关于育种的起源及研究进展

关于育种的起源及研究进展

常菲絮

（生命科学学院生物学基地班）

摘要：当今世界人口迅猛增长，环境遭到严重破坏，粮食短缺，而人类对精神生活的追求却越来越苛刻，因此育种成为了解决这些问题的重要手段。本文对育种起源、研究现状及其应用前景进行了综合阐述，并做了简要评价，提出自己的看法和观点，希望为育种的研究工作和国家决策提供参考。

关键词：育种，基本方法，目的，现状，前景

育种（breeding）指的是，通过创造遗传变异、改良遗传特性，以培育优良动植物新品种的技术。以遗传学为理论基础，并综合应用生态、生理、生化、病理和生物统计等多种学科知识。按对象来分，育种可以分为作物育种和家畜育种。在人类物质和精神需要越来越膨胀的今天，育种起着不可替代的作用，作物育种与人类社会的关系越来越紧密，人类有必要重视育种的研究和运用。

（一）育种的起源

育种是伴随着人类的诞生与发展逐渐产生的，人类社会的发展历史也是育种的发展历史。

早在栽培植物出现之初的人类简单种植和采收活动中，就已经寓有作物育（选）种的萌芽。《诗经》载：“黍稷重穋”,“稙稺菽麦”。“稙”、“稺”指播种的早晚，“重穋”指成熟的先后。可见中国在周代已形成不同播期和熟期的作物品种概念。北魏《齐民要术》按成熟早晚、苗秆高矮、收实多少和米味美恶等记载粟品种凡86个。明代的《理生玉镜稻品》详细描述了嘉靖年间江苏苏州地区的水稻品种，是中国最早问世的水稻品种志。至清代,《授时通考》已分别收录粟和水稻品种约500个和3400多个。

犬只育种的起源特别早，大约在10,000-35,000年前犬只即与人类共同生活，并被驯化

在日本, 林木育种的历史比较悠久。早在5 50 年前的京都北山地区, 林业工作者就已经在特定的无性繁殖地带上, 用不断选择、淘汰的手段, 进行林木育种工作, 并卓有成效地培育出了宫崎柳杉、山武柳杉、富山柳杉、两轮柳杉等新品种

（二）育种的目的

育种对促进作物生产、提高物种品质和观赏价值均有重要作用。高产、稳产、优质、高效是育种的基本目标。当然，特定的育种目标要综合考虑当地品种的现状、育种基础、自然环境、耕作制度、栽培水平、经济条件等因素，并随生产的发展不断加以调整。还要以本地区种植面积较大或有代表性的几个品种作为标准，明确需要保持或提高、改进或克服的方向，使育种目标具体化。

1、提高产量

提高产量是作物育种的首要目的。以中国为例，中国粮食作物品种平均6～7年更换1次，一般新品种可比老品种增产15％左右。1949～1984年间中国主

要粮食作物单产增加1倍多,估计30～40％可归功于育种。美国D.N.达维克1977年在3种密度条件下比较30～50年代双交种、60～70年代单交种的玉米产量，表明50年间增长了57～60％。国际玉米小麦改良中心从60年代起育成的一大批丰产、抗倒、适应性广、收获指数高的半矮秆春性小麦品种，对南亚、中东等地区的农业增产起了很大作用。2011年9月19日，袁隆平的“百亩片”试验田亩产首次突破900公斤。

2、增强抗性

抗寒或早熟育种已使作物分布逐渐向高纬度和高海拔地区扩展。1950年以前，中国西藏主要农区在海拔3200米以上不种冬小麦。50年代引入冬性较强的“肥麦”以后，已很快发展成为春、冬麦兼种的地区。

超早熟大豆品种的育成，使黑龙江北部高于10℃的年活动积温1800℃以上的地区可种植大豆。耐旱作物和耐旱品种的选育，则为半干旱地区农业生产的稳步增长作出了贡献。

利用品种抗性减轻病虫为害，已证明是既经济有效又可避免污染环境的措施，如50年代中期孢囊线虫病对美国南部大豆生产的致命危害，近年来根腐病在中国黄淮地区对甘薯生产的威胁，都由于抗病虫品种的育成而大为减轻。

巴西育成的抗酸性土壤铝害的小麦品种,美国育成的可用纯海水灌溉的耐盐大麦,国际热带农业中心选育的在缺磷土壤中仍能丰产的豆类品种等，则说明了育种在增强作物对不良土壤、水利条件等方面的巨大潜力。

3、提高品质

谷类提供人类食物热量的70％，但其蛋白质的含量较低。自50年代发现冬小麦高蛋白基因和60年代初发现玉米高赖氨酸突变体奥派克2（简称O2)之后，品质育种进展较快。

一些产量不低于原有推广种而蛋白质含量提高1～2％的冬小麦品种已在美国推广。国际玉米小麦改良中心也育成了带O2高赖氨酸基因和硬质胚乳的玉米改良群体。

在油料作物方面，近50年内苏联通过轮回选择，已将向日葵含油量从30％提高到50％左右。加拿大则在油菜低芥酸和低硫葡萄糖苷育种方面取得成功。

棉花品质育种在使纤维质量不断得到改进的同时，正进一步致力于棉子高油分、无棉酚、高蛋白品种的选育，有可能使棉花成为棉、油兼用的作物。

饲料作物育种也在育成少含或不含有害成分的品种方面取得进展。

4、提高生产效率

整齐划一和简单的种植、管理、收割过程能够极大的提高生产效率。选育株矮秆壮、穗层整齐、成熟一致、不易落粒的谷类作物品种可大大提高机械化收获的效率。

如矮秆高粱品种的育成，使小麦联合收割机可兼收高粱，从而有力地促进了美国高粱生产的发展。

糖用甜菜昂贵而费力的间苗劳动，则因单胚品种的育成而大为节省。

此外，早熟品种的推广，对增加复种指数、提高土地利用率也有重要作用。

5、扩大物种的分布范围

不同的品种的对环境、气候的适应能力是不一样的，不同的品种能够适应不同的生存环境，因此品种的多样化扩大了物种的地理分布范围和时间分布范围。例如人们已经培育出了可以在不同季节开花结果的桃子品种——春桃、夏桃、秋桃和冬桃，可以在不同气候环境下种植的小麦等。

6、增强观赏性

通过被观赏而体现出来的价值叫做观赏价值。物种的观赏价值体现在形态、行为和生理上，例如植物的树形、花的颜色、动物的皮毛等。物种的观赏特征越多越奇特，其观赏价值也就越高。人们可以通过育种使得物种的多种观赏特性集中于一身，也可以通过育种

品种最多的植物——兰花，包括春兰、蕙兰、建兰、寒兰、墨兰、春剑、莲瓣兰七大类，不下于4000个品种，它们花色、花香和形态各不相同，具有很高的观赏性，受到许许多多的人的喜爱。

人们通过物理、化学和生物手段，是植物长出千奇百怪的肿瘤，增加了其观赏价值，例如云南松的“人工肿瘤”。

（三）近代作物育种技术和理论

人类尝试植物育种起源于古代，刚开始是简单辨别植物的类型来选择和保留性状优良的植物。

近代育种技术和理论的发展始于西欧：

1719年，T.费尔柴尔德最早进行植物人工杂交并获得杂种。

1823年，T.A.奈特在豌豆上发现父母本对杂种一代的贡献均等，二代有分离现象。

1843年J.库尔特首先采用个体选择法进行禾谷类育种。

1856年,L.德维尔莫兰明确提出用“后裔鉴定”法检查甜菜的选择效果，后人称之为“维尔莫兰分离原则”。

1849年，R.A.加特纳指出亲本杂交一代、二代之间存在一定关系，并发现不少杂种一代生长健壮。C.达尔文在《物种起源》(1859)和《植物界异花受精和自花受精的效应》(1876)中所阐明的选择和杂交等与进化的关系，对以后的作物育种工作有深刻影响。

（四）基本的育种方法

一、诱变育种

诱变育种是指利用人工诱变的方法获得生物新品种的育种方法。

原理：基因突变。

人工诱变的方法包括：

1、物理方法（X射线、射线、紫外线、中子、激光、电离辐射等）

2、化学方法（碱基类似物、硫酸二乙酯、亚硝酸、秋水仙素等）。

要求：所处理的生物材料必须是正在进行细胞分裂的细胞、组织、器官或生物；处理的时期是细胞分裂的间期；经处理的生物材料经选择、培育才能获得需要的生物新品种。

优点：可以提高突变频率，加速育种过程，创造出人类需要的生物类型；变异范围广，可大幅度改良某些性状。

缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制；改良数量性状效果较差。

二、杂交育种

杂交育种是指利用具有不同基因组成的同种（或不同种）生物个体进行杂交，获得所需要的表现型类型的育种方法。

原理：基因重组。