張俊靈 孫美榮 閆金龍 張東旭

摘要：山西是北方麥區(qū)典型的干旱省份，旱地小麥面積比例較大，旱地小麥生產(chǎn)對全省小麥生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。為了選育抗旱性、豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)適應(yīng)性等方面具有突破性的小麥品種，歸納了山西小麥生產(chǎn)發(fā)展概況，總結(jié)了山西旱地小麥育種在團隊建設(shè)、育種方法、育種成果等方面的研究進展，分析了當(dāng)前生產(chǎn)條件下旱地小麥育種存在的問題，指出應(yīng)從育種目標(biāo)、種質(zhì)材料創(chuàng)新和育種方法等方面進行突破的育種策略和探討建議。

關(guān)鍵詞：旱地；小麥；育種；策略

中圖分類號：S512.1+1

文獻標(biāo)志碼：A

論文編號：cjas15030006

0引言

小麥?zhǔn)巧轿鞯闹饕Z食作物。近年來，由于干旱和種植面積減少等因素的影響，山西小麥的需求缺口進一步加大。隨著小麥生產(chǎn)水平的不斷提高，小麥育種的工作難度也在不斷加大。尤其是對于旱地小麥育種，要求選育的旱地小麥品種既能適應(yīng)嚴(yán)重干旱年份公頃產(chǎn)量在1500kg以下的生產(chǎn)條件，又能適應(yīng)豐水年公頃產(chǎn)量超6000kg的生產(chǎn)水平?！笆濉币詠?，各育種單位雖然選育了不少旱地小麥品種，在生產(chǎn)上發(fā)揮了很大的作用，但一直沒有育成突破性品種。因此，對山西省旱地小麥育種進展進行研究，找準(zhǔn)育種中存在的問題，探討育種方向和育種策略，對加快抗旱節(jié)水高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)廣適小麥品種的選育具有現(xiàn)實意義。

1山西旱地小麥育種進展

1.1山西省小麥生產(chǎn)發(fā)展概況

20世紀(jì)五、六十年代山西小麥種植面積曾保持在120萬hm²左右，其中旱地小麥面積占80%以上。受光熱資源限制和種植效益影響，“十五”以來，在一年一作區(qū)或二年三作區(qū)的山西省中部冬麥區(qū)和北部春麥區(qū)小麥種植面積大幅度下降。目前，山西小麥種植面積基本穩(wěn)定在73.3萬hm²左右，其中旱地小麥面積占60%左右。

據(jù)山西省農(nóng)業(yè)種子總站統(tǒng)計資料：新中國成立后，山西小麥平均單產(chǎn)由恢復(fù)時期（1950-1952年）的632 kg/hm²，到“十二五”平均單產(chǎn)達到353lkg/hm²，增長了5.59倍；小麥播種面積從恢復(fù)期的117.06萬hm²，到“十二五”的68.74萬hm²，減少了48.32萬hm²，但總產(chǎn)仍比恢復(fù)期的7.368億kg提高了16.888億kg（表1）?？梢钥闯觯←溣N對山西糧食安全做出了非常大的貢獻。近年來小麥單產(chǎn)增長逐漸變緩，且受干旱影響表現(xiàn)年際間波動較大。

1.2旱地小麥育種起步早

山西是北方麥區(qū)典型的干旱省份，旱地小麥面積比例較大，旱地小麥生產(chǎn)對全省小麥生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。因此從政府部門到科研單位對旱地小麥育種都非常重視。從“六五”期間開始，山西農(nóng)科院就成立了旱地小麥育種攻關(guān)協(xié)作組，有小麥所、棉花所、谷子所、作物所、經(jīng)作所等單位參加，開展了種質(zhì)資源交流創(chuàng)新利用、抗旱指標(biāo)篩選、穿梭育種等工作。1973年之后，山西省農(nóng)業(yè)主管部門逐步建立起完善的小麥區(qū)域試驗體系，其中旱地區(qū)域試驗分設(shè)南部中熟冬麥區(qū)旱地組、中部晚熟冬麥區(qū)旱地組和北部春麥區(qū)旱地組三個區(qū)組，用于鑒定篩選適應(yīng)不同生態(tài)區(qū)種植的抗旱豐產(chǎn)小麥品種，為旱地小麥育種打下了堅實的基礎(chǔ)。

1.3育種團隊及布局

現(xiàn)從事旱地小麥育種單位5個，分別為山西省農(nóng)科院小麥所、棉花所、谷子所、作物所和經(jīng)作所。其中谷子所、作物所和經(jīng)作所分別位于長治市、太原市和汾陽市，代表了國家北部冬麥區(qū)和山西省中部冬麥區(qū)的生態(tài)生產(chǎn)條件；棉花所和小麥所分別位于運城市和臨汾市，代表了國家黃淮冬麥區(qū)和山西省南部冬麥區(qū)的生態(tài)生產(chǎn)條件。

1.4育種方法

以常規(guī)雜交方法為主，輔以遠緣雜交、物理誘變等?！捌呶濉薄ⅰ鞍宋濉逼陂g攻關(guān)協(xié)作組利用各參加單位位于不同生態(tài)區(qū)，具有不同生態(tài)、生產(chǎn)條件的優(yōu)勢，開展了穿梭育種和異地鑒定等工作。在長期的育種實踐中山西省農(nóng)科院谷子所創(chuàng)新了水旱交叉選育法，實現(xiàn)了自然選擇、人工選擇和定向培育的有機結(jié)合，提高了選種質(zhì)量和效率，該方法得到了廣泛應(yīng)用。

1.5育種成果

1.5.1國審品種“八五”以來有17個旱地小麥品種通過國家審定，其中黃淮麥區(qū)11個，北部麥區(qū)7個，育成品種占北方麥區(qū)同期國審旱地小麥品種的半數(shù)以上。達優(yōu)質(zhì)弱筋小麥標(biāo)準(zhǔn)的品種有‘晉麥63號和‘長6154。達優(yōu)質(zhì)強筋小麥標(biāo)準(zhǔn)的品種有‘運旱618、‘晉麥92號、‘晉太170和‘太10604。隨著品種的更新?lián)Q代，這些國審品種在不同年代國家黃淮麥區(qū)和北部麥區(qū)的適種區(qū)域得到了大面積的推廣應(yīng)用，為山西乃至周邊省份的旱地小麥生產(chǎn)做出了貢獻（表2）。

1.5.2省審品種“十五”以來有42個旱地小麥品種通過了山西省審定，其中省南部中熟冬麥區(qū)25個，省中部晚熟冬麥區(qū)17個。平均每年有3個旱地小麥品種通過山西省審定。42個省審品種中‘長6154、‘晉太170、‘長6878、‘河?xùn)|TX-006、‘長6359、‘運旱20410、‘長4640、‘晉麥79號、‘晉麥92號等9個品種同時通過國家審定。在品種的更新?lián)Q代中，抗旱豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)品種發(fā)揮了重要作用（表3）。

1.5.3國家旱地區(qū)試對照品種 國家黃淮冬麥區(qū)和北部冬麥區(qū)兩組旱地小麥區(qū)試的對照品種主要由山西省育成：“八五”初，小麥所育成的‘晉麥33號，被確定為國家黃淮麥區(qū)旱地小麥區(qū)試對照品種；谷子所育成的‘晉麥27號和‘晉麥42號，也曾一度被確定為國家北部冬麥區(qū)旱地小麥區(qū)試對照品種。“九五”期間，由棉花所育成的‘晉麥47號接替‘晉麥33號作為國家黃淮麥區(qū)旱地區(qū)試對照品種，一直延續(xù)至今。“十五”期間，由谷子所育成的‘長6878從2004年開始，確定為國家北部冬麥區(qū)旱地區(qū)試對照品種延續(xù)至今。

1.5.4獲獎品種‘晉麥33號、‘晉麥47號、‘晉麥63號、‘長6878、‘晉太170、‘運旱21-30等6個品種先后獲山西省科技進步一等獎。其中‘晉麥33號、‘晉麥47號同時獲國家科技進步二等獎。是山西各種作物品種中獲獎最高最多的作物。

2存在問題

2.1旱地小麥育種的難度越來越大

隨著小麥生產(chǎn)水平的提高，近十多年小麥生產(chǎn)單產(chǎn)增長逐漸變緩，同時山西作為嚴(yán)重缺水省份，旱地小麥產(chǎn)量年際間變幅越來越大：一些干旱年份，旱地單產(chǎn)不足1500kg/hm²（如2013年），而豐水年旱地單產(chǎn)可達6000kg/hm²以上（如2012年），產(chǎn)量差幅3-4倍。這就要求旱地小麥品種既能適應(yīng)1500kg以下的生產(chǎn)條件，又能適應(yīng)6000kg以上的生產(chǎn)水平。而單產(chǎn)1500kg和6000kg的生產(chǎn)條件對品種的要求是完全不同的。干旱低產(chǎn)條件下，要求抗旱抗凍，植株能正常生長發(fā)育，有一定的高度，穩(wěn)產(chǎn)性好。而豐水高產(chǎn)條件，要求品種稈強抗倒、高產(chǎn)，怎樣才能把這些看似矛盾的性狀有機地統(tǒng)一到一個品種上，是旱地小麥育種面臨的最大難題。

2.2超越對照的突破性品種少

從獲獎品種看：獲山西省科技進步一等獎的6個品種均為2003年之前通過國家或山西省審定，獲國家科技進步獎的2個品種均為1998年之前通過國家和山西省審定。

從對照品種看：國家黃淮冬麥區(qū)旱地和山西省南部旱地區(qū)試對照品種‘晉麥47號，從1998年確定為對照已歷時17年，目前依然是國家黃淮和山西省南部冬麥區(qū)旱地的主干品種。國家北部冬麥區(qū)旱地區(qū)試對照品種‘長6878，自2004年確定為對照以來，歷時11年，只有‘太10604以優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)通過該區(qū)組試驗和國家審定；‘長6878目前依然是國家北部和山西省中部冬麥區(qū)旱地的主干品種。

可以看出，“十一五”之前小麥抗旱育種是山西省育種方面的優(yōu)勢項目，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。育成的‘晉麥33號、‘晉麥47號、‘晉麥63號、‘長6878、‘臨旱6號、‘運旱21-30、‘長6359等小麥品種在國家北方麥區(qū)的黃淮冬麥區(qū)和北部冬麥區(qū)旱地得到了大面積的推廣應(yīng)用，為保障糧食安全，增加農(nóng)民收入，節(jié)約水資源，保護生態(tài)環(huán)境做出了重大貢獻。

近十多年來，通過山西省審定的品種從豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性、適應(yīng)性等綜合性狀超越對照的突破性品種少，具體表現(xiàn)在：一是小麥品質(zhì)育種有了較大提高，但優(yōu)質(zhì)品種大都豐產(chǎn)潛力?。欢怯械钠贩N雖然產(chǎn)量表現(xiàn)不錯，但在抗逆性等方面存在不足，在推廣中表現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、適應(yīng)性差；三是通過審定的一些品種相似性增加，產(chǎn)量上沒有大的突破。

2.3種質(zhì)資源創(chuàng)新后勁不足

“六五”以來，在山西省農(nóng)科院旱地小麥育種攻關(guān)協(xié)作組的組織下，各育種單位通過種質(zhì)資源搜集（農(nóng)家種、外源種質(zhì)、遠緣種質(zhì)、中間材料等）鑒定、利用、創(chuàng)制和交流，大大豐富了育種材料，均具有了一定的種質(zhì)資源基礎(chǔ)，育成了在國家黃淮冬麥區(qū)和北部冬麥區(qū)具有影響力的‘晉麥33號、‘晉麥47號、‘晉麥63號、‘長6878、‘運旱20410、‘長6359、‘臨旱6號、‘運旱21-30等大品種，但目前隨著小麥生產(chǎn)水平的提高，和近年干旱頻發(fā)的影響，原有的種質(zhì)材料難以滿足目前旱地小麥育種的需求。同時，科研人員為完成研究任務(wù)選育品種多為改良型和修飾型品種，忽略了種質(zhì)資源的鑒定和創(chuàng)新研究，導(dǎo)致種質(zhì)資源缺乏，抗逆種質(zhì)資源尤為缺乏。

2.4育種方法單一

近年來雖然各研究單位在分子育種硬件上充實了大量的設(shè)施、設(shè)備，但小麥分子標(biāo)記育種還存在一些問題，表現(xiàn)在：一是分子育種工作研究的較少、還相當(dāng)滯后；二是分子標(biāo)記研究與常規(guī)育種項目結(jié)合不緊密；三是缺乏標(biāo)記服務(wù)共享平臺。

遠緣雜交等難度大但有可能產(chǎn)生突破性進展的工作做的少。

2.5研究單位之間的交流合作少

近年來，由于各育種單位承擔(dān)的項目相對獨立，工作之間的交流、合作少，沒有把攻關(guān)協(xié)作組成立之初的優(yōu)良傳統(tǒng)繼承下來。

3育種策略

3.1育種目標(biāo)突破

育種目標(biāo)是根據(jù)不同歷史階段、不同生態(tài)條件、不同生產(chǎn)水平和社會需求來制定的。近年來，氣候條件逐漸惡化，自然災(zāi)害有加重的趨勢，尤其是山西中部和南部的部分地區(qū)作為北方冬麥區(qū)的高風(fēng)險區(qū)和較高風(fēng)險區(qū)，干旱發(fā)生頻率高，降水變率大，水土流失嚴(yán)重，加上其他自然災(zāi)害如越冬凍害、春霜凍等對產(chǎn)量的影響，使得產(chǎn)量低而不穩(wěn)定。因此，當(dāng)前育種目標(biāo)的主要突破點是抗旱抗凍穩(wěn)產(chǎn)與抗倒高產(chǎn)的有機結(jié)合，同時這也是旱地育種的難點所在。

通過對多年育種經(jīng)驗的總結(jié)和對‘長6878、‘晉麥47號品種特性分析，選育的旱地品種應(yīng)具備以下特點：幼苗半匍匐，葉片大小適中，分蘗能力強，成穗率高；株高80-85cm左右，莖稈較細，莖壁較厚實，莖稈彈性好，抗倒能力強；生長節(jié)律表現(xiàn)前慢后快，冬前苗壯但不旺，返青期適中，拔節(jié)后兩極分化快，植株麥腳利落，后期灌漿快、落黃好；根系發(fā)達，全生育期具有較強的抗旱、抗凍和抗青干能力；產(chǎn)量三要素協(xié)調(diào)具高。

3.2種質(zhì)材料創(chuàng)新突破

國內(nèi)外小麥育種的實踐證明，品種改良必須以育種材料整體水平的提高為基礎(chǔ)，育種的突破取決于關(guān)鍵性種質(zhì)的創(chuàng)新與利用。如‘矮孟牛的創(chuàng)造及利用，培育出16個小麥品種，‘晉麥63號的創(chuàng)新與利用，培育出7個小麥品種。目前要想育成突破性品種，打破山西旱地小麥育種徘徊局面，就必須以種質(zhì)材料為突破口，挖掘并創(chuàng)新具有突破性的遺傳資源。首先，要廣泛收集黃淮和北部兩大麥區(qū)具有抗旱、抗倒、高產(chǎn)等優(yōu)異種質(zhì)材料，形成豐富基因庫；其次，要加強種質(zhì)資源的鑒定力度，研究并掌握育種材料的特征特性；第三，在對種質(zhì)材料利用的同時，要加強小麥近緣種的引進、研究以及抗旱、抗病、優(yōu)質(zhì)等有益基因?qū)氲裙ぷ?；第四，通過采用單交、復(fù)合雜交、回交、遠緣雜交等常規(guī)技術(shù)和分子生物技術(shù)相結(jié)合，融匯國內(nèi)外、冬春麥、種屬間的抗旱、節(jié)水、高產(chǎn)、抗病、抗凍、優(yōu)質(zhì)等目標(biāo)性狀基因，創(chuàng)新具有抗旱高產(chǎn)、節(jié)水高產(chǎn)、抗旱抗倒、抗旱抗病、抗旱優(yōu)質(zhì)、矮稈豐產(chǎn)、抗病高產(chǎn)等特異性和綜合性狀優(yōu)異的種質(zhì)材料。

3.3育種方法突破

國際上分子標(biāo)記輔助選擇已成為常規(guī)育種的重要組成部分，相比之下，中國的小麥分子育種工作還相當(dāng)滯后，在育種中尚未發(fā)揮實質(zhì)性作用，因此，今后應(yīng)加強分子生物技術(shù)研究，形成水旱交叉與異地選擇相結(jié)合、田間選擇和室內(nèi)鑒定相合，表型鑒定與分子標(biāo)記相結(jié)合的現(xiàn)代小麥育種技術(shù)體系，創(chuàng)造優(yōu)異新種質(zhì)和選育突破性的新品種。

3.3.1后代選育采用水旱交叉選育法 后代選育采用水旱交叉選育法，水地條件下側(cè)重對其豐產(chǎn)性狀的選擇，如穗大、粒大、粒重、抗倒、抗病等豐產(chǎn)性狀的選擇；旱地條件下側(cè)重考察其抗旱穩(wěn)產(chǎn)性狀的選擇，如分蘗成穗率、灌漿落黃、籽粒飽滿度、抗旱、抗凍、抗青干等性狀的選擇。

3.3.2入選單株采用田間選擇和室內(nèi)鑒定相結(jié)合 田間著重對單株的株葉型結(jié)構(gòu)、結(jié)實性、熟相、抗逆性等綜合農(nóng)藝性狀進行選擇，室內(nèi)著重考察單株莖稈的堅實度、籽粒商品性，同時使用近紅外品質(zhì)分析儀對其品質(zhì)進行跟蹤選擇，使單株的田間綜合農(nóng)藝性狀和籽粒品質(zhì)和商品性得以綜合評鑒。

3.3.3新品系鑒選采用水、旱地同時鑒定和異地鑒定相結(jié)合 育成品系分別置于水、旱地兩種條件下同時鑒定。旱地重點考察其在旱作條件下的抗旱性、抗凍性、豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性；水地重點考察其在灌溉條件下的節(jié)水性、抗病性、抗倒性和豐產(chǎn)潛力。同時充分發(fā)揮攻關(guān)協(xié)作組的作用，利用各育種單位位于不同生態(tài)區(qū)的優(yōu)勢，把各單位篩選的優(yōu)良穩(wěn)定系進行多點異地鑒定，從中篩選符合育種目標(biāo)、綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良的新品系。

3.3.4引進、借鑒現(xiàn)代分子生物技術(shù) 在水旱地交叉選擇的基礎(chǔ)上，引進、借鑒現(xiàn)代分子生物技術(shù)，采用表型鑒定（包括穗長、穗粒數(shù)、千粒重、株高、穗下節(jié)、不孕小穗數(shù)等性狀）與分子標(biāo)記（采用SSR、SNP等方法）相結(jié)合的新方法，建立抗旱相關(guān)基因分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)平臺，探索出常規(guī)育種與分子生物技術(shù)相結(jié)合的育種新技術(shù)，提高抗旱高產(chǎn)小麥新品種的選育效率。

4展望

山西旱地小麥育種在國內(nèi)居領(lǐng)先水平，育成的小麥品種在國家北方麥區(qū)的適種區(qū)域內(nèi)得到了大面積的推廣應(yīng)用，為山西乃至周邊省份的旱地小麥生產(chǎn)做出了貢獻。但是隨著小麥生產(chǎn)水平的提高和近年干旱頻發(fā)的影響，現(xiàn)有的育種技術(shù)和種質(zhì)材料已不能滿足育種的需要，存在的問題表現(xiàn)在：（1）旱地小麥育種難度大，要求育成旱地品種既能適應(yīng)嚴(yán)重干旱年份公頃產(chǎn)量在1500kg以下的生產(chǎn)條件，又能適應(yīng)豐水年公頃產(chǎn)量超6000kg的生產(chǎn)水平；（2）超越國家黃淮麥區(qū)旱地對照品種‘晉麥47號和北部冬麥區(qū)旱地對照品種‘長6878的突破性品種少；（3）種質(zhì)資源創(chuàng)新后勁不足；（4）育種方法單一；（5）研究單位之間的交流合作少。針對存在的問題，認為當(dāng)前山西旱地小麥育種研究可從以下幾方面開展：（1）充分利用從事旱地小麥育種單位分布于山西不同生態(tài)、生產(chǎn)條件的獨特優(yōu)勢，開展旱地小麥育種創(chuàng)新團隊建設(shè)。（2）以抗旱抗凍穩(wěn)產(chǎn)與抗倒高產(chǎn)有機結(jié)合為主攻目標(biāo)，以挖掘、創(chuàng)新突破性種質(zhì)材料為突破口，通過建立開放、共享的抗逆豐產(chǎn)基因庫，實現(xiàn)抗旱高產(chǎn)目標(biāo)基因的融匯，通過對高代品系和苗頭品系的異地鑒選，提高育成品種的穩(wěn)產(chǎn)適應(yīng)性。（3）今后應(yīng)加強分子生物技術(shù)研究，形成水旱交叉與異地選擇相結(jié)合、田間選擇和室內(nèi)鑒定相合，表型鑒定與分子標(biāo)記相結(jié)合的現(xiàn)代小麥育種技術(shù)體系。