烟农系列小麦研究进展与展望

刘 洁 于经川 王 鹏 孙 亮 孙妮娜 冯烨宏 殷 岩

（山东省烟台市农业科学研究院，烟台 265500）

山东省烟台市农业科学研究院地处黄淮北片冬麦区，是北部晚熟冬麦区向黄淮冬麦区的过渡麦区[1]，兼具两大麦区的特征，因而育成品种在黄淮冬麦区和北部冬麦区均具有良好的适应性。位于山东半岛东部，东、北两面临海，37°30′N，121°16′E，海拔17.6m，大沽夹河、内夹河从东、西两侧流过，属湿润—半湿润气候，年平均相对湿度在70%以上，为山东省相对湿度的高值区，是白粉病、锈病等多种病害的高发地带和自然鉴定场所。特殊的生态环境及土壤类型、质地和肥力水平都有利于抗病、高产、广适、优质小麦新品种的培育。从1958 年开展小麦研究以来，育成品种的数量、质量和推广应用面积在山东省和全国处于领先水平，为山东乃至全国的小麦生产作出了巨大贡献。育成了中国第一个产量突破7500kg/hm2的半矮秆高产冬小麦品种蚰包和最早的、利用时间最长的高产优质小麦烟农15，育成的高产、抗病、广适新品种鲁麦14为山东省区域试验对照种（1991-2005 年）和黄淮北片中、高肥区试对照种（1995-2000 年），抗旱高产品种鲁麦21 是1998 年以来山东省的旱地对照种。烟农18、烟农19、烟农21 被农业部确定为国家小麦主导品种，烟农15、烟农19、烟农21、烟农24、烟农5158、烟农836、烟农999 被列为山东省小麦主导品种，烟农15、鲁麦21、烟农19、烟农21、烟农23、烟农24、烟2415、烟农5158、烟农836、烟农999 被列为山东省中央财政小麦良种补贴项目推介品种。

1 育种研究进展

1.1 育成品种共育成审（认）定品种23 个（表1），其中鲁麦7 号、鲁麦14 通过黄淮北片审定，烟农21、烟农836 通过黄淮旱肥地审定，烟农999 通过黄淮南片审定，共计国审品种5 个，21 个品种通过山东审（认）定，5 个品种通过江苏审（认）定，安徽、山西各有3 个品种通过审（认）定，1 个品种通过河南认定，陕西、北京各审定1 个品种，共计省级审（认）定品种35 次。鲁麦7 号通过山东、江苏、国家审定，鲁麦14 通过山东、山西、国家审（认）定，烟农18 通过山东、陕西审定，烟农5286 通过山东、安徽审（认）定，烟农5158 通过山东、江苏、安徽审（认）定，烟农21、烟农836 均通过山东和国家审定，烟农999 通过山东和国家审定、山西认定，烟农19 通过山东、江苏、安徽、山西、河南、北京5 省1 市审（认）定。烟农21、烟2070、烟农23、烟农5286、烟2415、烟BLU99603、烟农5158、烟农0428、烟农999、烟农836 获植物新品种权，烟农173、烟农1212 的植物新品种权正在申请中。

1.2 应用面积根据种子管理局的中国种业大数据平台统计，1982-2016 年共有27 个烟农系列品种和品系在生产上应用，累计推广面积3969 万 hm2。烟农23、烟农5286、烟2980、烟2149、烟农24、烟辐188、烟农15、烟农5158、鲁麦13、烟农21、鲁麦7号、鲁麦21、鲁麦14、烟农19 的年最大推广面积超过6.67 万hm2，鲁麦21、鲁麦14、烟农19 的年最大推广面积较大，分别为90 万 hm2、125.33 万 hm2和160.80 万 hm2；烟辐188、烟农5158、烟农24、鲁麦13、烟农21、烟农15、鲁麦7、鲁麦21、鲁麦14、烟农19 的累计推广面积超过66.67 万hm2，烟农15、鲁麦7、鲁麦21、鲁麦14、烟农19 的累计推广面积较大，分别为335.6 万 hm2、341.33 万 hm2、501.4 万 hm2、706.47 万 hm2和1231.27 万 hm2；烟农18、烟2415、烟农999、烟1934、烟1061、烟2801、烟农685、烟农78、烟25、烟84139、烟农0428、烟8494、烟农22 在生产中也有应用。

表1 育成的烟农系列小麦品种

1.3 获奖情况主持完成的蚰包获烟台地区、山东省和全国科学大会奖，烟农685、烟农78 均获烟台地区科学大会奖和山东省科学大会奖，鲁麦14、烟农19 均获山东省科技进步一等奖和国家科技进步二等奖，烟农5158 获烟台市科技进步一等奖和山东省科技进步一等奖，鲁麦7 号获烟台市科技进步一等奖和山东省科技进步二等奖，鲁麦21、烟农21、烟农24 获山东省科技进步二等奖，烟农15、烟农22获山东省科技进步三等奖，烟农18、烟农23 获烟台市科技进步一等奖，鲁麦13、烟农0428 获烟台市科技进步二等奖，烟2415 获烟台市科技进步三等奖，“旱地主要作物周年覆盖栽培技术研究与开发”获山东省农牧业科技进步二等奖和山东省科技进步二等奖。1 人获烟台市科学技术最高奖，2008 年烟台市农业科学研究院小麦新品种选育及配套技术研究创新团队被烟台市委、市政府授予烟台市优秀创新团队，2018 年被中共烟台市委宣传部确定为庆祝改革开放40 周年感动烟台人物和最具影响力的事件。烟农0428 获山东省农科院科技进步一等奖，烟农21、烟农22 获烟台市农业新品种奖三等奖，烟农24获烟台市农业新品种奖二等奖，烟农15 于1992 年获全国农业博览会优质小麦银奖，1993 年获山东省农业高新技术、新成果、新产品展销会金奖，1999 年获中国国际农业博览会名牌产品。

2 6 次创造全国高产纪录

蚰包作为具有划时代意义的小麦新类型，是黄淮麦区首个产量超过7500kg/hm2的品种，1968 年山东莱阳县城厢公社南关大队农科队在0.276hm2面积上，创出单产8261.25kg/hm2的纪录[2]。携带Rht2基因[3]的抗旱高产品种鲁麦13 号1989 年在山东省莱阳市冯格庄乡马岚村旱肥地开发中，非灌溉条件下创造9244.5kg/hm2的纪录，耗水系数为10.257mm/hm2·kg[4]。至少含3 对慢粉抗性基因的高产广适新品种鲁麦21[5]抗旱能力强、肥水利用率高，1997 年在莱阳市冯格庄乡马岚村旱肥地上创出10404.6kg/hm2的纪录，耗水系数为8.199mm/hm2·kg[6]，是中国抗旱节水、省肥高产品种选育的重大突破。含有优质亚基1、17+18 和5+10的抗旱节水、高产、优质强筋小麦烟农21 号2008年在山东海阳市留格庄镇彩春泊村旱地高产田实打产量10531.5kg/hm2，创中国雨养旱地小麦最高纪录[7]；烟农999 于2014 年在山东招远市辛庄镇马连沟村承担的农业部小麦高产创建万亩示范区项目现场实打验收，实收0.209hm2，折合产量12255kg/hm2，创下农业部专家实打验收全国冬小麦单产最高纪录。2016 年农业部全国农业技术推广服务中心组织7 位全国小麦专家，对种植于莱州市金海种业示范园内的0.235hm2烟农1212 小麦高产攻关田进行实打验收，平均产量12427.5kg/hm2，再创全国冬小麦单产最高纪录。2019 年由农业农村部组成的小麦实收测产专家组对烟台市承担、烟台市农业农村局实施的粮食绿色高质高效创建小麦田进行实收测产，烟农1212 在山东莱州金海种业的水地高产田实收0.222hm2，折合产量12610.5kg/hm2；莱阳大黑石埠村旱地小麦高产田实收0.22hm2，产量达到10977.75kg/hm2，同时刷新了中国水地和旱地高产小麦纪录。

3 种质创新进展

蚰包是山东省烟台市农科院以蚰子麦为母本，包打300 炮为父本育成的早熟、抗倒耐肥、株型优良的高产品种和有广泛利用价值的亲本材料[8]，对黄淮冬麦区的小麦研究产生了重要影响，为小麦育种奠定了里程牌[9]。贾继增等[10]认为，蚰包是中国4类矮源之一，携带1 对与农林10 号4D 上的Rht2位点相同或相近的矮秆基因。截至2018 年，全国13省2 市的158 个育种单位以蚰包或蚰包的衍生系为亲本育成品种284 个，这些品种通过国审76 次、省级审（认）定369 次。根据中国种业大数据平台统计，1982-2016 年，这些品种有134 个得到大面积种植，累计种植面积10818.67 万hm2，有10 个品种的年最大种植面积在66.67 万hm2以上，9 个品种的累计种植面积在333.33 万hm2以上，3 个品种的累计种植面积超过666.67 万hm2。为利用引起绿色革命的Rht1、Rht2矮秆基因，用蚰包与小罂粟、欧柔等多个亲本杂交，相继选育出鲁麦13、鲁麦14 等优良品种[11-12]，又形成了新一代骨干亲本[13-14]，育成了更多良种为生产发挥作用。以蚰包或蚰包衍生系育成的品种获国家技术发明四等奖1 项、国家科技进步二等奖7 项、省科技进步一等奖10 项、省科技进步二等奖8 项。

4 展望

4.1 提高产量潜力今后全球对小麦的需求量依然会大幅增加，进一步挖掘单产潜力是大多数国家的研究重点。全球小麦需求量到2030 年每年需要增长1.6%，到2050 年发展中国家对小麦的需求量要比现在增长60%，而气候变化会使发展中国家小麦减产29%[15]。随着中国人口增加和人们生活水平的提高，小麦消费量将会持续增长，由于扩大小麦种植面积的可能性很小，所以在稳定面积的同时进一步提高单产仍是中国小麦育种最重要和最基本的目标。中国小麦产量和消费量均居世界首位，国内小麦产量的丰欠对国际市场影响甚大，从国内需求、粮食安全和国际责任的高度来看，都必须采取各种措施保障中国小麦稳定增产。要采取常规育种与高新技术相结合来改良生理性状，增强抗倒伏能力和抗性，改进株型，增加穗粒数，提高适应性和收获指数，提高产量潜力，缩小实际产量与产量潜力的差距。

4.2 改善加工品种小麦是人类最重要的粮食作物，是世界第二大作物和全球35%～40%人口的主食，为人类提供约21%食物热量和20%蛋白质[16]，因此提高小麦品种蛋白质含量对人类营养的作用不可忽视。选育优质强筋品种不仅可以制作出高档面包、面条、水饺等加工食品，提高面粉加工和食品加工企业的效益，而且可以减缓消化速度，延迟排空时间，降低升糖指数，有助于血糖控制和身体健康。

4.3 抗病抗逆，肥水高效利用近年来暖冬、极端高温或低温、干旱或涝害等异常灾害频繁发生，病虫草害和生态环境恶化严重，给全球粮食安全造成很大隐患。中国每年病虫害和自然灾害蒙受的损失约占总收入的30%，小麦冻害时有发生，纹枯病和赤霉病等不断北移且有逐年加重趋势，人均水资源占有量仅为世界人均水平的1/4，化肥农药使用量严重超标，肥水利用效率低下，不仅增加了生产成本，造成资源的严重浪费，而且对生态环境造成严重污染。要加强品种抗逆性和抗病性的研究，提高育成品种的抗逆抗病能力，通过生物学途径挖掘小麦吸收营养的遗传潜力，选育肥水高效利用的多抗绿色高效小麦品种，降低生产风险，减少资源消耗，保护生态环境，提高种植效益，增加农民收入。

4.4 加强与企业的合作小麦属于自花授粉作物，生产上应用的是常规种子，经营利润较低。由于常规育种不但需要投入巨资和研究基础，还需要数十年的艰苦创新和付出，而知识产权和经济效益却很低又难以得到保证，长期以来都以公立机构育种为主；近年来由于加强了品种保护，小麦种业私有化进程得到加快。澳大利亚、美国、印度等国家的私立公司育种正在迈向商业化，其目的是让私立公司加大转基因小麦和杂交小麦的投入力度，推动小麦产业发展。中国2000 年颁布了《中华人民共和国种子法》，小麦种子市场发展很快，商品化程度全面强化，逐步迈向法治化和规范化，企业已经成为小麦新品种推广的主体，育成品种无论来自企业还是科研单位或高等院校，都必须通过企业进入生产。这就要求科研单位育成的品种不仅要符合农民、市场的要求，还要符合企业经营的要求。科研单位应站在企业的角度，主动地为企业着想，与企业合作，成为企业品种推广的有力推手，在为企业赢得效益的同时，加速自身科技成果的转化，实现科企双赢。科研单位只有主动融入企业，满足企业对品种的需求，育成品种才能更好地发挥作用，为农业增产和农民增收作出应有的贡献。