孙果忠

（中国农业科学院作物科学研究所/作物分子育种国家工程实验室 北京100081）

我国小麦播种面积和产量均占粮食作物的22%左右，在口粮消费中占40%以上，是世界最大的小麦生产国和消费国，分别占全球小麦生产和消费总量的17%和16%。建国以来，我国小麦播种面积从1949年的3.23亿亩增加至2020年的3.51亿亩，增加2800万亩；小麦总产从1381.00万t增加至13425.00万t，增长9.72倍；小麦单产从43.00 kg/亩增加至382.80 kg/亩，增长8.90倍。小麦在我国粮食作物中单产增加最多、增幅最大。在播种面积、肥料、农药、水资源和农机具投入等相对稳定的背景下，我国小麦总产的增加主要源于品种创新带来的单产的提高，品种对小麦增产的贡献率在45%以上。因此，种业发展对促进小麦产业持续健康发展及保障国家粮食安全具有至关重要的作用。

1 “十三五”期间我国小麦种业发展概况

据国家统计局数据，2016-2020年，我国小麦播种面积由36998.67万亩降至35070.00万亩，减少1900.00多万亩；总产从13318.83万t增加至13425.00万t，增加106.17万t；每亩产量从359.98 kg增加至382.80 kg，增加22.82 kg（图1）。

图1 2016-2020年我国小麦种植面积、总产和单产的变化趋势

2004年以来，我国小麦供需由偏紧逐渐转向宽松，总体供需平衡，供应总量充足、库存较大（表1）。随着我国居民生活水平的提高，小麦的消费量呈现出直接消费量减少、间接消费量（饲料、酿酒等）增加的趋势。我国小麦生产品种全部为国产自育，不同年代均涌现出一批大面积推广的代表性品种，如南大2419、碧蚂1号、小偃6号、扬麦158、郑麦9023、济麦22等，为保证国家的小麦生产安全做出了重要贡献。近年来，小麦品种审定数量随着我国农业科技投入的不断增长而逐渐增加，但并未出现玉米、水稻品种审定中的“井喷海啸”现象（表2）。“十三五”期间，知识产权保护日益受到育种单位重视，小麦新品种权申请和授权数量均显著增加（表3）。

表1 1991－2018年我国小麦供需情况

表2 “十三五”期间我国审定的小麦品种数量

表3 “十三五”期间小麦新品种权申请和授权统计

目前，我国小麦良种覆盖率超过97%，生产用种的质量合格率稳定在98%以上，良种对提高小麦综合生产能力、促进农民增收和保障国家粮食安全做出了重要贡献。根据2016-2020年中国种业发展报告的数据，我国小麦良种供应充足，商品化率约为76.58%，亩用种量约为12.7 kg/亩，单价约为4.60元/kg，种业市值超过160亿元（表4）。考虑到种子商品率提高、种子价格走高等因素，未来我国小麦商品种子价值还将继续提升，市场蕴藏着巨大的需求和商机。我国冬小麦种子生产基地主要集中在河南、山东、河北、安徽等省，主产区小麦种业不断发展。

表4 2015-2019年全国小麦良种供应与商品化率

2 我国小麦种业与发达国家的比较情况

据联合国粮农组织的数据，自2003年起我国小麦总产量一直位居第一，并于2015年起稳定在年产1.3亿t以上。播种面积一直仅次于印度居第2位，2015年后让位于俄罗斯，退居第3位。2018年我国小麦平均单产比世界平均高58.2%，但低于英、法、德等欧洲国家。欧洲国家小麦生育期长，只能1年1熟,而我国小麦主产区在夏收后还要种植玉米、水稻、大豆、花生等秋收作物，二者没有可比性。与同为1年2熟（小麦—水稻）的印度相比，2018年我国小麦单产较其高60.7%；较1年1熟的美国、加拿大的单产分别高75.5%和65.2%。近年来，我国小麦单产的增幅也远高于世界小麦主产国（图2）。因此，我国小麦种业及生产已步入国际先进水平，为国家粮食安全做出了重要贡献。

图2 2003-2018年世界小麦主产国单产比较

从种业自身发展角度来看，与发达国家相比，我国小麦种业的优势更多体现在应用技术层面和数量上，仍存在原始创新能力不足、研发力量分散、企业竞争力不强、产学研脱节、政策保障力度不够等差距。

在基础研究领域，我国在小麦基因组测序、基因定位、转基因、基因编辑及分子设计育种技术等方面与欧美发达国家保持同步，部分领域处于领先水平。小麦抗赤霉病基因Fhb1、Fhb7，抗白粉病基因Pm24、Pm41，太谷核不育基因Ms2等先后被克隆。转基因和基因编辑技术已经用于小麦抗病、单倍体诱导、雄性不育、耐除草剂、粒重等性状的改造。据中国科学院文献情报中心以小麦为主题词检索，2019年的小麦SCI研究论文共10657篇，在发表数量上，中国（包括港澳台地区）在所有国家中排名第一，共计3369篇，占比31.62%；美国排名第二，发表1700篇，占比15.95%。尽管我国发表SCI论文数量占全世界的近1/3，但缺乏“由0到1”的原始创新。农业科研的高端仪器设备、试剂耗材、软件程序、试验机具等严重依赖进口，重要的遗传理论、研究思路、方法技术等主要起源于欧美。

在育种研发领域，我国总体进入国际先进水平，生产用种全部具有自主知识产权。在组织形式上，国外是以跨国种子企业为主的商业化育种。我国的小麦育种主体仍是科研单位，存在育种团队规模小、组织松散、低水平重复和投入不足等弊端。受科研评价导向和商业利益驱动，科研单位和种子企业均对种质资源的原始创新投入不足。在公共研发层面，没有设立育种专项资金，种业科技没有得到稳定持续的资金支持。在企业层面，常规品种繁种比较容易，农民可以自留种，企业利润率较低；由于在研发投入上与经济效益大的作物存在巨大差距，多数小麦种子企业没有研发机构和育种科研人员。

3 小麦育种技术的应用及存在的问题

小麦育种是一个集遗传、生理、发育、病理、栽培等诸多理论知识和技术手段于一体的学科，仅靠单一技术很难实现产量、品质、抗性等综合指标的大幅度提高。小麦育种成效的大小取决于育种材料的创新和育种方法的掌握。目前，小麦常规育种与远缘杂交、分子标记辅助选择、细胞工程、诱变育种、快速育种、转基因、基因编辑等技术协同发展，呈现日益智能化、信息化、机械化的趋势。

在育种材料创新上，远缘杂交、转基因、基因编辑等技术均较为成熟。在远缘杂交上，已经成功实现长穗偃麦草、簇毛麦、冰草、黑麦等与小麦的远缘杂交，并转移野生种有益基因到小麦中，对我国小麦育种贡献巨大。在转基因上，我国已获得转化抗干旱、耐盐碱、抗病、抗虫、改善籽粒品质、抗除草剂等性状的转基因小麦品系，基因编辑技术也成功应用于控制小麦育性、品质、抗病、发育等性状的基因改良。目前，转基因和基因编辑创造的材料走向商业应用还受社会和政策因素的限制。

在育种方法上，现阶段我国小麦品种以系谱选育为主，约占育成品种数量的90%；利用轮回选择、理化诱变和细胞工程等方法也培育了一些品种，约占育成品种数量的10%。系谱选育受育种家青睐的原因可能与该方法组配方式简单、后代材料既集中亲本的优良性状又容易出现超亲变异有关。从系谱可以看出，每个生态区都有若干个骨干品种成为育种家进行品种改良的主要对象。由此导致新培育品种间的遗传相似性不断提高，遗传基础愈加狭窄。以黄淮冬麦区南片国家小麦新品种试验参试品系为例，2008-2017年含周麦系列品种血缘的参试品系占比由40%逐渐上升到50%。

近年来，世界范围内以“生物技术+信息化”为特征的第4次种业科技革命正在推动种业研发、生产、经营和管理发生着深刻变革。跨国种子企业普遍采用智能化、规模化、高通量的工程化育种技术体系，分子标记和全基因组辅助选择技术被广泛应用，将对我国仍然依赖的经验育种形成巨大冲击。在转基因、基因编辑、人工智能、合成生物学等前沿交叉技术上，我国与发达国家还存在一定差距。目前，国内外的小麦转基因和基因编辑技术比较成熟，但主要是应用日本烟草公司植物创新中心的转化技术。此外，开展生物育种的关键是克隆到有育种价值的基因。随着基因组测序技术的进步，快速克隆有价值的小麦基因成为国际上竞争的焦点。2020年，欧美等发达国家已合作完成了“10+”小麦基因组测序计划，后续将有更多品种被测序。在人工智能领域，我国在核心技术上缺少自主知识产权，在关键设备及零部件方面主要依赖国外进口，只有少部分开展自主研发。合成生物学是生命科学、计算机科学、工程学等学科融合发展形成的崭新领域，目前在DNA合成、基因编辑、核基因组遗传转化、质体遗传转化、植物染色体工程等方面均已在植物改良上有所应用，国内处于跟踪和并跑水平。

4 未来的发展趋势与建议

为促进小麦种业可持续发展，应围绕国家重大需求和小麦种业的重大科技问题，按照小麦良种创新与转化的全产业链进行总体规划，以高新技术驱动小麦种业跨越式发展，充分发挥政府管理部门在资源配置中的引导作用和市场在资源配置中的决定作用，构建中国特色的政产学研紧密合作、科企深度融合的小麦种业创新发展模式。

4.1 强化现代生物技术、信息智能化技术的研发

随着数字化和自动化技术的发展，高通量的表型和基因型精准鉴定技术逐渐成为解决农作物重要性状遗传改良瓶颈的重要技术手段。信息技术、遥感技术、大数据等前沿技术，也正在改变品种研发、生产经营、行业管理及市场监管等方面的传统运行方式。在育种创新方面，应用生物组学、基因编辑、智能信息等新技术，将大幅度提高育种效率和精准性，加速优异基因聚合，由传统的“经验育种”向高效的“精准育种”转变。因此，应加强上述技术在育种上的集成创新，组织不同学科、不同领域团队进行技术攻关，打通科技研发到市场应用的路径。

4.2 应对社会需求多样化、环境资源紧缩的新品种培育

在保证持续提高产量的基础上，为满足不同消费者的需求，需要培育适合加工各类馒头、面条、面包、糕点等多样化食品类型的优质专用型品种；为积极应对极端气候条件变化导致的自然灾害，需要培育抗病、抗虫、抗倒、抗冻、耐热等抗逆广适型品种；为降低生产成本，保护环境资源，需要培育抗旱节水、氮磷养分高效、耐密植、高光效、宜机收的资源高效型品种。考虑到育种性状的复杂性，建议“十四五”要强化国家小麦良种攻关的引领作用，充分发挥社会主义集中力量办大事的制度优势，依托优势科教单位建立若干重要性状的表型鉴定、基因型鉴定和快速育种平台。

4.3 加强生产上“卡脖子”问题的种源鉴定和创新

目前我国小麦主产区育成品种的遗传相似性较高。这些品种的特征是优点突出，一些缺点又难以克服，一旦发生某种自然灾害，势必给生产带来重大隐患。如2016年黄淮麦区收获期间遭遇降水导致小麦不完善粒超标，比例达到1/3，品质下降严重。没有好的育种材料难有好的品种，但是育种材料的创制耗时费力，企业不会做，科研单位又没有人愿意做。因此，对小麦生产上频发又缺少良好育种亲本的“卡脖子”性状，如赤霉病、茎基腐病、倒春寒、穗发芽、干热风等，应给予长期稳定的经费支持和合理的科研评价机制；鼓励科研单位加强种源鉴定和创新，挖掘一批育种上“卡脖子”的材料和基因。

4.4 科学规划和布局优势种子生产区域

大规模高质量的种子繁育基地，是小麦种子企业做大做强的基本条件，但在现有用地制度下，小麦种子企业自有基地规模普遍偏小，高品质的种子生产量严重不足。要保证良种的有效供应，必须突出优势产区和重点地区，优化品种和品质结构，进一步推进小麦种子区域化布局、标准化生产和产业化经营；对威胁区域小麦生产的重大灾害，要分区设立品种抗性最低进入标准；加快构建布局合理、特点鲜明、效益显著的优质小麦种子产区，建设一批由政府主导、企业掌控的优势种子生产基地，打造现代种业核心产业带；强化小麦种子基地基础设施建设，建成交通方便、能排能灌、耕地质量好、配套设施齐全的种子基地，着力提升小麦供种保障能力。

4.5 扩大我国小麦种业的对外开放范围

目前，国内外仍采用区域性要求严格的常规品种，形成了以公益性为特色的小麦种业体系。国际化市场完全放开，我国小麦种业经受得住国际市场的冲击。小麦常规种子繁殖系数低，小麦种子为30～40倍，远低于杂交玉米和杂交水稻（200～300倍）。常规小麦种子经营毛利润低，每千克只有0.5～0.6元，限制了物流半径。小麦良种繁育和加工涉及播种、去杂、收获、运输、清选、包衣、库存等诸多环节，是劳动密集型和重资产行业。在获得农业农村部颁证的104家育繁推一体化种业中，小麦种子业务占比超过70%的只有安徽皖垦、江苏大华和江苏金土地3家，远少于两杂作物。随着土地流转和规模化经营，种田大户自留种的比例逐年增加，新品种的知识产权保护越来越难。当前，中国的小麦育种水平已经处于世界先进水平，小麦种业实行对外开放将有利于我国小麦种业“走出去”，既能引进和借鉴发达国家的种质资源、育种技术和管理经验，又能输出具有自主知识产权的小麦品种，增强我国小麦种业的国际影响力。