在人口持續(xù)增長、可耕地資源不斷縮減、氣候日益無常以及病蟲害壓力持續(xù)變化的背景下，農(nóng)業(yè)對作物快速、精準(zhǔn)改良的需求愈發(fā)迫切。作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的支柱，傳統(tǒng)植物育種常常受制于育種周期長、環(huán)境測試受限等瓶頸。穿梭育種（Shuttle Breeding）作為一種高度創(chuàng)新的育種策略應(yīng)運(yùn)而生，通過融合速度、環(huán)境多樣性選擇和戰(zhàn)略性重組，培育出在不同農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)均能穩(wěn)定高產(chǎn)的作物品種。
概念解析：什么是穿梭育種？
穿梭育種是一種田間育種方法，其核心是在同一年內(nèi)，將早代分離群體在兩個或多個地理或季節(jié)差異顯著的環(huán)境中種植、評價和選擇。
通過這種“環(huán)境穿梭”，育種過程得以顯著加速，種質(zhì)材料能夠更早、更充分地暴露于多種脅迫條件之下，從而促進(jìn)不同選擇壓力下的重組，提高篩選出廣適性與高穩(wěn)定性基因型的概率。
與僅在高世代材料中開展多點試驗不同，穿梭育種從 F? 世代開始就在對比鮮明的環(huán)境中進(jìn)行選擇，這些環(huán)境通常包括冬—夏季育種點、熱帶—溫帶區(qū)域，或灌溉—干旱生態(tài)系統(tǒng)。由此實現(xiàn)了選擇強(qiáng)度最大化與世代周期最小化的同步提升。
實施流程：分步說明
1
親本重組與 F? 代構(gòu)建
在中心育種站點，基于產(chǎn)量、品質(zhì)、抗旱耐熱或抗病性等互補(bǔ)性狀，開展精英×精英或精英×外來種質(zhì)的雜交組合。
2
早代材料進(jìn)入對比環(huán)境
地點 A：代表灌溉充足或氣候溫和的優(yōu)勢環(huán)境
地點 B：代表終端干旱、高溫、短日照或高病害壓力等逆境環(huán)境
3
表型選擇與分子輔助選擇
依據(jù)農(nóng)藝性狀、逆境耐受性或抗性表現(xiàn)進(jìn)行選擇。在不利環(huán)境中，劣勢等位基因被迅速淘汰；在有利環(huán)境中，則保留高產(chǎn)潛力并進(jìn)行種子擴(kuò)繁。
4
快速推進(jìn)與反復(fù)穿梭
在同一年內(nèi)，地點 A 選出的材料進(jìn)入地點 B，反之亦然，實現(xiàn)一年內(nèi)可達(dá) 3–5 個世代的加速推進(jìn)。
5
固定、區(qū)域試驗與品種推廣
進(jìn)入 F?/F? 的穩(wěn)定材料開展系統(tǒng)的多環(huán)境產(chǎn)量、穩(wěn)定性和品質(zhì)測試。該階段常結(jié)合反季育種、人工脅迫篩選、雙單倍體（DH）技術(shù)以及基因組或分子工具，實現(xiàn)關(guān)鍵性狀的聚合與追蹤。
起源與全球意義
穿梭育種在 20 世紀(jì)中期因小麥改良的巨大成功而廣受關(guān)注。育種家發(fā)現(xiàn)，在緯度或季節(jié)差異顯著的環(huán)境中交替選擇分離群體，不僅顯著提升了適應(yīng)性和抗逆性選擇效率，也大幅加快了遺傳增益。
目前，該方法已被廣泛應(yīng)用于水稻、玉米、大豆、菜豆、高粱、珍珠粟、大麥、豆類及多種園藝作物的育種項目，尤其在應(yīng)對氣候變化和培育“超級品種”方面發(fā)揮著重要作用。
關(guān)鍵優(yōu)勢
穿梭育種在作物改良中的關(guān)鍵優(yōu)勢
1
縮短育種周期，提高遺傳增益
通過自然季節(jié)實現(xiàn)一年 2–3 代，育種周期可縮短近一半；結(jié)合 SSD 或 DH 技術(shù)，效率進(jìn)一步提升。
2
早期淘汰易感等位基因
在脅迫環(huán)境中，弱勢基因型被迅速清除，既減輕后續(xù)篩選壓力，也顯著提升下游材料質(zhì)量。
3
強(qiáng)化廣適性與穩(wěn)定性選擇
在多環(huán)境早期選擇下，最終品種在不同生態(tài)區(qū)中表現(xiàn)更穩(wěn)定。
4
變異選擇壓力下的有效重組
不同環(huán)境保留不同優(yōu)勢重組體，通過自然分化選擇減少遺傳冗余。
5
提升外來與野生種質(zhì)利用效率
幫助快速識別既保留優(yōu)良性狀、又具備農(nóng)藝適應(yīng)性的外源重組體。
6
成本與時間效率更高
早期淘汰無競爭力材料，使資源集中于潛力品系，支持更大群體規(guī)模操作。
7
高分辨率逆境表型篩選
不同地區(qū)天然形成的干旱、高溫、病害等脅迫，成為難以人工復(fù)制的精準(zhǔn)篩選器。
主要性狀目標(biāo)
穿梭育種的主要性狀目標(biāo)包括：
非生物脅迫：干旱、高溫、低溫、鹽堿、淹水、紫外敏感
生物脅迫：銹病、葉斑病、病毒病、炭疽病、枯萎病、蚜蟲、螟蟲
物候調(diào)控：開花期、成熟期、光周期不敏感
資源利用效率：氮肥、水分利用效率（NUE、WUE）
產(chǎn)量穩(wěn)定性：生物量分配、收獲指數(shù)、千粒重等
品質(zhì)改良：蛋白、油脂、加工與營養(yǎng)品質(zhì)
多重脅迫組合：面向未來氣候的綜合型品種構(gòu)建
現(xiàn)代技術(shù)賦能
現(xiàn)代技術(shù)對穿梭育種的賦能體現(xiàn)在多個方面：
標(biāo)記輔助回交（MABC）
反季育種與加速育種
SSD 與混合選擇
雙單倍體（DH）技術(shù)
基因組選擇（GS）
高通量表型（無人機(jī)、熱成像、冠層傳感）
G×E 穩(wěn)定性模型（AMMI、GGE、BLUP 等）
營養(yǎng)強(qiáng)化與代謝組篩選
挑戰(zhàn)與實踐要點
穿梭育種面臨的挑戰(zhàn)與實踐要點
播期與生育期需精確匹配
自然環(huán)境不確定性需配合人工脅迫調(diào)控
不同性狀在環(huán)境間遺傳力差異較大
種子流動中的檢疫與合規(guī)問題
G×E 數(shù)據(jù)采集與分析要求高
多點協(xié)作需統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與嚴(yán)格溯源
成功案例
穿梭育種的成功案例遍布全球多種作物：
熱帶夏季—溫帶冬季穿梭篩選的小麥廣適品種
多逆境條件下預(yù)篩的玉米耐逆雜交種
結(jié)合病害熱點與優(yōu)良繁殖區(qū)篩選的大豆新品系
低投入—高投入體系下篩選的高氮效率水稻品種
非洲與亞洲跨區(qū)穿梭的高粱、豆類和粟類項目
面向新食品與工業(yè)需求的作用
穿梭育種正成為工業(yè)化育種、資源表型與綠色食品體系之間的重要連接點。其作用包括：
油料作物功能蛋白與植物基食品
新型食品添加劑與生物材料原料
高效氮管理體系下的作物性能提升
未來展望：穿梭育種是未來嗎？
答案越來越清晰：是的，但需要協(xié)同。
穿梭育種將自然選擇重新置于育種核心，同時融合分子標(biāo)記與預(yù)測基因組學(xué)，實現(xiàn)：
速度 → 規(guī)模 → 穩(wěn)定性
這種在順境與逆境中反復(fù)打磨的育種流程，正在孕育更強(qiáng)健、更穩(wěn)定、也更具廣泛適應(yīng)性的新品種，與可持續(xù)農(nóng)業(yè)目標(biāo)高度契合。
核心要點總結(jié)
穿梭育種的核心要點
將自然環(huán)境作為“選擇過濾器”，而非僅作為試驗地點
盡早淘汰弱勢材料，集中重組精英基因型
田間穿梭 + 分子工具 + 表型技術(shù)協(xié)同效率最高
廣適性與氣候韌性品種的理想路徑
為育種者提供更快、更穩(wěn)、更干凈的品種釋放模式
