所谓“Speed Breeding”（简称“SB”，额~），就是在环境可控的人工气候室中，通过改变光周期来加速植物的生长周期，从而起到加速育种的目的。
快速育种：加速作物研究和育种的强大工具
2017年7月9日，澳大利亚昆士兰大学Lee Hickey团队领衔在预印本网站bioRxiv上发表了“Speed Breeding”技术的详细介绍（Speed breeding: a powerful tool to accelerate crop research and breeding），该文2018年元旦发表在Nature Plants，目前在Google Scholar上已被引用上千次。
采用“speed breeding”技术，对春小麦(Triticum aestivum)、硬质小麦(T. durum)、大麦(Hordeum vulgare)、鹰嘴豆(Cicer arietinum)和豌豆 (Pisum sativum) 可以一年培养6代，对油菜 (Brassica napus)可以一年培养4代，而传统的温室培养只能做到2-3代。作者在环境可控的人工气候室中采用“speed breeding”技术实现了上述目标，包括对成株植物的表型测量、突变研究和遗传转化。
“speed breeding”技术与传统温室培养的一个最大不同是，前者采用了22:2小时的光：暗循环，而后者采用12:12小时的光：暗循环。前者同时采用了比较节能的LED来进行补光。作者认为采用“speed breeding”技术，结合基因编辑等现代育种技术，将大大加速作物改良的速率。
Watson A, Ghosh S, Williams MJ, et al. Speed breeding is a powerful tool to accelerate crop research and breeding. Nat Plants. 2018;4(1):23-29. doi:10.1038/s41477-017-0083-8
快速育种的机遇与挑战
在缺乏综合育种计划的情况下，培育具有市场偏好性状的新品种和高性能品种需要10年以上的时间。在育种的早期阶段，需要将大量时间、空间和资源投入到与亲本基因型进行初始杂交后的选择和遗传进展阶段。加速育种有可能减少品种开发、发布和商业化所需的时间。本综述的目的是提出加速育种的关键机遇和挑战，指导预育种和育种计划。
快速世代推进技术，包括相应的开花天数、每年的世代数和不同作物的选择方法。
加速育种的主要挑战包括：（a）获得合适的设施，（b）训练有素的工作人员，（c）对育种计划的设计和操作进行重大改变，以及（d）需要长期的资金支持。本综述强调了加速育种在自花授粉作物中成功开发和释放纯系品种的潜在优势，而使用传统方法则需要约8至10年的时间。
Wanga M, Shimelis H, Mashilo J and Laing M. Opportunities and challenges of speed breeding: A review. Plant Breeding. https://doi.org/10.1111/pbr.12909.
调节植物生长加速育种
到2050年，世界人口将达到100亿，为了养活如此多的人口，需要开发更具生产力和弹性的作物，因此必须加快植物育种项目的基因改良速度。为了达到快速繁殖的目的，可以通过调节光和温度来控制生长环境。目前，该方法适用于很多短日照和长日照物种，并且与其他尖端育种工具（如基因组选择）高度兼容。
快速育种如何劫持生物过程以实现植物育种的成果？本文并提供了一个案例研究：速育条件下小麦的生长发育。
另外，世界范围内建设快速育种设施有望为产能建设、发现研究、预育种和植物育种提供好处，从而加速高产和健壮作物的发展。
Bhatta M, Sandro P, RSmith M, et al. Need for speed: manipulating plant growth to accelerate breeding cycles. Current Opinion in Plant Biology. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2020.101986。
快速育种加速作物改良
研究人员现在采用一种集成方法来提高育种效率，结合快速育种和当前植物育种及基因工程方法。快速育种是一个有前景的方法，通过缩短育种周期，实现粮食和工业作物增强，以达到营养安全和可持续农业的目标。快速育种允许植物育种者通过调整温度、光照时间和强度来促进植物发育，从而提高作物产量。它使用连续开启的人造光源来激活光合作用，这导致植物比正常情况更早地生长和繁殖。这将有助于满足未来人口增长的需求。通过结合基因分型、标记辅助选择、高通量表型分析、基因编辑、基因组选择和重新驯化等多种技术，快速育种可以使植物育种者跟上气候变化和人口增长的步伐。
植物育种的历史里程碑。
快速育种中的关键改变因素。
快速育种与其他育种方法相结合。
Begna T (2022) Speed breeding to accelerate crop improvement. Int J Agric Sc Food Technol 8(2): 178-186. DOI: https://dx.doi.org/10.17352/2455-815X.000161
革新作物生产：快速育种技术在现代作物改良中的重要性
快速育种( SB )技术是一种缩短育种周期、加速作物改良的创新解决方案。调控植物生长发育的关键因子，包括光周期、光强和光质、温度、相对湿度、种植密度和植物营养等，都在可控条件下刺激开花和结籽。由于作物对生理调控的响应不同，快速育种技术的发展具有挑战性。因此，针对作物的优化对于在作物中成功开发快速育种技术至关重要。快速育种技术还可以与前沿的基因组学和标记辅助选择技术协同集成，以提高作物育种计划中的遗传增益。本文从快速育种技术的基础科学、快速育种技术在不同作物上的成功应用、快速育种技术面临的内在挑战以及将快速育种技术与前沿基因组学技术相结合以加速作物改良的潜在机遇等方面进行了综述。
表1 与传统育种方法的简要对比。
图1 干预植物的关键发育阶段以缩短世代时间。
表2 单株作物的世代时间:快速育种与常规育种的比较。
图2 图示 (A) 快速繁殖方案 (B) 玻璃房方案 (C) 露天饲养方案。
图3 将不同的技术与SB平台集成提高结果。
图4 将不同的技术与SB平台集成提高结果。
图5 传统育种策略与利用双单倍体(DH)、单倍体(SB)、基因组选择(GS)和ExpressEdit的进步性育种策略的可视化表达和周期长度比较。
Varshney RK, Pandey MK, Bohra A, Singh VK, Thudi M, Saxena RK. Toward the sequence-based breeding in legumes in the post-genome sequencing era. Theor Appl Genet. 2019;132(3):797-816. doi:10.1007/s00122-018-3252-x
作者：生物信息与育种，请关注同名微信公众号：生物信息与育种。
