【温故知新】The Crop Journal | 小麦可持续性生产新品种培育

编者按：头条给大家推送了The Crop Journal杂志近期的《北温带小麦育种专辑》（The Crop Journal 第7卷第6期【北温带小麦育种专辑】）。今天我们有幸邀请到The Crop Journal的主编团队成员李洪杰老师，专门为大家带来该专辑内容做了一个整体性概括，以飨读者。

（本文译自The Crop Journal专辑editorial）

小麦是世界上40%人口的主粮作物。小麦生产和消费占世界谷类作物的28%。小麦利用形式多样，包括面包、馒头、饼干、蛋糕、各种面条和面饼，还有淀粉、面筋和非面粉加工组分等产品。由于人口增长和城市化进程，小麦消费量一直在稳步增长。例如，从1962年到2012年的50年间，中国小麦消费量增长了6倍多（从1900万吨增加到1.23亿吨）。

全球小麦产量年增长率估计为1.0%，这并不能满足日益增长的小麦需求。选育新品种是小麦增产的一个重要推动力，但育种目标因地制宜，必须符合消费者、加工者和农民的需要。新品种培育具有很强的竞争性。高通量表型和基因分型、基因组选择、分子标记辅助选择和快速育种等方面技术的进步提高了小麦育种的效率。普通小麦及其近缘野生种基因组序列的破译和释放，给小麦遗传育种研究带来了革命性的变化，为基因组学研究新成果在小麦育种上的利用打开了大门。世界上大部分小麦产自北半球。The Crop Journal近期发表题为“Breeding Wheat for the Global North”的专辑，收录了来自中国、美国、加拿大、墨西哥和澳大利亚科学家的13篇综述和研究论文。下面介绍了本专辑的主要内容。

小麦育种能够不断为农民提供新品种。李洪杰等综述了我国小麦生产、北部麦区小麦育种以及矮败小麦、快速育种、小麦育种芯片等育种新技术的研究新进展。高产是小麦育种的一个永恒的目标。张学勇、李甜和王道文、张坤普团队报道了TaGW8、Rht8和Ppd-D1a基因对产量相关性状的影响。

小麦赤霉病已成为许多麦区小麦生产的主要威胁。赤霉病不仅降低粮食产量，而且还产生危害人畜安全的毒素污染籽粒。近年来，我国及其他地区的农业管理部门、育种家、农民对赤霉病的流行及北移问题十分关注。提高不同麦区品种赤霉病抗性的育种工作也广泛开展。这本专辑收录了抗赤霉病研究方面的1篇综述和2篇研究论文。何中虎和郝元峰团队的综述文章回顾了中国、美国和加拿大为提高小麦抗赤霉病育种的研究，着重介绍了这些国家目前正在使用的赤霉病抗源，这些信息对抗赤霉病育种很有价值。柏贵华团队报道了5个中国小麦地方品种海盐种、望水白、白三月黄、黄方柱和黄蚕豆的抗赤霉病QTL，除了以前在3BS染色体上发现的Fhb1基因之外，在3A、2D、3D和4D染色体上还发现了一些新的QTL，开发的KASP标记可以用于这些抗赤霉病QTL的标记辅助选择。Fhb1是目前最有效的抗赤霉病基因，据报道，B.S. Gill、柏贵华和马正强等中美两国三个团队克隆了Fhb1基因。柏贵华团队根据富含组氨酸钙结合蛋白（TaHRC）基因设计的功能标记，可用于育种上检测和选择Fhb1基因。虽然Fhb1在北美和我国长江流域小麦抗赤霉病育种上成功利用，但是在黄淮冬麦区并未得到充分的利用。周阳和李洪杰团队采用分子标记辅助回交的方法，以黄淮冬麦区的主载品种和高代育种材料进行回交，创制了一批抗赤霉病优良品系正在进行产量试验，期望提高黄淮冬麦区小麦品种的赤霉病抗性水平。

抗病新基因的发现有助于抗病育种的可持续性发展。CIMMYT的Pawan K. Singh和江苏里下河农业科学院研究团队合作，利用2个重组近交系（RIL）群体在小麦5AL染色体上发现一个抗小麦颖枯病QTL。小麦近缘种是抗病基因的重要来源。刘志勇团队在野生二粒小麦（Triticum dicoccoides）2BL染色体上发现了一个抗白粉病新基因Pm64，并将之导入到普通小麦中，这个基因与抗条锈病基因Yr5紧密连锁。杨足君团队创制了一些列高抗条锈病小麦-中间偃麦草导入系，提供了抗条锈病新抗源。普通小麦以及二倍体粗山羊草（Aegilops tauschii）、四倍体野生二粒小麦和硬粒小麦（T. durum）基因组序列的释放，使小麦抗病基因的图位克隆研究走上了快车道。畅志坚团队利用图位克隆方法克隆了抗白粉病基因Pm2，这个基因与先前发布的基因序列一致，编码一个CC-NBS-LRR蛋白。在生产中使用的抗病单基因往往无法实现持久抗性。这就要求不同抗病基因组合使用，而不是单独使用。Laroche团队介绍了加拿大西部地区利用分子标记辅助选择聚合抗条锈病基因的研究策略与结果。

非生物胁迫也对小麦生产构成严重威胁，其中包括冷热、旱涝、盐碱、矿物缺失与毒性等因素。在我国北方一些小麦产区倒春寒严重降低产量。杨学举团队利用转录组和代谢组学方法分析了低温处理的差异基因和代谢谱，发现低温处理诱导了脱落酸/茉莉酸信号通路和脯氨酸代谢。降低生产成本可提高种植者的纯收入，降低小麦消费价格。除草剂通常用于小麦和前茬作物的杂草控制。合理使用除草剂有助于小麦生产和收入。然而，除草剂的不当使用可能会对小麦造成损害。小麦对除草剂的抗性是世界范围内一个新出现的重要问题，美国Nakka等在一篇综述中对此进行了阐述，讨论了小麦种植系统中小麦和杂草种群的抗除草剂机理及其在杂草防控中的应用。

最后，本专辑的编辑感谢所有作者的贡献，审稿人对稿件的改进提出的意见和建议；感谢《The Crop Journal》编辑部鼎立支持、稿件的高效审理和编辑出版；感谢国家重点研发计划（2017YFD011000）对本专辑的支持。欢迎各位专家反馈！