主要农作物产量改良的主要途径及现状

主要农作物产量改良的主要途径及现状

我国主要农作物产量现状：从粮食分品种看，我国粮食作物有稻谷、小麦、玉米、大豆和薯类五个主要品种，此外还有高梁、谷子等杂粮作物，在我国主要粮食作物品种中，产量一直居于首位的稻谷，占粮食总产量的 40%左右，小麦产量位居第二位，玉米产量位于第三位。1949年全国稻谷总产量仅有4865万吨，到1978年全国稻谷总产量达到1.37亿吨，比1949年增长 1.8倍，1998年全国稻谷产量已达1.98亿吨，比1978年增长 45.1%，比1949年增长3.1倍。稻谷产量稳居世界第一位。与稻谷生产情况相比，我国小麦和玉米生产发展速度更快，从1949年到1998年的50年里，我国小麦和玉米分别增长 6.8倍和9.7倍，年均增产196万吨和246万吨。与其它国家相比，我国小麦产量也居世界第一位，玉米产量仅次于美国，位居世界第二位。受品种结构调整和市场需求的影响，建国以来，我国大豆和薯类产量虽有增长，但增长幅度明显低于前三个品种。到1998年，大豆和薯类产量分别达到1500万吨和3600万吨，分别比建国初期增长1.98倍和2.66倍。

我国的农作物产量之所以一直在不断地增加，是因为当今科技的不断进步，而要使农作物产量经过改良而提高必须依赖于作物的遗传改良，随着我国人口数量不断地增加，我国粮食供应竟会愈加紧张，所以必须借助科技的力量不断将农作物的产量提上去，那就是遗传育种技术。那么作物产量改良主要途径有哪些呢？

一、引种

引种是指从外地或外国引进作物新品种或新品系，通过适应性试验鉴定后直接在生产上推广的方法。引种并不是一项简单的工作，必须遵循引种的一般规律和一切经过试验的原则。为了保证引种效果，避免浪费和减少损失，引种必须有目标有计划的进行。

首先是引种计划的制订和引种材料的收集。引种前应根据当地的相关发展产业的需要，结合当地自燃经济条件、栽培条件以及现有作物品种存在的问题，确定所要引种的作物种类和品种。引种材料收集是必须分析其选育系谱、生态类型、遗传特性、产量水平和抗病虫能力等，然后从生育期上估计引入品种是否适合本地耕作制度。

然后是引种材料必须严格检疫。因为引种将危害性病虫引入的惨痛事例在世界其他各国及我国曾多次发生。为防止危害性病虫害随着引入种子和其他材料而传入我国和引种地区，必须加强对引种作物和种子的检疫。

其次是要引种实验，它包括观察试验、品种比较试验和区域试验、生产试验。

最后将进入最后阶段引进品种的审定和推广。

二、杂交育种

杂交育种是指用基因型不同的亲本材料通过有性杂交获得杂种，继而对杂种后代进行筛选，以培育符合生产要求的新品种的育种方法。

杂交育种的步骤：

(一)确定育种目标和育种方案：如果杂交育种前不重视这一步骤，也没有明确的指导思

想，会使育种工作效率较低、育种时间长、成本高，会与动物生产的发展和社会需求是很不适应。杂交用几个品种，选择哪几个品种，杂交的代数，每个参与杂交的品种在新品种血缘中所占的比例等，都应该在杂交开始之前详尽讨论。实施中也要根据实际情况进行修订与改进，但不宜作大的变动。

(二)杂交：品种间的杂交使两个品种基因库的基因重组，杂交后代中会出现各种类型的

个体，通过选择理想型的个体组成新的类群进行繁育，就有可能育成新的品系或品种。

杂交阶段的工作，除了选定杂交品种以外，每个品种中的与配个体的选择、选配方案的制定，杂交组合的确定等都直接关系到理想后代能否出现。因此需要进行一些实验性的杂交。

(三)理想性状的固定：这阶段要停止杂交，而进行理想杂种个体群内的自群繁育，以期

使目标基因纯合和目标性状稳定遗传。主要采用同型交配方法，有选择地采用近交。近交的程度以未出现近交衰退现象为度。

(四)扩群：迅速增加群体数量和扩大分布地区，培育新品系，建立品种整体结构和提高

品种品质，完成一个品种应具备的条件。使已定型的新类群，增加数量、提高质量。三、诱变育种

诱变育种是指人为地利用物理化学或生物等因素，对作物的种子、组织器官等进行诱变处理，以诱发基因突变和遗传变异，从而获得新基因、新材料，选育新品种的育种方法。诱变育种包括辐射诱变:利用各种辐射因素诱导生物体遗传特性发生变异，如电磁辐射和粒子辐射。化学诱变：利用各种化学物质诱导生物体遗传特性发生变异，如烷化剂、碱基类似物及有关化合物、叠氮化物以及其他种类的化学诱变剂。

诱变育种步骤：经诱变处理产生的诱变一代，以M1表示。由于受射线等诱变因素的抑制和损伤，M1的发芽率、出苗率、成株率、结实率一般较低，发育延迟，植株矮化或畸形并出现嵌合体。但这些变化一般不能遗传给后代。诱变引起的遗传变异多数为隐性，因此

M1一般不进行选择，而以单株、单穗或以处理为单位收获。诱变二代（M2）是变异最大的世代，也是选择的关键时期，可根据育种目标及性状遗传特点选择优良单株（穗）。多数变异是不利的，但也能出现早熟、矮杆、抗病、抗逆、品质优良等有益变异，变异频率约为0.1～0.2％。诱变三代（M3）以后，随着世代的增加，性状分离减少，有些性状一经获得即可迅速稳定。经过几个世代的选择就能获得稳定的优良突变系，再进一步试验育成新品种。。具有某些突变性状的突变系，还可用作杂交亲本。

四、转基因育种

转基因育种是指利用现代植物基因工程技术将某些与作物高产、优质和抗逆性状相关的基因导入受体作物中以培育出具有特定优良性状的新品种。与常规育种相似，作物转基因育种也应遵循一定的育种程序。结合植物遗传转化的基本流程，作物转基因育种主要程序包括：（一）育种目标的制订。由于每种农作物农艺性状不同、同一作物在不同的生态环境、栽培条件及社会发展时期所需解决的实际问题也不同，因此育种目标必须依据实际需

要来制订。

（二）目的基因的获得。在制订了具体可行的育种目标后，就可以对引种目标选择合适方法来分离克隆用于作物遗传转化的目的基因。依据目的基因的功能不同，目的基因

可分为功能基因和调控基因。

（三）表达载体的构建。为了让目的基因在转基因作物中有效表达，必须将目的基因与特定的表达调控元件相连接建成基因表达盒。

（四）受体材料的选择。受体材料是指用于植物遗传转化中接受外源DNA的细胞群、组织或器官。一般而言受体材料应具备以下条件：①高效稳定的植株再生能力；②较高

的遗传稳定性；③具有稳定的外植体来源；④具有良好的抗性筛选体系。

（五）遗传转化。遗传转化是指将外源基因导入受体细胞内，并整合到核基因组或质体基因组中的过程。它包括农杆菌介导法、基因枪法和花粉管通道法。

（六）转基因植株的获得和鉴定

（七）转基因材料的育种利用

五、细胞工程育种

作物细胞工程是以作物组织和细胞培养技术为基础的一项技术。是以细胞为基本单位，在体外进行培养、繁殖或认为地使细胞某些生物学特征按人们的意愿生产某种物质的过程。主要包括加倍单倍体技术、体细胞无性系变异技术、细胞融合技术和染色体技术等。

细胞和组织培养在作物育种中具有广泛的应用。植物细胞培养的基本过程主要包括的步骤：（1）从健康植株的特定部位或组织，如根、茎、叶、花、果实、花粉等，选择用于培养的起始材料，（2）用一定的化学药剂（最常用的有次氯酸钠、升汞和酒精等）对外植体表面消毒，建立无菌培养体系。这是获得培养成功的重要一步。（3）形成愈伤组织和器官，外植体块在培养基上形成疏松的愈伤组织，由愈伤组织分化出芽并可进一步诱导形成小植株。另一途径是用外植体或愈伤组织细胞经液体悬浮培养诱导胚壮体再长成植株。胚壮体的形成可大大提高繁殖效率，并可减少变异。