在人口持续增长、可耕地资源不断缩减、气候日益无常以及病虫害压力持续变化的背景下，农业对作物快速、精准改良的需求愈发迫切。作为现代农业的支柱，传统植物育种常常受制于育种周期长、环境测试受限等瓶颈。穿梭育种（Shuttle Breeding）作为一种高度创新的育种策略应运而生，通过融合速度、环境多样性选择和战略性重组，培育出在不同农业生态区均能稳定高产的作物品种。
概念解析：什么是穿梭育种？
穿梭育种是一种田间育种方法，其核心是在同一年内，将早代分离群体在两个或多个地理或季节差异显著的环境中种植、评价和选择。
通过这种“环境穿梭”，育种过程得以显著加速，种质材料能够更早、更充分地暴露于多种胁迫条件之下，从而促进不同选择压力下的重组，提高筛选出广适性与高稳定性基因型的概率。
与仅在高世代材料中开展多点试验不同，穿梭育种从 F₂ 世代开始就在对比鲜明的环境中进行选择，这些环境通常包括冬—夏季育种点、热带—温带区域，或灌溉—干旱生态系统。由此实现了选择强度最大化与世代周期最小化的同步提升。
实施流程：分步说明
1
亲本重组与 F₁ 代构建
在中心育种站点，基于产量、品质、抗旱耐热或抗病性等互补性状，开展精英×精英或精英×外来种质的杂交组合。
2
早代材料进入对比环境
地点 A：代表灌溉充足或气候温和的优势环境
地点 B：代表终端干旱、高温、短日照或高病害压力等逆境环境
3
表型选择与分子辅助选择
依据农艺性状、逆境耐受性或抗性表现进行选择。在不利环境中，劣势等位基因被迅速淘汰；在有利环境中，则保留高产潜力并进行种子扩繁。
4
快速推进与反复穿梭
在同一年内，地点 A 选出的材料进入地点 B，反之亦然，实现一年内可达 3–5 个世代的加速推进。
5
固定、区域试验与品种推广
进入 F₅/F₆ 的稳定材料开展系统的多环境产量、稳定性和品质测试。该阶段常结合反季育种、人工胁迫筛选、双单倍体（DH）技术以及基因组或分子工具，实现关键性状的聚合与追踪。
起源与全球意义
穿梭育种在 20 世纪中期因小麦改良的巨大成功而广受关注。育种家发现，在纬度或季节差异显著的环境中交替选择分离群体，不仅显著提升了适应性和抗逆性选择效率，也大幅加快了遗传增益。
目前，该方法已被广泛应用于水稻、玉米、大豆、菜豆、高粱、珍珠粟、大麦、豆类及多种园艺作物的育种项目，尤其在应对气候变化和培育“超级品种”方面发挥着重要作用。
关键优势
穿梭育种在作物改良中的关键优势
1
缩短育种周期，提高遗传增益
通过自然季节实现一年 2–3 代，育种周期可缩短近一半；结合 SSD 或 DH 技术，效率进一步提升。
2
早期淘汰易感等位基因
在胁迫环境中，弱势基因型被迅速清除，既减轻后续筛选压力，也显著提升下游材料质量。
3
强化广适性与稳定性选择
在多环境早期选择下，最终品种在不同生态区中表现更稳定。
4
变异选择压力下的有效重组
不同环境保留不同优势重组体，通过自然分化选择减少遗传冗余。
5
提升外来与野生种质利用效率
帮助快速识别既保留优良性状、又具备农艺适应性的外源重组体。
6
成本与时间效率更高
早期淘汰无竞争力材料，使资源集中于潜力品系，支持更大群体规模操作。
7
高分辨率逆境表型筛选
不同地区天然形成的干旱、高温、病害等胁迫，成为难以人工复制的精准筛选器。
主要性状目标
穿梭育种的主要性状目标包括：
非生物胁迫：干旱、高温、低温、盐碱、淹水、紫外敏感
生物胁迫：锈病、叶斑病、病毒病、炭疽病、枯萎病、蚜虫、螟虫
物候调控：开花期、成熟期、光周期不敏感
资源利用效率：氮肥、水分利用效率（NUE、WUE）
产量稳定性：生物量分配、收获指数、千粒重等
品质改良：蛋白、油脂、加工与营养品质
多重胁迫组合：面向未来气候的综合型品种构建
现代技术赋能
现代技术对穿梭育种的赋能体现在多个方面：
标记辅助回交（MABC）
反季育种与加速育种
SSD 与混合选择
双单倍体（DH）技术
基因组选择（GS）
高通量表型（无人机、热成像、冠层传感）
G×E 稳定性模型（AMMI、GGE、BLUP 等）
营养强化与代谢组筛选
挑战与实践要点
穿梭育种面临的挑战与实践要点
播期与生育期需精确匹配
自然环境不确定性需配合人工胁迫调控
不同性状在环境间遗传力差异较大
种子流动中的检疫与合规问题
G×E 数据采集与分析要求高
多点协作需统一标准与严格溯源
成功案例
穿梭育种的成功案例遍布全球多种作物：
热带夏季—温带冬季穿梭筛选的小麦广适品种
多逆境条件下预筛的玉米耐逆杂交种
结合病害热点与优良繁殖区筛选的大豆新品系
低投入—高投入体系下筛选的高氮效率水稻品种
非洲与亚洲跨区穿梭的高粱、豆类和粟类项目
面向新食品与工业需求的作用
穿梭育种正成为工业化育种、资源表型与绿色食品体系之间的重要连接点。其作用包括：
油料作物功能蛋白与植物基食品
新型食品添加剂与生物材料原料
高效氮管理体系下的作物性能提升
未来展望：穿梭育种是未来吗？
答案越来越清晰：是的，但需要协同。
穿梭育种将自然选择重新置于育种核心，同时融合分子标记与预测基因组学，实现：
速度 → 规模 → 稳定性
这种在顺境与逆境中反复打磨的育种流程，正在孕育更强健、更稳定、也更具广泛适应性的新品种，与可持续农业目标高度契合。
核心要点总结
穿梭育种的核心要点
将自然环境作为“选择过滤器”，而非仅作为试验地点
尽早淘汰弱势材料，集中重组精英基因型
田间穿梭 + 分子工具 + 表型技术协同效率最高
广适性与气候韧性品种的理想路径
为育种者提供更快、更稳、更干净的品种释放模式
