品種培育過程漫長
穩定性、一致性和特異性是某一作物群體成為品種的三個基本要求。品種的類型有:純系品種,雜交品種,群體品種,無性系品種。
作物常規育種一般包括下列基本步驟:遺傳變異的發現和創新,遺傳變異的選擇和固定,品種(組合、群體)的決選和審定,新品種繁殖和推廣。
根據作物的遺傳特性,確定育種目標,育種目標是作物育種的“藍圖”。針對育種性狀目標收集或引進種質資源,再根據目標性狀的遺傳規律,選配親本,組培雜交組合,篩選出符合育種目標的雜種F1代。親本選配是雜交育種工作的基礎,只有優良的親本才能選育出優良的品種;次年種植F2,在F2為分離世代,群體分離出性狀各異的后代單株,根據育種目標選擇優良單株,即遺傳變異的發現和創新;連續種植F3—F6,根據育種目標選擇優良單株,并使其穩定;選擇優良的株系參加國家或省級品種區域試驗,達到國家或省級新品種審定標準的品種,經國家或省級品種審定委員會審定后,可以在適宜地區進行推廣種植。品種培育過程較為漫長,從親本收集和組合選配到新品種審定需要8—10年。
2004—2012年糧食連續九年增產, 2012年全國糧食總產量達到58957萬噸,實現了半個世紀以來首次連續九年增產。糧食連續九年增產中單產提高對總產量增長的貢獻率為62.3%。在影響糧食單產提高的諸多因素中,科技進步的貢獻,尤其是新品種的培育和推廣起到了重要作用。
新品種作用巨大
作物新品種對促進作物生產的作用顯著。主要表現在提高產量、增強抗性、改善品質、提高生產效率等方面。
提高產量。中國糧食作物品種平均 6—7年更換1次,一般新品種可比老品種增產15%左右。1949—1984年間中國主要糧食作物單產增加1倍多,估計30%—40%可歸功于育種。
增強抗性。抗寒或早熟育種已使作物分布逐漸向高緯度和高海拔地區擴展。1950年以前,西藏主要農區在海拔3200米以上不種冬小麥。引入冬性較強的“肥麥”以后,已很快發展成為春、冬麥兼種的地區。超早熟大豆品種的育成,使黑龍江北部高于10℃的年活動積溫1800℃以上的地區可種植大豆。耐旱作物和耐旱品種的選育,則為半干旱地區農業生產的穩步增長作出了貢獻。利用品種抗性減輕病蟲為害,已證明是既經濟有效又可避免污染環境的措施。巴西育成的抗酸性土壤鋁害的小麥品種,美國育成的可用純海水灌溉的耐鹽大麥,國際熱帶農業中心選育的在缺磷土壤中仍能豐產的豆類品種等,證明了育種在增強作物對不良土壤、水利條件等方面的巨大潛力。
改善品質。谷類提供人類食物熱量的70%,但其蛋白質的含量較低。自上世紀50年代發現冬小麥高蛋白基因和60年代初發現玉米高賴氨酸突變體奧派克2之后,品質育種進展較快。一些產量不低于原有推廣種而蛋白質含量提高1%—2%的冬小麥品種已在美國推廣。棉花品質育種在使纖維質量不斷得到改進的同時,正進一步致力于棉子高油分、無棉酚、高蛋白品種的選育,有可能使棉花成為棉、油兼用的作物。飼料作物育種也在育成少含或不含有害成分的品種方面取得進展。
提高生產效率。選育株矮稈壯、穗層整齊、成熟一致、不易落粒的谷類作物品種可大大提高機械化收獲的效率。如矮稈高粱品種的育成,使小麥聯合收割機可兼收高粱,從而有力地促進了美國高粱生產的發展。糖用甜菜昂貴而費力的間苗勞動,則因單胚品種的育成而大為節省。此外,早熟品種的推廣,對增加復種指數、提高土地利用率也有重要作用。
(作者為中國農業科學院作物科學研究所副研究員、博士)