煙農(nóng)系列小麥研究進(jìn)展與展望

劉 潔 于經(jīng)川 王 鵬 孫 亮 孫妮娜 馮燁宏 殷 巖

（山東省煙臺市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，煙臺 265500）

山東省煙臺市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院地處黃淮北片冬麥區(qū)，是北部晚熟冬麥區(qū)向黃淮冬麥區(qū)的過渡麥區(qū)[1]，兼具兩大麥區(qū)的特征，因而育成品種在黃淮冬麥區(qū)和北部冬麥區(qū)均具有良好的適應(yīng)性。位于山東半島東部，東、北兩面臨海，37°30′N，121°16′E，海拔17.6m，大沽夾河、內(nèi)夾河從東、西兩側(cè)流過，屬濕潤—半濕潤氣候，年平均相對濕度在70%以上，為山東省相對濕度的高值區(qū)，是白粉病、銹病等多種病害的高發(fā)地帶和自然鑒定場所。特殊的生態(tài)環(huán)境及土壤類型、質(zhì)地和肥力水平都有利于抗病、高產(chǎn)、廣適、優(yōu)質(zhì)小麥新品種的培育。從1958 年開展小麥研究以來，育成品種的數(shù)量、質(zhì)量和推廣應(yīng)用面積在山東省和全國處于領(lǐng)先水平，為山東乃至全國的小麥生產(chǎn)作出了巨大貢獻(xiàn)。育成了中國第一個產(chǎn)量突破7500kg/hm2的半矮稈高產(chǎn)冬小麥品種蚰包和最早的、利用時間最長的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥煙農(nóng)15，育成的高產(chǎn)、抗病、廣適新品種魯麥14為山東省區(qū)域試驗對照種（1991-2005 年）和黃淮北片中、高肥區(qū)試對照種（1995-2000 年），抗旱高產(chǎn)品種魯麥21 是1998 年以來山東省的旱地對照種。煙農(nóng)18、煙農(nóng)19、煙農(nóng)21 被農(nóng)業(yè)部確定為國家小麥主導(dǎo)品種，煙農(nóng)15、煙農(nóng)19、煙農(nóng)21、煙農(nóng)24、煙農(nóng)5158、煙農(nóng)836、煙農(nóng)999 被列為山東省小麥主導(dǎo)品種，煙農(nóng)15、魯麥21、煙農(nóng)19、煙農(nóng)21、煙農(nóng)23、煙農(nóng)24、煙2415、煙農(nóng)5158、煙農(nóng)836、煙農(nóng)999 被列為山東省中央財政小麥良種補(bǔ)貼項目推介品種。

1 育種研究進(jìn)展

1.1 育成品種共育成審（認(rèn)）定品種23 個（表1），其中魯麥7 號、魯麥14 通過黃淮北片審定，煙農(nóng)21、煙農(nóng)836 通過黃淮旱肥地審定，煙農(nóng)999 通過黃淮南片審定，共計國審品種5 個，21 個品種通過山東審（認(rèn)）定，5 個品種通過江蘇審（認(rèn)）定，安徽、山西各有3 個品種通過審（認(rèn)）定，1 個品種通過河南認(rèn)定，陜西、北京各審定1 個品種，共計省級審（認(rèn)）定品種35 次。魯麥7 號通過山東、江蘇、國家審定，魯麥14 通過山東、山西、國家審（認(rèn)）定，煙農(nóng)18 通過山東、陜西審定，煙農(nóng)5286 通過山東、安徽審（認(rèn)）定，煙農(nóng)5158 通過山東、江蘇、安徽審（認(rèn)）定，煙農(nóng)21、煙農(nóng)836 均通過山東和國家審定，煙農(nóng)999 通過山東和國家審定、山西認(rèn)定，煙農(nóng)19 通過山東、江蘇、安徽、山西、河南、北京5 省1 市審（認(rèn)）定。煙農(nóng)21、煙2070、煙農(nóng)23、煙農(nóng)5286、煙2415、煙BLU99603、煙農(nóng)5158、煙農(nóng)0428、煙農(nóng)999、煙農(nóng)836 獲植物新品種權(quán)，煙農(nóng)173、煙農(nóng)1212 的植物新品種權(quán)正在申請中。

1.2 應(yīng)用面積根據(jù)種子管理局的中國種業(yè)大數(shù)據(jù)平臺統(tǒng)計，1982-2016 年共有27 個煙農(nóng)系列品種和品系在生產(chǎn)上應(yīng)用，累計推廣面積3969 萬 hm2。煙農(nóng)23、煙農(nóng)5286、煙2980、煙2149、煙農(nóng)24、煙輻188、煙農(nóng)15、煙農(nóng)5158、魯麥13、煙農(nóng)21、魯麥7號、魯麥21、魯麥14、煙農(nóng)19 的年最大推廣面積超過6.67 萬hm2，魯麥21、魯麥14、煙農(nóng)19 的年最大推廣面積較大，分別為90 萬 hm2、125.33 萬 hm2和160.80 萬 hm2；煙輻188、煙農(nóng)5158、煙農(nóng)24、魯麥13、煙農(nóng)21、煙農(nóng)15、魯麥7、魯麥21、魯麥14、煙農(nóng)19 的累計推廣面積超過66.67 萬hm2，煙農(nóng)15、魯麥7、魯麥21、魯麥14、煙農(nóng)19 的累計推廣面積較大，分別為335.6 萬 hm2、341.33 萬 hm2、501.4 萬 hm2、706.47 萬 hm2和1231.27 萬 hm2；煙農(nóng)18、煙2415、煙農(nóng)999、煙1934、煙1061、煙2801、煙農(nóng)685、煙農(nóng)78、煙25、煙84139、煙農(nóng)0428、煙8494、煙農(nóng)22 在生產(chǎn)中也有應(yīng)用。

表1 育成的煙農(nóng)系列小麥品種

1.3 獲獎情況主持完成的蚰包獲煙臺地區(qū)、山東省和全國科學(xué)大會獎，煙農(nóng)685、煙農(nóng)78 均獲煙臺地區(qū)科學(xué)大會獎和山東省科學(xué)大會獎，魯麥14、煙農(nóng)19 均獲山東省科技進(jìn)步一等獎和國家科技進(jìn)步二等獎，煙農(nóng)5158 獲煙臺市科技進(jìn)步一等獎和山東省科技進(jìn)步一等獎，魯麥7 號獲煙臺市科技進(jìn)步一等獎和山東省科技進(jìn)步二等獎，魯麥21、煙農(nóng)21、煙農(nóng)24 獲山東省科技進(jìn)步二等獎，煙農(nóng)15、煙農(nóng)22獲山東省科技進(jìn)步三等獎，煙農(nóng)18、煙農(nóng)23 獲煙臺市科技進(jìn)步一等獎，魯麥13、煙農(nóng)0428 獲煙臺市科技進(jìn)步二等獎，煙2415 獲煙臺市科技進(jìn)步三等獎，“旱地主要作物周年覆蓋栽培技術(shù)研究與開發(fā)”獲山東省農(nóng)牧業(yè)科技進(jìn)步二等獎和山東省科技進(jìn)步二等獎。1 人獲煙臺市科學(xué)技術(shù)最高獎，2008 年煙臺市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院小麥新品種選育及配套技術(shù)研究創(chuàng)新團(tuán)隊被煙臺市委、市政府授予煙臺市優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊，2018 年被中共煙臺市委宣傳部確定為慶祝改革開放40 周年感動煙臺人物和最具影響力的事件。煙農(nóng)0428 獲山東省農(nóng)科院科技進(jìn)步一等獎，煙農(nóng)21、煙農(nóng)22 獲煙臺市農(nóng)業(yè)新品種獎三等獎，煙農(nóng)24獲煙臺市農(nóng)業(yè)新品種獎二等獎，煙農(nóng)15 于1992 年獲全國農(nóng)業(yè)博覽會優(yōu)質(zhì)小麥銀獎，1993 年獲山東省農(nóng)業(yè)高新技術(shù)、新成果、新產(chǎn)品展銷會金獎，1999 年獲中國國際農(nóng)業(yè)博覽會名牌產(chǎn)品。

2 6 次創(chuàng)造全國高產(chǎn)紀(jì)錄

蚰包作為具有劃時代意義的小麥新類型，是黃淮麥區(qū)首個產(chǎn)量超過7500kg/hm2的品種，1968 年山東萊陽縣城廂公社南關(guān)大隊農(nóng)科隊在0.276hm2面積上，創(chuàng)出單產(chǎn)8261.25kg/hm2的紀(jì)錄[2]。攜帶Rht2基因[3]的抗旱高產(chǎn)品種魯麥13 號1989 年在山東省萊陽市馮格莊鄉(xiāng)馬嵐村旱肥地開發(fā)中，非灌溉條件下創(chuàng)造9244.5kg/hm2的紀(jì)錄，耗水系數(shù)為10.257mm/hm2·kg[4]。至少含3 對慢粉抗性基因的高產(chǎn)廣適新品種魯麥21[5]抗旱能力強(qiáng)、肥水利用率高，1997 年在萊陽市馮格莊鄉(xiāng)馬嵐村旱肥地上創(chuàng)出10404.6kg/hm2的紀(jì)錄，耗水系數(shù)為8.199mm/hm2·kg[6]，是中國抗旱節(jié)水、省肥高產(chǎn)品種選育的重大突破。含有優(yōu)質(zhì)亞基1、17+18 和5+10的抗旱節(jié)水、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥煙農(nóng)21 號2008年在山東海陽市留格莊鎮(zhèn)彩春泊村旱地高產(chǎn)田實打產(chǎn)量10531.5kg/hm2，創(chuàng)中國雨養(yǎng)旱地小麥最高紀(jì)錄[7]；煙農(nóng)999 于2014 年在山東招遠(yuǎn)市辛莊鎮(zhèn)馬連溝村承擔(dān)的農(nóng)業(yè)部小麥高產(chǎn)創(chuàng)建萬畝示范區(qū)項目現(xiàn)場實打驗收，實收0.209hm2，折合產(chǎn)量12255kg/hm2，創(chuàng)下農(nóng)業(yè)部專家實打驗收全國冬小麥單產(chǎn)最高紀(jì)錄。2016 年農(nóng)業(yè)部全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心組織7 位全國小麥專家，對種植于萊州市金海種業(yè)示范園內(nèi)的0.235hm2煙農(nóng)1212 小麥高產(chǎn)攻關(guān)田進(jìn)行實打驗收，平均產(chǎn)量12427.5kg/hm2，再創(chuàng)全國冬小麥單產(chǎn)最高紀(jì)錄。2019 年由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部組成的小麥實收測產(chǎn)專家組對煙臺市承擔(dān)、煙臺市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局實施的糧食綠色高質(zhì)高效創(chuàng)建小麥田進(jìn)行實收測產(chǎn)，煙農(nóng)1212 在山東萊州金海種業(yè)的水地高產(chǎn)田實收0.222hm2，折合產(chǎn)量12610.5kg/hm2；萊陽大黑石埠村旱地小麥高產(chǎn)田實收0.22hm2，產(chǎn)量達(dá)到10977.75kg/hm2，同時刷新了中國水地和旱地高產(chǎn)小麥紀(jì)錄。

3 種質(zhì)創(chuàng)新進(jìn)展

蚰包是山東省煙臺市農(nóng)科院以蚰子麥為母本，包打300 炮為父本育成的早熟、抗倒耐肥、株型優(yōu)良的高產(chǎn)品種和有廣泛利用價值的親本材料[8]，對黃淮冬麥區(qū)的小麥研究產(chǎn)生了重要影響，為小麥育種奠定了里程牌[9]。賈繼增等[10]認(rèn)為，蚰包是中國4類矮源之一，攜帶1 對與農(nóng)林10 號4D 上的Rht2位點(diǎn)相同或相近的矮稈基因。截至2018 年，全國13省2 市的158 個育種單位以蚰包或蚰包的衍生系為親本育成品種284 個，這些品種通過國審76 次、省級審（認(rèn)）定369 次。根據(jù)中國種業(yè)大數(shù)據(jù)平臺統(tǒng)計，1982-2016 年，這些品種有134 個得到大面積種植，累計種植面積10818.67 萬hm2，有10 個品種的年最大種植面積在66.67 萬hm2以上，9 個品種的累計種植面積在333.33 萬hm2以上，3 個品種的累計種植面積超過666.67 萬hm2。為利用引起綠色革命的Rht1、Rht2矮稈基因，用蚰包與小罌粟、歐柔等多個親本雜交，相繼選育出魯麥13、魯麥14 等優(yōu)良品種[11-12]，又形成了新一代骨干親本[13-14]，育成了更多良種為生產(chǎn)發(fā)揮作用。以蚰包或蚰包衍生系育成的品種獲國家技術(shù)發(fā)明四等獎1 項、國家科技進(jìn)步二等獎7 項、省科技進(jìn)步一等獎10 項、省科技進(jìn)步二等獎8 項。

4 展望

4.1 提高產(chǎn)量潛力今后全球?qū)π←湹男枨罅恳廊粫蠓黾樱M(jìn)一步挖掘單產(chǎn)潛力是大多數(shù)國家的研究重點(diǎn)。全球小麥需求量到2030 年每年需要增長1.6%，到2050 年發(fā)展中國家對小麥的需求量要比現(xiàn)在增長60%，而氣候變化會使發(fā)展中國家小麥減產(chǎn)29%[15]。隨著中國人口增加和人們生活水平的提高，小麥消費(fèi)量將會持續(xù)增長，由于擴(kuò)大小麥種植面積的可能性很小，所以在穩(wěn)定面積的同時進(jìn)一步提高單產(chǎn)仍是中國小麥育種最重要和最基本的目標(biāo)。中國小麥產(chǎn)量和消費(fèi)量均居世界首位，國內(nèi)小麥產(chǎn)量的豐欠對國際市場影響甚大，從國內(nèi)需求、糧食安全和國際責(zé)任的高度來看，都必須采取各種措施保障中國小麥穩(wěn)定增產(chǎn)。要采取常規(guī)育種與高新技術(shù)相結(jié)合來改良生理性狀，增強(qiáng)抗倒伏能力和抗性，改進(jìn)株型，增加穗粒數(shù)，提高適應(yīng)性和收獲指數(shù)，提高產(chǎn)量潛力，縮小實際產(chǎn)量與產(chǎn)量潛力的差距。

4.2 改善加工品種小麥?zhǔn)侨祟愖钪匾募Z食作物，是世界第二大作物和全球35%～40%人口的主食，為人類提供約21%食物熱量和20%蛋白質(zhì)[16]，因此提高小麥品種蛋白質(zhì)含量對人類營養(yǎng)的作用不可忽視。選育優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋品種不僅可以制作出高檔面包、面條、水餃等加工食品，提高面粉加工和食品加工企業(yè)的效益，而且可以減緩消化速度，延遲排空時間，降低升糖指數(shù)，有助于血糖控制和身體健康。

4.3 抗病抗逆，肥水高效利用近年來暖冬、極端高溫或低溫、干旱或澇害等異常災(zāi)害頻繁發(fā)生，病蟲草害和生態(tài)環(huán)境惡化嚴(yán)重，給全球糧食安全造成很大隱患。中國每年病蟲害和自然災(zāi)害蒙受的損失約占總收入的30%，小麥凍害時有發(fā)生，紋枯病和赤霉病等不斷北移且有逐年加重趨勢，人均水資源占有量僅為世界人均水平的1/4，化肥農(nóng)藥使用量嚴(yán)重超標(biāo)，肥水利用效率低下，不僅增加了生產(chǎn)成本，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，而且對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。要加強(qiáng)品種抗逆性和抗病性的研究，提高育成品種的抗逆抗病能力，通過生物學(xué)途徑挖掘小麥吸收營養(yǎng)的遺傳潛力，選育肥水高效利用的多抗綠色高效小麥品種，降低生產(chǎn)風(fēng)險，減少資源消耗，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高種植效益，增加農(nóng)民收入。

4.4 加強(qiáng)與企業(yè)的合作小麥屬于自花授粉作物，生產(chǎn)上應(yīng)用的是常規(guī)種子，經(jīng)營利潤較低。由于常規(guī)育種不但需要投入巨資和研究基礎(chǔ)，還需要數(shù)十年的艱苦創(chuàng)新和付出，而知識產(chǎn)權(quán)和經(jīng)濟(jì)效益卻很低又難以得到保證，長期以來都以公立機(jī)構(gòu)育種為主；近年來由于加強(qiáng)了品種保護(hù)，小麥種業(yè)私有化進(jìn)程得到加快。澳大利亞、美國、印度等國家的私立公司育種正在邁向商業(yè)化，其目的是讓私立公司加大轉(zhuǎn)基因小麥和雜交小麥的投入力度，推動小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展。中國2000 年頒布了《中華人民共和國種子法》，小麥種子市場發(fā)展很快，商品化程度全面強(qiáng)化，逐步邁向法治化和規(guī)范化，企業(yè)已經(jīng)成為小麥新品種推廣的主體，育成品種無論來自企業(yè)還是科研單位或高等院校，都必須通過企業(yè)進(jìn)入生產(chǎn)。這就要求科研單位育成的品種不僅要符合農(nóng)民、市場的要求，還要符合企業(yè)經(jīng)營的要求?？蒲袉挝粦?yīng)站在企業(yè)的角度，主動地為企業(yè)著想，與企業(yè)合作，成為企業(yè)品種推廣的有力推手，在為企業(yè)贏得效益的同時，加速自身科技成果的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)科企雙贏。科研單位只有主動融入企業(yè)，滿足企業(yè)對品種的需求，育成品種才能更好地發(fā)揮作用，為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民增收作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。