小麥作為我國重要的糧食作物,其育種工作對于保障國家糧食安全、滿足市場需求具有重大意義。然而,近年來小麥育種面臨諸多挑戰(zhàn),市場退貨率高、品種適應性不足等問題逐漸凸顯。筆者將從四個方面探討小麥育種前瞻性戰(zhàn)略的必要性,以期為我國小麥育種工作提供有益的參考。
當前小麥育種工作中存在的主要問題包括:
1.品種適應性不足:隨著全球氣候變化加劇,極端氣候事件頻發(fā),小麥種植面臨著干旱、高溫、澇害等多種自然災害的威脅。此外,病蟲害的發(fā)生也日益復雜,傳統(tǒng)品種的抗性逐漸減弱,導致產(chǎn)量和品質(zhì)受到影響。
2.市場需求錯配:隨著人們生活水平的提高,市場對小麥品質(zhì)和功能提出了更高要求。然而,目前部分小麥品種在加工專用性、營養(yǎng)功能化等方面存在不足,難以滿足面粉企業(yè)、食品加工企業(yè)和消費者的需求。
3.育種效率有待提升:傳統(tǒng)的育種方法周期長、效率低,難以快速響應市場變化和應對復雜多變的環(huán)境挑戰(zhàn)。同時,在育種過程中對野生近緣種和跨物種基因資源的利用不足,限制了小麥品種的遺傳改良。
4.全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不足:小麥育種與種植、加工、銷售等環(huán)節(jié)的銜接不夠緊密,缺乏有效的協(xié)同機制。這導致育種目標與市場需求脫節(jié),新品種的推廣和應用受到限制。
(一)品種適應性不足
近年來,極端氣候事件對小麥生產(chǎn)造成了嚴重影響。例如,在華北地區(qū),干旱天氣頻繁出現(xiàn),導致小麥生長受阻,產(chǎn)量下降。在長江中下游地區(qū),澇害問題日益突出,影響了小麥的品質(zhì)和收成。此外,小麥病蟲害的發(fā)生也呈現(xiàn)出新的特點。以小麥赤霉病為例,近年來其發(fā)生范圍不斷擴大,危害程度加重,給小麥生產(chǎn)帶來了巨大損失。傳統(tǒng)品種的抗性基因單一,難以有效抵御多種病蟲害的侵襲,這使得品種適應性不足的問題愈發(fā)突出。
(二)市場需求錯配
隨著消費者健康意識的增強,對小麥品質(zhì)和功能的要求越來越高。然而,目前部分小麥品種在品質(zhì)功能化方面存在不足。例如,一些面粉企業(yè)對高筋小麥的需求旺盛,但市場上可供選擇的高筋小麥品種有限,導致供應不足。另一方面,一些小麥品種在加工專用性上也存在缺陷。比如,某些小麥品種在加工成面條時,面條的彈性和韌性不足,影響了產(chǎn)品的品質(zhì)和市場競爭力。此外,隨著健康飲食潮流的興起,消費者對低麩質(zhì)、高膳食纖維等特殊功能小麥的需求也在增加,但相關(guān)品種的選育和推廣相對滯后,難以滿足市場需求。
(三)育種效率有待提升
傳統(tǒng)育種方法依賴于自然選擇和人工雜交,周期長、效率低。例如,一個優(yōu)良小麥品種的選育往往需要10年以上的時間,難以快速響應市場變化和應對復雜多變的環(huán)境挑戰(zhàn)。同時,在育種過程中對野生近緣種和跨物種基因資源的利用不足,限制了小麥品種的遺傳改良。例如,節(jié)節(jié)麥(Aegilopstauschii)和冰草(Thinopyrum)等野生近緣種中含有豐富的抗逆基因和廣譜抗病基因,但目前這些基因在小麥育種中的應用還相對較少,導致小麥品種的遺傳多樣性不足,難以突破栽培種遺傳瓶頸。
(四)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不足
小麥育種與種植、加工、銷售等環(huán)節(jié)的銜接不夠緊密,缺乏有效的協(xié)同機制。例如,在新品種的推廣過程中,育種單位往往只關(guān)注品種的選育和審定,而忽視了與種植戶、面粉廠、食品加工企業(yè)等下游用戶的溝通和合作。這導致育種目標與市場需求脫節(jié),新品種的推廣和應用受到限制。例如,一些新品種雖然在實驗室中表現(xiàn)出優(yōu)良的特性,但在實際種植和加工過程中,由于缺乏與下游用戶的協(xié)同,無法滿足種植戶的種植習慣和面粉廠的加工要求,最終導致新品種的市場推廣失敗。
建議:
(一)強化品種抗逆性
1.氣候適應性優(yōu)先:利用氣候模型預測未來10-20年主產(chǎn)區(qū)可能面臨的干旱、高溫、澇害等場景,在育種中定向篩選耐逆基因,如小麥耐旱基因TaDREB3、耐鹽基因TaNHX2。同時,按降水、溫度帶劃分生態(tài)區(qū),開發(fā)差異化品種,如華北抗旱型、長江中下游抗?jié)裥停蕴岣咝←湆Σ煌瑲夂驐l件的適應能力。
2.病蟲害動態(tài)防御:建立小麥銹病(Puccinia)、赤霉病(Fusarium)等病原菌的實時監(jiān)測網(wǎng)絡,整合CRISPR技術(shù)快速導入新抗性基因,如Sr35抗稈銹病基因。此外,研究根系微生物組與抗病性的關(guān)聯(lián),選育促進益生菌群共生的小麥品系,增強小麥的病蟲害防御能力。
(二)精準定位品種特性
1.品質(zhì)功能化升級:針對面粉企業(yè)需求,定向選育高筋(蛋白質(zhì)含量>14%)、低筋(<10%)或富微量元素(鋅、鐵)小麥。同時,開發(fā)低麩質(zhì)(非轉(zhuǎn)基因沉默Gliadin基因)或高膳食纖維品種,貼合健康飲食潮流,滿足消費者對高品質(zhì)、功能化小麥的需求。
2.機械化適配性優(yōu)化:通過矮稈基因(如Rht-B1b)降低株高,增強抗倒伏能力,適配聯(lián)合收割機高效作業(yè)。此外,篩選抽穗期集中、籽粒脫水快的品系,減少機械化收獲損失,提高小麥生產(chǎn)的機械化水平和效率。
(三)加速育種效率
1.數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能育種:部署田間傳感器與無人機成像技術(shù),實時采集生長數(shù)據(jù),訓練模型預測基因型-表型關(guān)聯(lián),縮短篩選周期。同時,利用全基因組標記對早期世代材料進行性狀預測,提升抗病、產(chǎn)量等復雜性狀的選擇準確性,提高育種效率。
2.跨物種基因資源利用:導入節(jié)節(jié)麥(Aegilopstauschii)的抗逆基因或冰草(Thinopyrum)的廣譜抗病基因,突破栽培種遺傳瓶頸。此外,人工合成抗蚜蟲(Diuraphisnoxia)的次生代謝物合成通路,減少殺蟲劑依賴,拓展小麥育種的基因資源。
(四)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同布局
1.種子-種植-加工閉環(huán)驗證:聯(lián)合規(guī)模化農(nóng)場進行品種中試,同步測試產(chǎn)量、加工品質(zhì)及機械化適配性,提前收集用戶反饋。同時,與面粉廠、食品企業(yè)簽訂協(xié)議,按終端產(chǎn)品需求(如面包體積、面條彈性)反向定制育種目標,實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同布局。
2.政策與知識產(chǎn)權(quán)保護:利用DUS(特異性、一致性、穩(wěn)定性)測試自動化技術(shù),加速新品種審定流程。此外,通過田間示范會收集種植戶對分蘗能力、抗除草劑等實用性狀的需求,提升品種接受度,加強政策支持和知識產(chǎn)權(quán)保護,促進小麥育種的健康發(fā)展。
(五)風險預控與動態(tài)調(diào)整
1.抗性喪失預警機制:建立病原菌群體遺傳變異數(shù)據(jù)庫,實時評估品種抗性失效風險,提前儲備替代基因,確保小麥品種在長期種植過程中保持穩(wěn)定的抗性。
2.氣候韌性冗余設計:在單一品種中疊加多重抗逆機制,如耐旱+耐熱+耐鹽,降低極端事件導致的絕收概率,提高小麥生產(chǎn)的氣候韌性。
小麥育種的前瞻性戰(zhàn)略對于應對當前面臨的挑戰(zhàn)具有重要意義。通過強化品種抗逆性、精準定位品種特性、加速育種效率、全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同布局以及風險預控與動態(tài)調(diào)整等措施,可以有效解決品種適應性不足、市場需求錯配、育種效率低和全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不足等問題,構(gòu)建兼具科學前瞻性與商業(yè)可持續(xù)性的品種體系,為我國小麥產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。
(文圖來源網(wǎng)絡,若涉及侵權(quán)或造成歧義誤解,請聯(lián)系作者刪除)