我国小麦育种的主要进展及面临的挑战_小麦

小麦育种是我国农业发展的重要方向，也是保障国家粮食安全的关键。当前，我国小麦育种取得了一系列重要进展，但同时也面临着一些挑战。

一、主要进展

1.品种更新。

近年来，我国小麦育种在品种更新方面取得了显著进展。不断推出适应不同区域和环境的新品种，提高了小麦的产量和品质。

3.数字化育种。

数字化育种是近年来兴起的一种新型育种模式，通过大数据、云计算、人工智能等技术手段，实现育种过程的数字化、自动化和精准化。我国小麦育种也在积极探索数字化育种。

二、面临的挑战

1.气候变化。

随着全球气候变暖，我国小麦种植区域的气候条件也在发生变化，小麦的生长环境受到影响，育种难度加大。

2.病虫害防治。

小麦生长过程中容易受到各种病虫害的侵袭，严重影响产量和品质。如何开发出更加有效的病虫害防治措施是当前小麦育种的重要难题。

3.市场需求变化。

随着人民生活水平的提高，市场对小麦品质的要求也在不断提高。如何在不断提高小麦产量的同时，保证其品质和营养价值，是当前小麦育种的重要任务。

三、用户关心的相关问题

问题一：小麦产量如何提高？

问题二：小麦种植的适宜温度是多少？

小麦种植的适宜温度为15-25℃，其中20-22℃是最适宜的温度范围。

问题三：如何防治小麦赤霉病？

小麦赤霉病是小麦生产中常见的病害之一，可以采用化学防治、生物防治和物理防治等多种手段进行防治。同时，选育抗病品种也是防治小麦赤霉病的有效途径。

小麦百科知识

农药是指用于预防、治疗或消灭农作物病虫草害的化学物质或微生物制剂的统称。农药按照作用方式可分为杀虫剂、杀菌剂、除草剂、调节剂等。农药的使用对于提高农产品产量和品质具有重要作用，但同时也需要注意其使用量和使用时机，以避免对环境和人体健康造成危害。

参考来源

1.《中国农业发展报告（2024）》

2.《中国小麦产业发展报告（2024）》

3.《小麦数字化育种技术研究》

问答拓展：我国小麦主要遭受了哪些非关税问题

国人口众多，保障国家粮食安全始终是治国理政的头等大事。2024年中央经济工作会议和中央农村工作会议都将粮食安全问题摆在首位，明确提出国家粮食安全战略方针是：“以我为主、立足国内、确保产能、适度进口、科技支撑”，战略目标是：确保谷物基本自给、口粮绝对安全。
　　小麦是中国最重要的口粮之一，小麦产业发展直接关系到国家粮食安全和社侍茄清会稳定。近年来，国内资源环境、粮食供求格局和国际贸易形势都发生了深刻变化，在“四化”同步和对外开放的新形势下，为细化和落实中央提出的粮食安全新战略方针和目标，笔者对国内小麦产业发展进行了系统深入思考，认为小麦产业发展面临的6大突出问题需要关注和应对。
　　小麦产业面临的六大突出问题
　　第一，种麦效益持续下滑。近年来，尽管国家不断提高补贴和最低收购价水平，但小麦的种植收益不仅低而且还在持续下降。据国家发改委调查数据，2024年以来全国小麦亩均净利润连续5年下降，从164.51元/亩降为2024年的21.29元/亩，降幅达87%，成本利润率仅为2.56%。主要原因包括：一是投入成本不断增加。2024-2024年，小麦生产成本中的物质与服务费用从278.69元/亩增加至396.69元/亩，增长42.3%；其中化肥费增长40%，机械作业费增长37%，种子费增长51%。二是人工成本大幅提高。随着农民外出打工机会增多，农村雇工成本明显上升。2024年，小麦亩均人工成本为291.4元，比2024年增长1.2倍，比2000年增长2.5倍。三是小麦价格提高幅度低于农资上涨幅度。为保护农民种粮积极性，自2024年起国家实施小麦最低收购价政策并且价格逐年提高，但提高幅度呈缩小趋势。2024年产的小麦（三等）最低收购价提高到1.18元/斤，比2024年增加6分，增长5.4%，低于上年9.8%的增幅；较2024年累计增长41.2%，平均增幅为6.4%。小麦生产总成本从2024年的404.77元/亩上涨至2024年的830.44元/亩，累计增长1.1倍，年均增长12.7%。种麦收益持续降低致使华北部分地区出现小麦撂荒现象，本来可以种小麦和玉米两季作物，但有的农户只选择种一季玉米。与其他作物相比，小麦的种植效益不仅显著低于蔬菜、棉花等经济作物，在粮食作物中也是收益最低的。2024年蔬菜、棉花的亩均净利润分别是小麦的115倍和1.2倍；水稻、玉米的亩均净利润分别是小麦的13.4倍和9.3倍。
　　第二，小麦国际竞争力不断下降。入世以后，根据世贸组织规则，中国开始对小麦实行关税配额制度管理，对配额内进口小麦实行1%的低关税，对配额外进口小麦征收老前65%的高关税。同整个农业一样，中国小麦正处于成本快速增长时期，在贸易自由化背景下，国内小麦逐渐面临越来越大的国际竞争压力。在过去的两年多时间里，美国小麦在离岸价的基础上加上运费、保险、关税、进口增值税以及港杂费后的到岸税后价多数时间均低于国内优质小麦销区价，尤其是2024年3月以来，在国际小麦价格整体下行的趋势下，国际小麦到岸税后价持续低于国内优质麦销区价，价差最高达400元/吨。综合来看，中国小麦在价格、成本及品质等方面都不具有优势，国际竞争力逐渐减弱，未来在最低收购价及成本增加的推动下，国内小麦价格还将进一步上涨，中国小麦的国际竞争力将继续下降。
　　第三，科技应用日益受到规模限制。据中央农村固定观察点调查数据，目前全国户均小麦种植规模仅有4.5亩，规模过小不仅大大限制了劳动生产率的提高，而且制约了先进生产技术的应用和推广，不利于小麦产业实现现代化。在江苏射阳县四明镇调查发现，规模经营的小麦耕种机械作业成本为130元/亩，比分散经营减少35元/亩，种子成本减少47元/亩，两项合计减少82元/亩；应用于规模经营的大型机械装备小麦播种7道工序仅需要100元/亩，较农户分散经营又降低了30元/亩。规模经营为大中型机械在深翻等环节使用提供了条件，不仅有效提高了土壤的有机质和可持续性，同时为北纬33度上亿亩稻茬麦解决了茬口衔接紧迫问题，大幅度提高了小麦的单产水平。
　　第四，产业化组织模式难以适应新要求。随着市场化和贸易自由化的推进，中国小麦产业发展面临的组织问题越来越突出。麦农规模小、数量多、组织成本高（据调查，目前全国近百万农民合作社中真正规范的麦纳银农合作社数量很少），作为单个分散的个体获取市场信息的能力不足，无法将小麦生产与市场供需相匹配，也难以与企业形成利益联合体，限制了一体化经营的自身扩展，而且我国小麦产业化经营起步晚，小麦加工企业规模偏小，龙头企业整体仍处于初级层次，对小麦产业化经营的带动能力不强，也影响了我国小麦产业的长远发展。
　　第五，小麦生产面临资源和环境约束。资源和环境约束对小麦生产的影响加剧。在水土等农业资源约束日益增强的背景下，微利的小麦生产面临种植面积难以稳定的挑战，在华北等水资源短缺的主产区小麦生产面临的挑战更大，甚至在一些地下水严重超采地区亟需通过开展小麦退耕休耕来恢复脆弱的生态环境。据测算，如果将每亩灌溉水成本提高到200元，华北小麦种植面积将下降40%以上。全球变暖影响加剧，极端天气不断增多，自然灾害多发频发，对农作物中生长期较长的小麦生产的影响最大，2024~2024年国内小麦已经经历多次严重干旱的不利影响。
　　第六，支持和保护的政策空间越来越有限。根据WTO规

问答拓展：一作解读|韩方普研究组在小麦着丝粒组成及其进化研究领域取得新进展

   植物着丝粒是基因组中进化最剧烈、结构最复杂的区域，在物种形成和分化过程中发挥重要作用。大多数植物着丝粒结构复杂，主要是由高度重复的卫星DNA（satellite）以及中间穿插的反转座子序列(CR)组成，其中着丝粒satellite序列单元长度主要集中在150–180bp之间，例如水稻CentO和玉米CentC序列，多年前已经发现并用于着丝粒结构与功能研究（Comaietal.,2024）。普通小麦是重要的粮食作物，经过两次远缘杂交和多倍化过程，是染色体组进化及多倍体二倍化研究的模式材料。然而普通小麦基因组巨大，90%以上的序列均是高度的重复序列，给小麦研究带来巨大的挑战（Marcussenetal.,2024）。前期对小麦着丝粒的研究基本局限于通过筛选着丝粒BAC等手段，获得某些着丝粒序列（Liuetal.,2024;Lietal.,2024）。对小麦着丝粒全面卖带解析，包括小麦着丝粒DNA序列组成（尤其是功能性satellite序列）、结构以及其在基因组形成和进化过程中的动态变化及对多倍化适应的分子机制目前基本不清楚。

   韩方普研究组长期从事植物着丝粒的遗传和表观遗传学研究。前期在小麦非整倍体及其野生近缘种杂交后代观察到丰富的着丝粒变异现象，染色体重排诱导着丝粒序列减少、丢失、扩增、新着丝粒以及多着丝粒形成，不稳定的着丝粒可能造成染色体频繁的断裂和接合，暗示着丝粒在异源多倍体小麦物种形成过程潜在的功能（Guoetal.,2024）。近年来随着小麦参考基因组的逐渐公布，对小麦着丝粒进行全面的解析成为可能（Avnietal.,2024;Luoetal.,2024;(IWGSC),2024;Lingetal.,2024),）。

1.我们利用之前发表的中国春小麦着丝粒表观标记CENH3抗体的ChIP数据，重新比对到最新的中国春参考基因组上，确定了小麦着丝粒大小及位置（图1A）。在小麦中发现两类着丝粒特异的串联重复序列，和CENH3核小体结合，分别在其二倍体供体B和D亚基因组着丝粒富集分布（图1B）。与二倍体供体着丝粒特异satellite序列的信号强度相比，在普通小麦中这些序列的拷贝数明显减少，FISH信号明显减弱，甚至在某些着丝粒上已经完全丢失satellite序列（图1B）。与传统着丝粒的串联重复中念芦序列单元大小150-180bp不同，小麦着丝粒satellite序列单元大小超过500-bp，序列上包含多个特定的CENH3结合位点，表现出周期性CENH3结合特点（图1C）。

       

图1小麦着丝粒串联重复序列在不同亚基因组之间的分布

2.随后系统进化树分析表明小麦着丝粒串联重复序列在不同亚基因组间发生分化（图2A），更同质的串联重复序列保持和CENH3核小体的结合（图2B），在小麦多倍化过程中，从二倍体到四倍体再到六倍体，着丝粒特异satellite序列在每个亚基因组上其遗传多样性明显增加（图2C）。最后比较不同倍性小麦着丝粒位置、基因共线性以及表达等情况发现，多倍化过程中小麦着丝粒结构发生重排，基因位置和表达水平发生变化，着丝粒串联重复序列发生局部扩增（图1B）。异源六倍体小麦着丝粒在不同亚基因组之间的不对称性可能参与小麦减数分裂过程同源染色体的配对，促使多倍体小麦的稳定传递。

        图2小麦高枣着丝粒特异satellite序列亚基因组不同区域序列相似度

 

参考文献

Avni,R.,Nave,M.,etal.,(2024).Wildemmergenomearchitectureanddiversityelucidatewheatevolutionanddomestication.Science357,93-97.

Comai,L.,Maheshwari,S.,andMarimuthu,M.P.A.(2024).Plantcentromeres.Curr.Opin.PlantBiol.36,158-167.

(IWGSC),I.W.G.S.C.(2024).Shiftingthelimitsinwheatresearchandbre***ingusingafullyannotat***referencegenome.Science361(6403).

Li,B.,Choulet,F.,Heng,Y.,Hao,W.,Paux,E.,Liu,Z.,Yue,W.,Jin,W.,Feuillet,C.,andZhang,X.(2024).Wheatcentromericretrotransposons:thenewonestakeamajorroleincentromericstructure.PlantJ.73,952-965.

Ling,H.Q.,Ma,B.,etal.,(2024).GenomesequenceoftheprogenitorofwheatAsubgenomeTriticumurartu.Nature557,424-428.

Marcussen,T.,Sandve,S.R.,Heier,L.,Spannagl,M.,Pfeifer,M.,InternationalWheatGenomeSequencing,C.,Jakobsen,K.S.,Wulff,B.B.,Steuernagel,B.,Mayer,K.F.,andOlsen,O.A.(2024).Ancienthybridizationsamongtheancestralgenomesofbreadwheat.Science345,.

Liu,Z.,Yue,W.,Li,D.,Wang,R.R.,Kong,X.,Lu,K.,Wang,G.,Dong,Y.,Jin,W.,andZhang,X.(2024).Structureanddynamicsofretrotransposonsatwheatcentromeresandpericentromeres.

Chromosoma117,445-456.

Luo,M.C.,Gu,Y.Q.,etal.,(2024).GenomesequenceoftheprogenitorofthewheatDgenomeAegilopstauschii.Nature551(7681):498-502.

问答拓展：小麦育种的我国杂交小麦技术

10月15日，中国种子集团有限公司与北京市农林科学院在北京签署战略合作协议，共同投资设立中种杂交小麦种业（北京）有限公司，致力于加快杂交小麦优良品种的选育和推广，这标志着我拆晌国杂交小麦育种技术即将进入大规模产业化应用阶段。
今年4月，国务院出台《关于加快推进现代农作物种业发展的意见》，提出坚持产学研相结合，支持科研院所和高等院校的种质资源、科研人才等要素向种子企业流动，逐步形成以企业为主体、市场为导向、资本为纽带的利益共享、风险共担的农作物配宽种业科技创新模式。
据介绍，此次中种集团与北京农科院的合作是在产学研结合道路上的一次有益尝试，科企之间优势互补、强强联合，将实现农业科研成果与产业转化和技术推广的有效对接，为我国农业经济发展、科技进步和粮食安全及保持我国杂交小麦育种技术国际领先地位发挥巨大作用。
目前，我国杂交小麦育种研究已取得重大突破，形成了独创的二系法杂交小麦应用技术体系，整体水平国际领先。用二系法选育的杂交小麦品种，抗逆性强、水培御亮肥利用率高、增产幅度可达15%~20%，并减少亩播种量达1/3，对粮食生产节本增效作用显著。