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1、小麦科技发展小麦是我国的第三大粮食作物，近年播种面积约3. 4亿亩，总产约1.0亿t。小麦是我国50% 60%城乡居民的主要口粮，是仅次于水稻的第二大口粮作物，全国年消费量约1.05亿t，占全球消费量的20%左右。由于我国是世界上最大的小麦生产国和消费国，中国小麦的持续发展不仅关系到国内的口粮安全，还严重影响国际市场价格。据预测，2020年我国人口将达到14.5亿，小麦需求量约为1.4亿t比现在增加28% ，要实现小麦主体自给，任务非常艰巨。除政策因素外，科技将对未来小麦发展起到重要支撑作用，因此，在了解国际现状与发展趋势的基础上，深人分析中国小麦科技现状与未来需求趋势，对指导全国小麦科技及产
2、业发展有重要意义。本文中科技的含义是指对小麦生产有直接应用价值的育种（包括种质资源）和栽培技术。一、国际现状与发展趋势美国科学家将20世纪全球小麦育种的进展概括为10个方面，即矮杆基因的引入、光照不敏感基因的效应、绿色革命、外源新基因导入、小麦新品质类型的出现（用于做面条的白硬冬）、产量与品质改良、抗热和抗旱的生理生化基础、计算机与小区机械的应用、抗虫性及推动种质资源交换的国际圃（Rollin Sears）。总体来说，目前国际小麦研究呈现五大特点：一是保护性耕作发展迅速；二是进一步提高小麦产量仍是发展中国家的主要目标；三是分子标记辅助选择巳成为常规育种的重要组成部分；四是慢病性利用是抗病研究的
3、主流方向；五是品质研究更注重营养特性。(一）保护性耕作技术发展迅速城镇化、食品类型的转变（从谷物为基础转向肉类）、加工食品比重增加、更高更严格的品质要求及能源与水肥资源紧缺、粮食价格下降等因素对小麦生产技术提出了新要求。世界小麦消费量仍在继续增加，据预测，只有全球小麦单产从现在的2.7t/hm2增加到3.5t/hm2 ，才能满足2030年全球消费的需求，这是一个严峻的挑战。保护性耕作已成为全球农业持续发展的重要模式，全世界约9 500万hm2的耕地采用此技术，较2001年增加了 3 500万hm2 ，分别占澳大利亚、美国和加拿大小麦面积的65%、33%和50%，占阿根廷农作物播种面积的65%；
4、哈萨克斯坦的保护性耕作面积发展相当快，另外巴西也是采用此技术的主要国家之一。印度和中国长江流域小麦-水稻轮作区的保护性耕作、少耕或垄作栽培也在迅速发展。保护性耕作的主要优点是提高旱地的水分利用率，也有利于保护环境、减少成本。国外的保护性耕作主要在旱地推广和应用，灌溉地区主要推广垄作等节水节肥技术。美国、澳大利亚、CIMMYT等十分重视培育适于保护性耕作的小麦新品种。（二）提高产量潜力是发展中国家的战略选择提高产量潜力仍是发展中国家的主要育种目标，为此CIMMYT分别于1996年和2006年在墨西哥召开了突破产量潜力的国际学术研讨会，常规育种仍是提高产量的最有效途径，不过CIMMYT更注重提高在
5、减少灌溉条件下的产量潜力，以节约生产成本。籽粒败育是限制现有高产小麦品种籽粒产量和生物学产量的主要因素，育性的生理和遗传机制尚不清楚，但开花期的生物学产量与穗重及穗的育性有关。7DL7Ag易位可以增加小麦生物学产量和收获指数，7Ag可分别提高干物质运输到穗部的比例6%-10%、穗粒重8%-14%、灌浆期光合效率的10% 、灌浆速率20% ，因而能有效增加穗的育性。CIMMYT与澳大利亚等通过近10年的合作，在小麦产量潜力的选择指标等方面取得明显进展。气冠温差、碳同位素标记、气孔导度等可作为水地春麦产量潜力的早期选择指标， 用5个RIL群体证实了这些性状与籽粒产量的遗传相关系数为0.5-0.7；
6、与目测选择相比，用碳同位素标记进行选择获得的遗传进展最大，而孕穗期的冠层温差与叶面积目测选择效果接近，光反射指数可作为产量选择的间接指标。（三）分子育种已逐步走向实用分子标记辅助选择已成为常规育种的重要组成部分，目前主要用于亲本研究、一些传统方法难以选择的病虫害抗性（如根部病害、线虫、赤霉病）的培育和累加抗病基因；另外，品质性状标记也有一些应用。与此同时，小麦玉米诱导单倍体已广泛用于品种改良。目前利用的基因包括抗线虫基因Cre1和Cre3、来自苏麦3号3BS的抗赤霉病主效QTL、抗冠腐病基因2.49Kukri、耐铜性基因（Bo-1）、淀粉的Wx-B1 null类型、硬度基因Pina-D1b/P
7、inb-D1a、与株高有关的基因Rht1、Rht2和Rht8等，叶锈（Lr34、Lr46）、 秆锈（Sr24、Sr25 、Sr26、Sr36)、高蛋白（Pro-1 、Pro-2）、抗穗发芽（Amy-1 、Amy-2），还拟利用抗条锈、叶枯、冠层温差、碳同位素标记、锌含量、光周期和春化及早熟性。加拿大将分子标记主要用于抗病性改良，加拿大农部研究所应用的标记基因主要为Lr21、Lr34、Lr35/Sr39；抗小麦吸浆虫（Sm1)、抗腥黑穗病（Bt10）、抗纹颖虫的实心秆特性、抗赤霉和高蛋白的标记也在广泛应用，近期拟考虑的性状（基因）包括面粉颜色、抗穗发芽和产量因子。在美农部的全国小麦育种攻关计划（
8、USDA-Wheat Coordinated Agricultural Program）、条锈病协作网(Stripe Rust Initative)和小麦大麦赤霉病协作网（Wheat and Barley Scab Initative）中分子标记应用占了很大比重，同时还建立了基因型研究中心(Genotyping Center)，直接为育种项目服务。在澳大利亚的西澳农业部小麦育种中，分子标记检测的规模每年约为5万个反应，其中65%用于亲本研究，20%用于锈病基因累加(分离世代选择)，15%用于高世代材料鉴定，DH组合约占总数的10%-20%。澳大利亚的分子育种十分活跃，强调育种应用，在抗穗发芽、
9、锈病及根部病害等方面居国际前沿，CIMMYT所用的许多标记也来自澳大利亚的分子育种协作研究中心。(四)慢病性利用已成为抗病育种的主流秆锈病新小种Ug99（正式定名为TTKS）在非洲的出现导致现有大多数品种抗性丧失，因此秆锈病问题重新引起国际社会的高度关注，为此CIMMYT与ICARDA及几十个国家的代表于2005年9月在肯尼亚召开了国际锈病协作网启动大会，国际媒体如Science等予以报道。CIMMYT于2006年3月在墨西哥召开国际赤霉病研究协作网学术交流会，旨在通过国际合作促进研究深入发展。多数国家已把抗病性育种的重点转向慢病性利用，美国、澳大利亚和加拿大尤其如此。CIMMYT在三种锈病的
10、慢病性研究与品种选育方面一直居世界领先地位，已建立了一套行之有效的育种方法，34个较大效应的微效基因聚合即可获得接近免疫的持久抗性。CIMMYT和澳大利亚等的研究表明，不同病害的慢病性基因常常紧密连锁或位于一个染色体的相同位点，例如慢叶锈的Lr34与项原则慢条锈的Yr18、抗BYDV及慢白粉，Lr46则与Yr29及慢白粉紧密连锁，Sr2与Yr30及抗赤霉病基因紧密连锁，尽管对其机理研究很少，但对培育兼抗品种无疑是十分有利的。（五）品质研究更注重营养特性各国都在致力于微量快速技术的建立与应用，如NIR或NIT品质测试，强调面包或面条专用型小麦的培育，为了增值，澳大利亚十分注意面粉和食品色泽、抗穗
11、发芽和降低黑胚的研究。软质小麦品质评价方法取得明显进展，溶剂保持力简单方便，已成为早代选择的主要指标。除传统加工品质外，微量元素营养研究成为热门话题。生物强化项目(HarvestPlus或Biofortification)是国际农业组织发起的挑战计划项目之一，旨在通过育种途径提高铁、锌、维生素等的含量，保证人体健康。欧盟则启动了健康粮食（Health Grain）项目，主要研究膳食纤维、抗性淀粉等营养因子。二、国内小麦生产技术分析(一）主要生产限制因素与育种目标分析我国小麦生产面临前所未有的挑战，既要不断提高产量，又要改善品质，还要保护环境和降低成本，即减少农药和肥水的利用，这是一项十分艰巨的
12、任务。根据作者近期对国内20位育种和栽培专家的调查资料（见表1），粮价是影响小麦发展的最重要社会经济因素，而灌溉水短缺、高温和倒伏则是影响小麦生产的最重要自然因素，白粉、条锈和蚜虫则是最重要的病虫害。当然这些因素的影响程度在不同地区会有较大差异，如白粉病是全国性的主要病害，而条锈则是西南和西北地区的首要病害，但在黄淮北片则为次要病害，而赤霉病则是长江流域的重要病害，紋枯病的威胁越来越大，蚜虫则是北方冬麦区的主要限制因子。经过几十年的实践，大家巳认识到慢病性或持久抗性是解决抗病性频繁丧失的首选途径，当然也不排除聚合主效基因的传统做法。大面积高产、稳产、广适性品种仍是生产上最急需的，因此高产仍是各
13、地最主要的育种目标，但稳产和广适性是实现高产的前提和基础，因此只有将高产潜力与水肥高效利用相结合才能实现高产和稳产，当然减少病虫危害也是重要前提。为了进一步提高产量潜力，高产地区需要产量有明显突破的超高产品种，但如何解决高产与广适性的矛盾则是面临的主要问题。杂种小麦难度较大，近期难以发挥作用。随着生活水平和加工水平的提高，品质已成为我国小麦生产的重要限制因素，对于广大农村消费者而言，适合制作面条和馒头的品种为第一需要，但考虑到机制面条和馒头的发展、配粉需要及快速的城市化进程，强筋面包小麦和饼干糕点小麦则是商品小麦的重要需求。表1 生产主要限制因素与育种目标调查结果汇总分类重要性排序社会经济因素
14、粮价（1.9）、资金短缺（2.8）、种子价格与质量（3.5）自然因素灌溉水短缺(1.5)、高温(2.7)、倒伏(2.9)主要病虫害白粉（2.2）、条锈(2.2）、蚜虫(3.6)主要育种目标高产(1.2)、优质专用(2.6)、抗病(3.2)生产上最急需的品种大面积高产稳产广适性(1.4)、优质专用(2.8) 、节水节肥(3.1)品质改良面条和馒头(2.0)、面条专用(2.9)、面包专用(3.0）超高产研究优先领域高产与广适的矛盾(1.7)、高产与优质的矛盾(2.6)、高产与倒伏(3.6)抗病虫研究优先领域慢病性/持久抗性(1.4)、主效基因聚合（2.3、应用分子技术(3.3)高效育种优先领域水肥
15、利用率与高产特性相结合(1.3)、水分利用率(2.6)、水肥利用率与优质特性结合(2.7)*数字越小越重要，1为最重要，以此类推，数据为均值（二）主要品种类型及其现状分析由于小麦的杂种优势利用研究进展缓慢，生产上的品种全部为常规品种。按其主要特性，可大致分为大面积高产广适、优质、抗旱及超高产四类。大面积高产广适类品种在生产中占主导地位，如豫麦18、烟农19、皖麦19、邯6172、豫麦70、川麦107、豫麦49、小偃22等，其主要特点是综合性状好，高产稳产，抗性较好， 对生产条件要求不严，容易管理，在不同地区、年份表现稳定，因而深受农民欢迎。存在的I 问题是产量潜力、品质或抗病有待进一步提高。优
16、质小麦发展迅速，主要品种包括郑麦9023、济麦19、豫麦34、济麦20、济南17、京9428、中优9507等，其中郑麦9023连续3年居全国播种面积第一位。面包类品种包括济麦20、豫麦34、济南17、龙麦26、藁城8901、中优9507等，除产量略低外，加工品质及其稳定性有待进一步提高。优质面条类品种包括济麦19、豫麦47、京9428等。优质饼干麦包括扬麦13、宁麦9号、建麦1号、皖麦19、皖麦48，总体来说，除皖麦19外，推广面积还不够大，不能满足市场要求。抗旱类品种中面积较大的是洛旱2号，由于旱地小麦育种没有得到应有的重视，近几年旱地育种投资偏小，进展较缓，这是我国小麦育种的薄弱环节之一。超高产品种（系）山东8017-2于1997年在1. 9亩平均732 kg，1999年莱州137在2.3亩曾达到773.8 kg，兰考906在20亩平均亩产720.8
