小麥種質創新和遠緣雜交研究進展

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種業是糧食高產穩產的基礎，而品種選育最重要最基本的基礎是種質資源，農作物種質資源被喻為農業科技原始創新和現代種業發展的“芯片”。大量育種實踐表明，每次作物產量突破都有賴于特異種質資源的發現和利用。小麥的近緣種是一個巨大的、彌足珍貴的基因資源庫，蘊藏著非常豐富的遺傳變異，具有許多栽培小麥所不具備的優良特性，如抗病、抗逆、耐瘠薄，高營養、高蛋白和大穗多花多粒等優異性狀。應用遠緣雜交、染色體工程的方法，可以將小麥近緣種屬中的優異基因導入普通小麥，創制新種質資源，拓寬小麥的遺傳基礎，進而可以培育出高產優質多抗廣適的小麥新品種。

小麥遠緣雜交與染色體遺傳育種研究

我國從20世紀60年代以來，就開展了小麥遠緣雜交與染色體遺傳育種研究，以李振聲院士、李璋研究員、薛秀莊研究員和吉萬全教授等為代表，開創的小麥遠緣雜交及染色體工程研究為基礎，形成了一套小麥遠緣雜交與染色體工程育種理論技術體系。先后開展了小麥與偃麥草、大麥、黑麥、濱麥、山羊草、簇毛麥和華山新麥草等8個屬的遠緣雜交，創制出一大批雙二倍體、異附加系、異代換系和易位系等近緣種屬種質，通過聚合雜交、回交篩選創制了一批綜合性狀優良的小麥育種新材料，獲得了普通小麥穩定自交結實缺體系統20個，綜合采用基因組原位雜交、分子標記、芯片分析和經典細胞遺傳學鑒定等手段，對這些新創制的小麥新種質進行了染色體基因定位、遺傳效應和傳遞規律等系統分析，結合常規育種技術，育成高產優質多抗廣適的小麥品種20余個，獲得國家技術發明三等獎1項，國家科技進步二等獎3項，陜西省科技進步一等獎3項。

遠緣雜交的技術性難題

遠緣雜交雖然是創制種質很有效的技術，但遠緣雜交需要克服三大困難，一是所創制的異附加系、異代換系和易位系新種質存在遺傳不穩定性；二是外源基因在保存的過程中容易出現丟失和變異；三是需要大量的細胞學鏡檢工作。新種質除具有優異性狀外，還會攜帶外源植物不利性狀，需要大量回交轉育成育種可用的、綜合性狀較好的新材料。面對品種間同質化愈來愈高的問題，不僅要加強種質資源的創制、收集和保存，更要重視種質資源的利用。遠緣種質材料、國外引進資源、農家種等雖然在個別性狀上有突出表現，但大部分農藝性狀和生產中的品種有較大差異，通過1-2次雜交或回交難以得到有效改良。小麥是異源六倍體，遺傳背景復雜，眾多性狀之間相互關聯和影響，通過轉基因和基因編輯技術，也難于僅改變個別性狀而不影響其他性狀。另外，通過分子標記輔助育種、轉基因和基因編輯等現代生物技術，只是有計劃的創造變異，其后代還需要常規育種技術在大田進行選擇和適應性鑒定，因此常規育種將是長期的和不可替代的。

（作者：西北農林科技大學 蔡東明）

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