运用遗传变异规律，通过改造作物的遗传素质和群体的遗传结构，选育出符合人类需要的优良新品种。又称作品种改良。

作物的产量提高和品质改良，都离不开作物本身遗传性的改进，各项技术措施也都要通过所种植的品种才能发挥作用。因此，选育和推广优良品种，是农业增产的重要措施。在农业科学研究领域，作物育种工作始终处于重要地位。现代作物育种，已发展成为涉及遗传、育种、栽培、病理、昆虫、生物统计、生理生化、农业气象等学科领域，要由各有关方面通力合作进行的一项科学事业。

自从人类栽培野生植物以来，年复一年地在收获时从喜欢的植株上采种，这样做促使了一些性状变化，产生了一系列品种。但是，这种育种实践带有凭经验的性质。作物育种从19世纪下半叶到20世纪初，逐步形成为现代科学的一个分支，进入有计划、有意识的科学育种阶段。首先要提及的是英国学者达尔文。他根据大量的人工选择的实践结果以及许多学者在生物科学研究中积累的资料，总结提出“进化理论”（1859），即自然选择和人工选择学说。他在第一部名著《物种起源》中指出，变异性、遗传性和自然选择，是生物界得以进化的三个因素。随后在《动物和植物在家养下的变异》（1868）、《植物界异花受精和自花受精的效果》（1876）等著作中收集了许多动、植物试验观察的事例，具体地说明了变异性、遗传性和选择在生物界进化过程中的作用，阐述了植物界异花受精在进化中的意义。这些著作为科学育种奠定了理论基础。与此同时，奥地利的孟德尔于1856～1863年从事豌豆试验，1866年发表了《植物杂交的试验》一文，提出了杂交后代中遗传因子的显性定律、分离定律和独立分配定律。但是，这项重要的科学发现未被当时学者们所重视，至1900年孟德尔定律才被重新发现，为杂交育种提供了理论指导。1903年丹麦的约翰逊建立纯系学说，为选择育种提供了科学依据。1909年美国G.H.舒尔（Shull）提出玉米自交衰退和杂种优势的概念，奠定了异花授粉作物选育自交系、推广各类杂交种的基础。1928年L.J.斯坦利（Stanler）证实X射线对玉米等作物的诱变效应；1926年日本木原均等提出小麦染色体组和同源、异源多倍体概念；Blakslee等（1937）用秋水仙素诱导植物染色体加倍成功，成为开展诱变育种和倍性育种的开端。Sears（1954）第一个建立小麦非整倍体系统，他和Riley等（1958）又发现由基因控制的染色体配对机理，对导入外源有利基因提供了手段。R.A.费希尔（Fisher）等早在20世纪20年代初，开创了数理统计应用于作物育种的研究领域，对提高育种效率、发展选择理论起到重要作用。随着育种理论研究的深入和育种方法的丰富，作物育种逐步发展成为有理论指导的一门应用科学。

中国有关作物育种的记载最早见于《尚书序》，其中有3000年前周公以唐叔所采作物植株单独种植获得“嘉禾”的记载。《诗经》（公元前770～前476年）中有“黍稷重穋”句，说明当时已知作物品种有早熟（穋）、晚熟（重）之别。公元前126年汉代张骞从西域引进多种新作物。《氾胜之书》（公元前32～37年）和《齐民要术》（533～534年）中有穗选混合留种的记载。《授时通考》（1742年）中记载有500个粟和3400个稻品种。

现代育种的理论和技术，是20世纪30年代从欧美传入中国的。这一时期的育种工作主要由中央大学、金陵大学、中山大学三校的农学院以及后来成立的中央农业实验所、全国稻麦改进所、中央棉产改进所等机构主持。1926年，丁颖在广州犀牛尾发现野生稻，当年收得与当地栽培稻的自然杂交种，经数年选育，育成中山1号水稻品种，这是中国第一个用杂交育成的水稻良种。1926年赵连芳用剪颖法去雄进行了杂交试验，这是中国最早进行水稻人工杂交试验的报道。沈宗瀚自1933年开始进行小麦杂交育种工作；到40年代，沈骊英育成一批骊英号的小麦品种，这是最早利用杂交方法育成并推广的成功事例。金善宝于1934年发表《近代玉米育种法》的文章，最早向国内介绍玉米杂种优势理论及自交系杂交育种的方法。并在30年代后期从引自意大利的小麦品种中选出中大2419（后改名为南大2419）等品种。冯泽芳于1935年主持棉花选种试验，从引进的美棉中选出斯字棉为黄河流域推广品种，德字棉为长江流域推广品种。王绶在1923年即开始大豆的遗传育种研究，并最早编辑出版了《中国作物育种学》（1936）和《实用生物统计法》（1937年），为这两学科的形成与发展作出了贡献。

中华人民共和国成立以后，各级农业科研单位、高等农业院校和其他部门的一些研究机构，采取多种途径，广泛开展了各种农作物的新品种选育工作。据中国农业科学院科技情报研究所普查统计，1949～1979年全国共育成并用于生产的粮棉油等25种大田作物品种2729个，其中推广面积在7万公顷以上的品种有265个。80年代又育成各类作物新品种300多个。这些优良品种在生产上发挥了巨大作用。1956年广东省揭阳县农民洪群英等从“南特号”中系统选育出“矮脚南特”品种，随后广东省农业科学院黄耀祥等人育成“广陆矮”、“珍珠矮”等一批矮秆高产水稻品种，接着各地也相继育成一批具有不同熟期和特点的矮秆优良品种，对提高水稻单产起了决定性作用。70年代初，袁隆平等发现并利用雄性败育野生稻，成功地实现了“三系”配套，使中国在世界上首先把杂交水稻用于大面积生产。在小麦方面，西北农学院赵洪璋于40、50和60年代，先后育成碧蚂1号、碧蚂4号、6028、丰产3号；北京农业大学蔡旭于50和60年代育成农大183、农大139，以及中国农业科学院作物育种栽培研究所庄巧生于50和60年代育成的北京10号、北京8号等品种。这些推广后使小麦单产大幅度提高。各种主要作物在全国范围内已先后进行多次品种更换，有效地促进了农作物生产的发展。

在育种工作开始之前，应先从策略上考虑，制定出明确的育种方案，包括育种目标、使用材料以及育种方法等。

育种目标

应从国民经济发展的全局出发，充分考虑市场需要、生产水平、存在问题、发展前景以及当地的自然条件、栽培历史和作物品种工作基础，制定出切合实际的育种目标。根据目标要求的不同，为了集中力量突出重点，可把育种方案划分为：抗病育种、抗虫育种、抗逆育种、早熟育种、矮化育种、株型育种、品质育种等。

选用育种材料

应该先有广泛搜集和研究鉴定种质材料的基础。选材要有所侧重，任何情况下都要首先考虑适应当地条件的地方品种，并重视具有优良特性的推广品种以及外来种质。

育种途径和方法

根据具体作物的繁殖方式、特点、育种目标、材料、环境条件和育种发展阶段而定。在稻麦等自花授粉的作物中，一般常采用品种间杂交育种方法；在异花授粉作物中，如玉米则多采用杂种优势利用的途径。某一作物在开始育种工作阶段，可以应用引种和选择。但工作发展到高级阶段，需要进一步提高时，则需探求新的育种途径。例如瑞典因冬季严寒，外来小麦品种大多不能适应当地严酷条件，所以采用以当地材料为轮回亲本的回交聚合方法来从事小麦育种。

育种工作环节

作物育种工作的核心是创造变异和利用变异，选育出具有优良性状的新品种（见图）。具体包括：种质资源发掘与利用、优良基因重组与选择和育种成品的评价与测试等三个主要环节。

种质资源发掘与利用

要选育出具有多方面综合优良性状的品种，需要广泛的遗传基础。首先是直接利用自然群体中原有的变异，这就需要广泛搜集、鉴定和筛选种质资源；其次是利用杂交、诱变等手段，扩大变异范围和人工创造新的种质（见种质资源）。

育种途径示意图

优良基因重组与选择

应用最广的手段是通过杂交，通过两个遗传性不同的个体之间进行有性杂交，从而有目的地把亲本品种的优良基因加以重组，结合在杂种后代里。一般是纯合固定与选择同时进行或先后进行，一次杂交、多次杂交或杂交与选择交互进行等不同方式，从而形成系谱法、混合法等多种方法。亦有只进行杂交，不经过分离（如杂种优势利用）或只经过一次分离即行固定为纯合品系（单倍体育种）的育种途径。选择是处理育种后代材料的重要方法。早期选择多凭感官鉴定，随着科学技术的进步，性状鉴定的技术也日益专化和深化，往往需要借助于特殊的方法和仪器设备。如抗病性、抗虫性、抗逆性和品质鉴定等（见抗病性鉴定、抗虫性鉴定、抗寒性鉴定、耐湿性鉴定、抗盐碱性鉴定和品质鉴定）都有长足进步，大大提高了选择的可靠性。

育种成品的评价与测试

一个经过纯合化固定的当选新品系、新品种，要经过认真的评价与测试，才准许推广用于生产。首先是要进行2～3年的产量比较试验，并在大田生产条件下考察其丰产性和适应能力，以及研究其相应的栽培技术，做到良种良法配套；其后要经过区域试验和良种审定登记。品种区域试验，实质上包括品种区域适应性鉴定试验和生产试验两个部分，前者是育种工作不可缺少的环节，后者是在大面积生产条件下对品种的测试。作物良种审定工作，是以连续进行2～3年的品种区域试验和生产试验的结果为依据，真正做到公正、客观的评价和取舍（见比较试验、区域试验、生产试验和品种审定）。

人类开始栽培植物已有七八千年，而科学的育种工作不过百年。百年期间从只能利用自然变异到有目的地组合变异、诱发及创造变异，使作物育种成为一门人工进化的科学。在育种的科学实践中，方法、技术不断革新，人的认识也不断提高，作物育种工作在农业生产上发挥了巨大作用。但是，传统的育种方法有很大的局限性，杂交育种不能逾越种间的障碍，不可能对作物性状进行彻底的改造，而且育种周期长，通常培育一个杂交品种，要花费几年、十几年时间。因此，传统育种已不能适应当前农业发展的需要。

近十多年来，随着分子生物学和分子遗传学的深入研究，产生了一门崭新的科学技术——生物工程技术。其中与改良农作物直接相关的，是包括基因重组技术、细胞融合技术、细胞培养技术在内的遗传工程。在这方面已开始从基础研究进入实用阶段。许多科学家认为，同一类型植物间的基因转移技术，有可能在近期内取得重大突破；进行不同类型植物间的基因转移技术，也可能到20世纪末取得重大突破。目前研究的重点，是加强农作物对病、虫、真菌和线虫的抗性，提高作物抗病虫、抗旱、抗盐碱的能力，以及改进品质、增加作物本身固氮能力等基因工程研究。采用遗传工程技术，相当一部分工作是在实验室内进行，还可以大大缩短改良品种所需时间。大量事实表明，采用生物技术，同时发挥各种育种手段的长处，取长补短，综合利用，展示了按人类需要选育作物新品种的美好前景。