是一种选择育种基因的方式。其原理是根据分子标记技术，对期望个体进行检查，寻找是否存在目的基因。分子标记辅助选择育种，直接通过DNA序列来对个体进行选择，能够避免植物生长阶段以及生长环境的影响，能够使得选育出的小麦种子表现得更加稳定，并且在技术成熟的前提下，可以通过基因选择加快育种筛选过程，从而加快育种的进度，提高育种效果。分子标记辅助育种方式，目前已经得到了广泛应用。在我国，中国农业大学育成的品种农大399，以及周口农科院育成的周麦27等，都是利用这种技术育成的，都是高产、稳定、抗病性好的新型小麦种类。

1.2.3 分子设计育种

分子设计育种目前是一种正在研究的技术类型。分子设计技术是以生物信息学作为平台，以基生物因组和蛋白质组构成的庞大数据库作为基础，根据作物的遗传学、生物统计学等得到的资料，按照既定的育种目标设计出最佳的亲本选配以及后代选择策略，然后再进行育种实验。分子设计育种是直接按照对育种的要求，设计分子结构的一种方法，这种方法涉及比较广泛的技术领域。在未来，随着对染色体片段置换的构建以及对小麦基因测序、QTL的定位分离等技术的发展，将会逐渐成为现实，能够进一步在技术层面上，排除环境对于小麦育种效果的影响，使得整个育种过程的变化能够进一步被控制，这样可以实现更加稳定的小麦育种，进一步实现对小麦产量和质量的稳定发展控制。

2 小麦常规育种与分子育种技术的有效结合措施

小麦育种的重点就是对具有稳定性状的种子的选育过程，这一选育过程的根据是保证育种的稳定性的关键。在过去，对基因层面的研究技术较为肤浅，小麦的选育过程都是根据性状进行选育，选择有期望性状的植株作为育种的供体，但这种选育是不稳定的，通过这种方式选育出的小麦种子，仍然有很大的概率会出现不期望的性状表现，仅仅从性状表现上是无法对后代进行完全控制的。因此，必须从分子层面对小麦进行选育，选育的标准通常是小麦的产量、抗病虫能力、抗旱耐盐等方面的表现，利用分子育种技术的目的正是为了从分子层面，控制小麦质量的这几项主要性状表现，实现分子育种技术与小麦常规育种的有效结合。

2.1 综合设计育种策略

育种策略的设计是小麦常规育种中的关键过程，同时也是分子育种技术在小麦常规育种中的主要应用方式。在育种策略的制定中，综合选择分子育种技术，能够从基因层面控制育种的性状表现，培育出更加稳定的后代。在分子育种技术中，转基因技术一般是使基因能够共享，是一种扩大育种基因范围的技术，而分子标记辅助选择育种，则是目前在育种策略中被广泛应用的一种分子育种技术，是现代小麦育种策略的主要技术基础。例如，将优良品种作为受体亲本与含有目标基因的供体亲本进行杂交，得到F1代进行回交，将BC1进行目标基因定位（QTL定位）及标记辅助选择；中选的BC1经过多次选择（2～3次回交），运用分子辅助标记技术进行改良，逐渐选出含有目标基因的近等基因系优良品种；最后通过大田实验可以获得稳定的小麦种子类型，是一种非常有效的育种策略。根据目标基因的类型的不同，可以进行多次选育，直到得到具有全部目标性状的优良品种。这正是一种分子育种技术与小麦常规育种相结合的最直接方式。合理、有效的育种策略，才能够发挥分子育种技术的优势，促进小麦常规育种的发展转变。

2.2 扩大基因源

目前，小麦的育种急需扩大基因源，尤其是在分子育种技术的应用不断发展的同时，更需要不断地确定小麦具有的基因序列组合，才能够进一步保证小麦育种的稳定性。目前，在小麦育种方面扩大基因源的方式，主要是通过寻找新的小麦种类，并从中发新的现基因类型。在这一方面，QTL的方法是比较可行的方式。通过对性状基因的研究定位，能够更快速地发现新的基因源。目前，在这方面的成就主要有7DL.7Ag易位系的发现，这是外源基因用于小麦品种改良的一个新的典范；又例如，Bernacchi等人在野生番茄中发现了一种对番茄总重增效的等位基因，这都是新的基因源的发现，对小麦本身的基因发现和品种改良也有重要的参考价值。目前，世界各国的生物学家和遗传学家都在不断地扩大基因源，这对于分子育种技术的发展和小麦常规育种的发展都有着重要的意义，是促使二者更紧密地结合在一起的基因数据基础。

2.3 优良性状的结合

人们所期望的优良小麦应该是高产的、能抗病虫害、能抗旱耐盐的小麦，也就是希望小麦能够尽可能多地拥有优良性状。但是，如果按照传统的小麦常规育种方式，要实现各种优良性状的综合是一件非常困难的事情，这会大大增加选育过程的复杂度，并且还不能保证一定会产生具有综合优良性状的小麦品种。

3 结语

分子育种技术是目前育种技术的研究热门。其中，转基因技术、分子标记辅助选择技术、分子设计技术是几种主要的分子育种技术，并且分子标记辅助选择技术已经在实际的小麦育种中，进行了广泛应用，并且已经产生了几种优良品种。通过将小麦常规育种与分子育种技术进行更有效的结合，能够更好地提高小麦的产量质量，促进我国小麦育种技术的进一步发展。

[1] 冯建成．分子标记辅助选择技术在水稻育种上的应用．中国农学通报，2006，22（2）：43～47

[2] 王丹，秦海英，李华，等．浅析小麦分子育种技术．农业科技通讯，2015，（2）：154～155

[3] 田纪春．小麦分子设计育种的程序和技术．全国植物分子育种讨论会摘要集，2009

[4] 唐怀军．小麦1B·1R易位系与秆锈病抗性基因的分子检测．新疆农业大学，2010

[5] 韩斌，王长彪，任永康，等．小麦分子育种研究进展I．与小麦抗逆性相关的功能基因．山西农业科学，2015，43（1）：116～120

山西中部麦区F型杂交小麦选育研究（2013BAD04B03-04）