談到育種方向，高產(chǎn)要素是從來都不能少的。然而，在農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)的當(dāng)下，優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適、專用等性狀被育種家們逐漸發(fā)掘、創(chuàng)新和利用。 年初，讓我們共同跟著育種院士、權(quán)威專家們?nèi)チ私猓尽⑿←湣⒂衩椎戎饕Z食作物適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況和農(nóng)民新要求的育種方向正在發(fā)生著什么樣的變化。
水稻：培育“四性”綜合指數(shù)高的品種
中國科學(xué)院院士、國家水稻產(chǎn)業(yè)體系華南稻區(qū)崗位專家謝華安
培育將“四性”即豐產(chǎn)性、抗逆性、優(yōu)質(zhì)性及適應(yīng)性，綜合在較高水平上的水稻品種，能在生產(chǎn)上大面積生產(chǎn)應(yīng)用，深受農(nóng)民喜愛的品種。
水稻育種的發(fā)展歷程證明，每一個(gè)階段的重大突破均依賴于優(yōu)異種質(zhì)的發(fā)現(xiàn)和利用。上世紀(jì)50年代末，“矮仔占”等矮稈種質(zhì)的發(fā)掘與利用;上世紀(jì)70年代~80年代“野敗”型等不育資源發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了雜交稻的三系配套和大面積推廣利用;80年代，“農(nóng)墾58S”等光溫敏核不育材料的發(fā)掘與利用，實(shí)現(xiàn)了兩系雜交水稻的突破。這3個(gè)階段都使水稻單產(chǎn)得到大幅度提高，因此，發(fā)掘、創(chuàng)新、利用種質(zhì)資源是提高水稻“四性”的重要手段。
首先，野生稻是現(xiàn)代栽培稻的始祖，在長期的訓(xùn)化過程中，丟失了約1/3的等位基因和一半的基因型，其中包含有大量特異基因，如抗病、蟲、雜草及抗逆、高光效和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)等有利基因。因此，在未來的育種過程中，應(yīng)廣泛收集、鑒定、評(píng)價(jià)國內(nèi)外優(yōu)異種質(zhì)資源，尤其是野生稻資源。
其次，以傳統(tǒng)育種方法為基礎(chǔ)，結(jié)合基因工程、細(xì)胞工程與染色體工程技術(shù)、植物誘變技術(shù)及分子育種等技術(shù)，深入開展抗逆遺傳育種等基礎(chǔ)理論研究及優(yōu)化育種程序，創(chuàng)制具有優(yōu)異性狀的種質(zhì)材料或新品種。拓寬栽培稻的遺傳基礎(chǔ)，開發(fā)優(yōu)異基因資源，創(chuàng)造特異性育種材料，從而實(shí)現(xiàn)水稻“四性”同步提高。
同時(shí)，圍繞培育水稻優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)區(qū)，聯(lián)合多學(xué)科、多生態(tài)區(qū)的協(xié)作攻關(guān)，建立良種良法配套的區(qū)域化、模式化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的高產(chǎn)高效栽培技術(shù)體系，創(chuàng)制高產(chǎn)栽培技術(shù)模式開展節(jié)本、高效的水稻栽培技術(shù)和實(shí)用機(jī)型的研究與使用，努力實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化。
可以說，培育“四性”綜合在較高水平的水稻新品種，對(duì)保障我國糧食安全具有重要的意義。
在當(dāng)今人口逐年增加，而耕地面積逐年下降的情況下，只有提高糧食產(chǎn)量才能確保我國糧食安全。水稻是我國的最重要糧食作物之一，大幅度提高水稻豐產(chǎn)性，尤其是提高中低產(chǎn)田的豐產(chǎn)性依然是水稻育種的主要目標(biāo);由于人民生活水平的逐步提高，而過去對(duì)稻米品質(zhì)的改良不夠重視，跟不上人們對(duì)稻米品質(zhì)的要求，因此，提高水稻的優(yōu)質(zhì)性，尤其是在保證一定豐產(chǎn)性的條件下，培育中優(yōu)質(zhì)稻顯得尤為重要;再加上每年全球發(fā)生的異常氣候，如極端高溫、極端低溫、旱澇等，病蟲害發(fā)生逐年加重，施用的農(nóng)藥化肥逐年增加，土壤的農(nóng)藥殘留和工廠排放到土壤的污染物導(dǎo)致的土壤毒害越來越重，因此，提高水稻的抗逆性(抗病蟲、耐低肥、耐高溫、耐低溫、耐鹽堿、耐淹、耐旱等)尤為重要;隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，人口進(jìn)入老齡化，農(nóng)村年輕勞動(dòng)力越來越少，水稻的廣適性又賦予了新的內(nèi)涵，即適于輕簡化栽培和機(jī)械化。
小麥：攻克北方赤霉病，解決南方豐產(chǎn)性
中國工程院院士、小麥育種專家程順和
北緯33度線南北農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)是我國兩大麥區(qū)的交叉地帶，面積約有1億多畝，地形復(fù)雜、氣候多變，小麥增產(chǎn)潛力巨大。然而，其以南地區(qū)的小麥抗赤霉病效果好，但豐產(chǎn)性和抗凍性有待提升，以北地區(qū)的小麥豐產(chǎn)效果較好，而抗赤霉病性和抗穗發(fā)芽性較差。
在國家糧食安全總目標(biāo)下，“北下南上”尋求小麥育種的新突破，是大勢(shì)所趨。“北下”指北方品種向南(北緯33度線)發(fā)展，“南上”指南方品種向北(北緯 33度線)發(fā)展。以該區(qū)域的主要育種單位間協(xié)作，改良北方大面積品種的抗赤霉病、穗發(fā)芽等性狀，改良南方大面積品種的豐產(chǎn)、抗凍性，充分發(fā)揮33度沿線小麥增產(chǎn)潛力，目標(biāo)是選育出適合北緯33度過渡區(qū)域的高產(chǎn)小麥新品種。
這里需要特別強(qiáng)調(diào)的是，小麥抗赤霉病基因發(fā)掘與品種選育至關(guān)重要。
小麥赤霉病不僅造成大幅度減產(chǎn)，而且真菌毒素嚴(yán)重污染食品和飼料，威脅人畜健康。2000年以來，全國有9年赤霉病發(fā)生面積超過5000萬畝，2012 年更是高達(dá)1.7億畝。我國小麥赤霉病主要發(fā)生在長江中下游麥區(qū)，以及東北春麥區(qū)東部和華南麥區(qū)。近年來，由于暖冬、降水增加、秸稈還田，赤霉病迅速向黃淮麥區(qū)蔓延，成為常見病、多發(fā)病，是我國糧食生產(chǎn)的一大隱患。目前的應(yīng)對(duì)策略主要是抗病品種結(jié)合藥劑防治，但是藥劑防治會(huì)污染環(huán)境，增加成本，因此，遺傳改良成為全球應(yīng)對(duì)該病的根本措施。
事實(shí)上，我國自上世紀(jì)70年代起以長江中下游為核心開展小麥赤霉病系統(tǒng)研究，在長江中下游麥區(qū)育成了豐產(chǎn)性好且較抗赤霉病的“寧麥”和“揚(yáng)麥”系列小麥品種，部分抗源在美國抗小麥赤霉病育種中起到了關(guān)鍵作用，我國抗赤霉病育種成得到了國際上的普遍認(rèn)可。近年來，隨著耕作制度和氣候的變化，赤霉病的暴發(fā)性流行更為突出，在赤霉病暴發(fā)的2012年，黃淮麥區(qū)的品種幾乎全部是高感品種，發(fā)病嚴(yán)重，藥效微弱;長江中下游的中感到中抗的品種發(fā)病也較重，但藥效明顯;而“蘇麥3號(hào)”等抗源不打藥仍可過關(guān)。因此，為了解決長江中下游及黃淮南片小麥主產(chǎn)區(qū)赤霉病問題，保障我國糧食安全，促進(jìn)小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展，進(jìn)行區(qū)域性協(xié)作開展抗小麥赤霉病育種工作刻不容緩。以研究基礎(chǔ)較好的長江下游育種單位為主，結(jié)合全國其他主要麥區(qū)有良好育種基礎(chǔ)條件的單位進(jìn)行區(qū)域性協(xié)作開展抗小麥赤霉病育種工作，目標(biāo)是培育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)且赤霉病抗性顯著改良的小麥新品種。
玉米：高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、專用……統(tǒng)籌兼顧
北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心主任、農(nóng)業(yè)部玉米專家指導(dǎo)組組長趙久然
良種在玉米增產(chǎn)中的貢獻(xiàn)率約占40%，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，因此，未來的玉米育種應(yīng)該針對(duì)這些生產(chǎn)和市場(chǎng)中的突出問題，從遺傳改良的途徑，為玉米的高產(chǎn)高效、節(jié)本增效、提質(zhì)提效、資源高效以及節(jié)水節(jié)肥節(jié)藥和環(huán)境友好的可發(fā)持續(xù)生產(chǎn)目標(biāo)提供科技支撐和增加科技貢獻(xiàn)率。
總體育種目標(biāo)仍應(yīng)是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適、易制種。育種的過程是一個(gè)不斷改良優(yōu)化、不斷超越已有、不斷聚合優(yōu)良性狀的過程。一個(gè)品種要成為能夠在生產(chǎn)上大面積推廣，讓廣大農(nóng)民認(rèn)可接受的有市場(chǎng)競(jìng)爭力的品種，需要經(jīng)受多種環(huán)境條件和生產(chǎn)條件的檢驗(yàn)和考驗(yàn)，因此必須應(yīng)具備高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適、易制種等多方面綜合優(yōu)點(diǎn)。任何片面地強(qiáng)調(diào)或夸張某一個(gè)特點(diǎn)而不及其余，都是經(jīng)不起生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的。
早熟、耐密、適宜機(jī)收籽粒是未來玉米育種的主導(dǎo)目標(biāo)之一。為降低勞動(dòng)力成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，實(shí)施全程機(jī)械化特別是機(jī)械直接收獲籽粒成為必然趨勢(shì)。因此在具備高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適、易制種等綜合優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，特別要突出熟期適宜、耐密抗倒、脫水快、適宜機(jī)收籽粒等特點(diǎn)。機(jī)械直收籽粒在歐美等國家早已實(shí)現(xiàn)，我國黑龍江農(nóng)墾和新疆兵團(tuán)農(nóng)場(chǎng)也已經(jīng)大面積實(shí)施，近兩年在東華北春玉米區(qū)和黃淮海夏玉米區(qū)也開始試驗(yàn)示范。但機(jī)收籽粒需要適宜的品種、收獲機(jī)械、烘干倉儲(chǔ)甚至包括種植模式等多方面條件和配套，切勿盲目跟風(fēng)，一哄而上。適宜籽粒機(jī)收的品種主要有三方面的要求，首先是要抗倒伏，不但前期抗倒，生理成熟后也要抗倒，總的倒伏倒折率在5%以下;第二是后期脫水速度快，在適宜收獲期內(nèi)含水率應(yīng)降到25%以下，黃淮海夏玉米可適當(dāng)放寬標(biāo)準(zhǔn);第三是仍要有較高的產(chǎn)量水平，比主栽對(duì)照增產(chǎn)或產(chǎn)量水平相當(dāng)?shù)取Ｍ瑫r(shí)在全程機(jī)械化生產(chǎn)中還需要種子的發(fā)芽率高、活力高等指標(biāo)，符合單粒精量播種和一播全苗的生產(chǎn)需求。此外，現(xiàn)在和將來使用苗后除草劑越來越普遍，伴隨的是生產(chǎn)上除草劑藥害普遍發(fā)生，給玉米生產(chǎn)帶來很大影響，因此選育耐除草劑品種也已成為當(dāng)務(wù)之急。
符合“一控兩減、資源高效利用”的需求目標(biāo)是大趨勢(shì)并呈常態(tài)化。為了實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)保、環(huán)境友好的可持續(xù)發(fā)展以及節(jié)本增效目標(biāo)需求，玉米育種更應(yīng)著重選育耐干旱和水分生產(chǎn)利用效率高的品種;耐低氮、耐瘠薄，肥料利用效率高的品種;抗多種病、蟲害，農(nóng)藥使用量盡量少的品種。
加強(qiáng)鮮食玉米和青貯玉米等專用玉米品種的選育。鮮食玉米需要在具備綜合優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上更加突出品質(zhì)，特別是食用品質(zhì)和口感、風(fēng)味等，此外增強(qiáng)其功能營養(yǎng)品質(zhì)如維生素A、E和葉酸等可以增加其價(jià)值潛力。還有一項(xiàng)重要指標(biāo)是適采期和貨架期，應(yīng)盡量延長其長度。同時(shí)在籽粒顏色、熟期、穗型、粒型等方面需要滿足市場(chǎng)多樣化需求。
青貯玉米育種除了像普通大田玉米那樣要求高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、多抗廣適以外，更特別要求生物產(chǎn)量高、飼用品質(zhì)好、制種產(chǎn)量高等。
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