小麥育種過程中存在的問題及對策

王功慶 王亞珂

（寶豐縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所 河南 寶豐 467400）

我國是小麥的進口國，美國、加拿大、澳大利亞等西方國家是世界上主要的小麥出口國。我國主產(chǎn)和主食中筋小麥而缺少強筋小麥和弱筋小麥，西方主要小麥出口國主產(chǎn)和主要出口的小麥類型是強筋和弱筋小麥。再加上西方主要出口國家的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化程度比我國高，生產(chǎn)規(guī)模較大，小麥的生產(chǎn)成本低，到達我國口岸的價格遠遠比國產(chǎn)小麥的價格低，因而，在我國不得不進口小麥的現(xiàn)階段，我們應(yīng)該以提高單產(chǎn)、擴大總產(chǎn)以滿足我國總量的需求為首要任務(wù)與使命，待小麥生產(chǎn)完成自給后再考慮改善小麥品質(zhì)結(jié)構(gòu)。因此，我國小麥育種和生產(chǎn)在現(xiàn)階段的主攻方向應(yīng)該是培育高產(chǎn)小麥品種，以提高小麥單產(chǎn)。

1 育種依據(jù)和方向

1.1 高產(chǎn)。對于我國而言，小麥育種長期的首要的最重要的目標(biāo)是高產(chǎn)，而小麥高產(chǎn)的基礎(chǔ)是植株穗多(分蘗早、多，兩極分化快)，結(jié)實性好，灌漿快，千粒重高，株型緊湊，葉片上舉(短、窄、厚、深)，莖稈彈性好，根系發(fā)達，抗倒性強。

1.2 穩(wěn)產(chǎn)。穩(wěn)產(chǎn)是高產(chǎn)的保障，不能穩(wěn)產(chǎn)的品種是不可能高產(chǎn)的。穩(wěn)產(chǎn)的主要表現(xiàn)是對環(huán)境中各種不利因素的抗性、適應(yīng)性或耐性(水、肥、光、溫)較好。

1.3 優(yōu)質(zhì)。優(yōu)質(zhì)指適合于特定食品的制作，即適于制作優(yōu)良的饅頭、面條、面包、糕點和餅干等。但我國小麥生產(chǎn)中強筋和弱筋小麥品種相對較少。

1.4 早熟。即成熟收割較早。早熟可躲避多種后期不利因素，具有穩(wěn)產(chǎn)的作用，也利于后茬作物早播種或早栽植，利于全年豐產(chǎn)。

2 育種過程中存在問題

2.1 春季凍害頻發(fā)。春季凍害是河南乃至黃淮麥區(qū)常發(fā)和嚴(yán)重影響小麥生產(chǎn)的主要氣象災(zāi)害之一，近年來發(fā)生頻率明顯升高，部分受災(zāi)嚴(yán)重的地塊小麥減產(chǎn)15%～40%。造成小麥春季凍害的主要原因有：

2.1.1 不可逆性。春季凍害具有不可逆性，會使小麥直接減產(chǎn)，沒有回旋余地，不像冬季凍害發(fā)生后可以通過后期的田間管理彌補，春凍會造成小麥穗部缺粒，1穗缺1粒，畝產(chǎn)便減少15kg左右。

2.1.2 品種抗寒性不穩(wěn)定。小麥品種的抗寒性選育難度很大，因為小麥品種的抗寒性不穩(wěn)定性，不像小麥對冬季低溫抗性的表現(xiàn)那么規(guī)律。育種當(dāng)然希望培育抗倒春寒品種，但春季低溫不明顯時，小麥倒春寒表現(xiàn)就不嚴(yán)重，給配置組合時親本的選配和后代處理帶來很多不確定性。

2.1.3 春季凍害隱蔽性。春季凍害幾乎年年發(fā)生，只是有的年份發(fā)生不嚴(yán)重，沒有被關(guān)注。例如近些年通過穗部考種發(fā)現(xiàn)，小麥下部和頂部小穗缺粒明顯，有時看著麥穗很完整，但實際有很多缺粒，尤其是頂部小穗；2022年又發(fā)現(xiàn)一個很奇怪的現(xiàn)象，有些中部小穗其小花穎殼長得很完整，但里面沒有籽粒。在遺傳改良上，春季凍害相對沒有冬季凍害容易選擇和改良，例如冬春雜交，根據(jù)冬季幼苗生長習(xí)性，基本可選育出抗寒性較好的單株，如果冬季不幸錯過選擇機會，后期根據(jù)單株成穗數(shù)、株高和成熟期，也可基本判斷其抗寒性，但春季凍害在選擇單株時很難判定，尤其是在春季凍害不重的情況下更不好判定。

2.1.4 抗寒類型品種對小麥育性和花粉量提出較高要求。2022年清明前那場雪對小麥?zhǔn)诜墼斐蓢?yán)重危害，讓育種專家再一次意識到小麥的花粉數(shù)量和質(zhì)量對小麥傳種接代的重要性，慶幸的是倒春寒發(fā)生時小麥還沒有揚花，如果倒春寒發(fā)生時間再推遲一些或出現(xiàn)更低的低溫，就有可能造成小麥不授粉。因此，在遺傳改良上，應(yīng)重視選擇多花多實的親本。

2.2 干旱嚴(yán)重。氣候因素的改變使近年來小麥生長期內(nèi)的有效降雨越來越少，豫北小麥生育期需澆水4～6次，部分年份田間灌水量較常年增加200%～300%。隨著工業(yè)的發(fā)展、城市的擴張、生態(tài)環(huán)境資源的破壞和生活質(zhì)量的提高，干旱會進一步加劇。因此，需進一步做好以下工作。

2.2.1 培育抗旱品種。在培育高產(chǎn)小麥品種過程中品種的抗旱性特別重要，抗旱性能好的品種一般根系發(fā)達，對水肥等營養(yǎng)的利用效率高；同時抗旱品種的小麥結(jié)實率、抗冬季凍害、抗倒春寒、抗后期高濕、品種的適應(yīng)性等綜合性能都相對較好。例如：豫麥2號(寶豐7228)、溫2540、溫麥6號、魯麥14號等抗旱品種的綜合性狀較好，所以抗旱性是品種高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)廣適的基礎(chǔ)，高產(chǎn)育種中一定要重視小麥的抗旱性。

2.2.2 培育節(jié)水品種。隨著干旱的加劇，豫北地區(qū)小麥生育期干旱年份澆水次數(shù)達6次，不僅浪費了大量人力、物力，還限制了土地的規(guī)模經(jīng)營，一定程度上增加了化肥的施用，加劇了莖基腐病的發(fā)生蔓延。2019年采用洛旱7號、天禾3號做小麥生產(chǎn)節(jié)水試驗，洛旱7號在僅澆拔節(jié)水的情況下畝產(chǎn)量達600kg，但生長后期有自然倒伏的風(fēng)險。加強節(jié)水品種的培育和利用對于小麥生產(chǎn)具有深遠意義，是實現(xiàn)小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效綠色的重要途徑。

2.3 病害加劇。在過去的20年，河南地區(qū)的小麥主要病害是三銹病(條銹病、葉銹病、稈銹病)和白粉病，但近幾年小麥全蝕病、包囊線蟲病、葉枯病、穎枯病等病害都有一定程度的發(fā)展，尤其是被稱作小麥癌癥的病害—小麥赤霉病和莖基腐病有大發(fā)生的趨勢。

2.3.1 小麥赤霉病。程順和院士曾做過的一個報告提到：赤霉病毒素是國家認(rèn)定的三級致癌物，2015年全國1/4小麥赤霉病毒素超標(biāo)，小麥赤霉病是世界性病害，主要是在小麥生長后期氣候溫暖濕潤的地區(qū)發(fā)生，如北美、南美、歐洲等地。近年來中國的黃淮麥區(qū)小麥赤霉病發(fā)展迅速，尤其是長江下游冬麥區(qū)和東北春麥區(qū)，如河南省自豫南往北，赤霉病的發(fā)生由過去的南陽、平頂山、信陽和駐馬店等地區(qū)擴展到了黃河以北的新鄉(xiāng)、安陽、鶴壁等地區(qū)。2011年新鄉(xiāng)小麥赤霉病的病穗率達15%，駐馬店小麥赤霉病發(fā)生嚴(yán)重的年份，病穗率達40%左右。令人遺憾的是在全世界都找不到能防治小麥赤霉病的有效抗原。目前世界公認(rèn)蘇麥3號抗赤霉病性能最好，但是蘇麥3號的抗赤霉病基因難以遺傳。國家小麥工程技術(shù)研究中心和河南省農(nóng)科院植保所等征集到很多抗赤霉病的材料，但是這些材料的突出缺點就是豐產(chǎn)性差。

2.3.2 小麥莖基腐病。小麥還有一個重要病害是莖基腐病，該病在遺傳上沒有抗原，田間防治中沒有有效藥物。莖基腐病發(fā)生率很高，嚴(yán)重地塊幾乎絕收，該病的發(fā)生與耕作制度和品種特性有很大關(guān)系。試驗發(fā)現(xiàn)，高稈、苗期長勢好、抗旱性能好的小麥品種對莖基腐病的抗性較好；另外，莖稈較高、長勢繁茂的旱地品種對莖基腐病有較好抗性。因此，對抗病品種的選育勢在必行。

2.4 豐產(chǎn)性問題。提高產(chǎn)量是小麥育種一個永恒課題，也是國家糧食安全的迫切需要。自20世紀(jì)60年代鄭引1號在博愛農(nóng)場畝產(chǎn)突破600kg至今，小麥的產(chǎn)量潛力幾乎沒有提高。

2.4.1 產(chǎn)量三要素構(gòu)成模式。20世紀(jì)70年代初期，人們開始討論小麥產(chǎn)量形成的構(gòu)成要素，有關(guān)學(xué)者曾設(shè)想不同的“超高產(chǎn)品種”產(chǎn)量三要素構(gòu)成模式：如山東省畝穗數(shù)42萬～45萬穗、穗粒數(shù)40～50粒、千粒重45～50g，畝穗數(shù)小于30萬為大穗、31萬～49萬為中穗、50萬以上為多穗；河南省多穗模式：畝穗數(shù)55萬～60萬穗、穗粒數(shù)25～30粒；中穗模式：畝穗數(shù)40萬穗、穗粒數(shù)40粒；大穗模式：畝穗數(shù)30萬穗、穗粒數(shù)50～60粒；河南省周口地區(qū)高產(chǎn)模式為畝穗數(shù)43萬～45萬穗、穗粒數(shù)38～45粒、千粒重47～50g；陜西省大穗模式：穗子結(jié)實100粒以上，千粒重40g，畝穗數(shù)20萬穗就可突破畝產(chǎn)800kg。以色列提出每穗150粒、千粒重50g、畝穗數(shù)10萬穗可實現(xiàn)800kg的產(chǎn)量。近40年來，我國冬麥區(qū)也多以此來作為評價高產(chǎn)品種的產(chǎn)量性狀間的協(xié)調(diào)性，育種專家也多把注意力集中在使產(chǎn)量三因素實現(xiàn)在高水平上的同步協(xié)調(diào)提高上。然而，小麥的產(chǎn)量三因素性狀是一個由多基因控制的復(fù)雜的數(shù)量性狀，既涉及根、莖、葉、冠層、穗等植物形態(tài)學(xué)性狀，又是一個十分復(fù)雜的生物系統(tǒng)。

2.4.2 種質(zhì)資源的研究。近年來各地涌現(xiàn)出一定數(shù)量的創(chuàng)歷史高產(chǎn)紀(jì)錄的高產(chǎn)品種，如河南“蘭考906”、山東“萊蕪137”，以及武農(nóng)981、988(在大穗育種方面已是較好品種)等，但往往“只有高產(chǎn)紀(jì)錄，沒有高產(chǎn)面積”，缺乏可重復(fù)性，并沒有有效帶動大面積小麥生產(chǎn)實現(xiàn)大幅度均衡增產(chǎn)。這就說明限制大幅度提高小麥產(chǎn)量潛力的瓶頸問題還沒有從根本上得到解決。無論是小麥產(chǎn)量構(gòu)成“三要素”理論，還是“源—庫—流”理論，或是“冠層結(jié)構(gòu)”理論，它們都有一個共同點，就是在形成穗、粒重、產(chǎn)量的問題上探討的多，而對支撐和保證這一高產(chǎn)目標(biāo)實現(xiàn)的最重要的性狀———種質(zhì)資源的探討卻很少。在這方面應(yīng)做的工作：一是種質(zhì)創(chuàng)新，沒有種質(zhì)資源重大突破，就不可能有新類型小麥品種出現(xiàn)；二是加強種質(zhì)資源交流，弘揚種質(zhì)資源公開的良好風(fēng)氣，尤其是國家、省公益的種質(zhì)創(chuàng)新機構(gòu)；三是加強對種質(zhì)資源的利用研究。