分子標(biāo)記輔助選擇：提高育種效率，實(shí)現(xiàn)抗病性改良，打造智慧品種

在傳統(tǒng)的育種流程中，想要培育一種高抗又高產(chǎn)的玉米，大致都需要“雜交試驗(yàn)-田間觀察-優(yōu)中選優(yōu)”的步驟。

這個過程靠經(jīng)驗(yàn)，也靠運(yùn)氣。如果當(dāng)年沒有出現(xiàn)待檢驗(yàn)的環(huán)境或者條件，可能一整年的試驗(yàn)都白費(fèi)。更糟的是，有些性狀（比如玉米的抗旱性）可能要等到成熟期才能判斷，一個育種周期往往需要8-10年。

有沒有辦法不用等那么久？

答案是：能！ 這就是分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)的魔力。

分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)

分子標(biāo)記輔助育種是現(xiàn)代育種中常用的技術(shù)手段，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1提高選擇效率

傳統(tǒng)育種依賴表型選擇，易受環(huán)境影響（如氣候、土壤等），而分子標(biāo)記直接基于基因水平篩選，結(jié)果更穩(wěn)定可靠。

可在植株生長早期（如幼苗期）進(jìn)行選擇，無需等待植株成熟，大幅縮短育種周期。

2精準(zhǔn)靶向目標(biāo)性狀

能直接追蹤與目標(biāo)性狀（如抗病性、產(chǎn)量、品質(zhì)等）緊密連鎖的基因片段，精準(zhǔn)篩選含優(yōu)良基因的個體，減少無關(guān)性狀的干擾。

3加速育種進(jìn)程

通過標(biāo)記輔助選擇，可快速聚合多個優(yōu)良基因（如同時改良抗病性和品質(zhì)），避免傳統(tǒng)雜交育種中基因重組的隨機(jī)性，提高育種效率。

4節(jié)約成本

減少田間篩選的工作量和時間，尤其對于多年生作物（如果樹、林木），能顯著降低長期觀測的成本。

圖片來源：sciencedirect.com

總之，分子標(biāo)記輔助育種通過結(jié)合分子生物學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)育種方法，實(shí)現(xiàn)了育種過程的精準(zhǔn)化和高效化，是作物改良和品種培育的重要手段。

該技術(shù)在黃淮海玉米品種培育中的應(yīng)用

在黃淮海地區(qū)，玉米種植面臨的主要難題是：

·密度上不去：傳統(tǒng)品種在密植時容易倒伏、空稈，畝產(chǎn)遇到瓶頸

·病害擋不住：南方銹病連年爆發(fā)，減產(chǎn)嚴(yán)重

農(nóng)民們迫切希望能有這樣一種玉米品種：

? 耐密植：能動地適應(yīng)不同密度，以中密（5000株/畝）為主線，密度可以上下浮動1000株左右，果穗大小可以自主調(diào)節(jié)

? 抗病害：對黃淮海夏玉米區(qū)常見病害有強(qiáng)抵抗力、或者強(qiáng)耐受能力

? 穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)：在高溫干旱等極端天氣條件下仍能保持相對較高的產(chǎn)量

通過對大量玉米種質(zhì)資源的深入分析，北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究所副所長、智慧棒501育成人王元東老師及團(tuán)隊(duì)，挖掘出了與高產(chǎn)、抗逆、耐密等關(guān)鍵性狀緊密連鎖的分子標(biāo)記，創(chuàng)新構(gòu)建“新X群”，并在4個不同環(huán)境下分別進(jìn)行脅迫選擇，實(shí)現(xiàn)多個優(yōu)良性狀基因的進(jìn)一步富集。改善新X群體的豐產(chǎn)性、耐苗期低溫、耐花期高溫、耐旱、耐鹽堿、宜機(jī)收、抗病抗逆等關(guān)鍵性狀，提升群體種質(zhì)的遺傳增益。后基于“新X群×黃歐群”雜優(yōu)模式，選育出第一代智慧品種智慧棒501。

智慧棒501在低密度種植時，單株玉米能夠充分發(fā)揮其個體優(yōu)勢，莖稈粗壯，穗位適中，穗大粒多；而在高密度種植條件下，它又能夠合理調(diào)整自身的生長發(fā)育模式，通過優(yōu)化葉片角度、提高光能利用率等方式，減少個體之間的競爭壓力，保證群體產(chǎn)量的穩(wěn)定。

此外，它還擁有一套智能的抗病防御體系。其體內(nèi)含有多種與抗病相關(guān)的基因，這些基因在受到病原菌侵染時能夠迅速啟動防御反應(yīng)。

智慧棒501憑借其在選育過程中的智慧技術(shù)應(yīng)用、對環(huán)境的廣泛適應(yīng)、與高產(chǎn)高效種植模式的匹配以及智能的病蟲害防御機(jī)制等多方面的卓越表現(xiàn)，當(dāng)之無愧地被稱為“智慧品種”。

分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)，就像給玉米裝上了“基因雷達(dá)”，讓育種家不再盲目等待，而是直接讀取DNA信息，精準(zhǔn)培育良種。它不僅加快了育種速度，還能幫助我們應(yīng)對氣候變化、病蟲害威脅，讓糧食生產(chǎn)更安全、更高效。