“十五”以來我國雜交小麥審定品種分析

張勝全 葉志杰 任立平 高新歡 王 拯楊永利 穆 磊 董艷華 陳兆波

（1北京雜交小麥工程技術研究中心，100097，北京；2中種雜交小麥種業（北京）有限公司，100097，北京）

雜交小麥被認為是小麥產量大幅提升的重要途徑，雜交小麥的大面積應用對確保糧食安全具有重要意義[1-3]。自1919年Freeman[4]率先公開報道雜種一代株高一般都超過其雙親小麥且雜種優勢顯著的現象以來，雜交小麥的研究就引起了世界農業科學家的持續關注，并開發了一系列育種方案來挖掘小麥雜種優勢[5]和實現高效規?；N子生產[6]。但是，對于小麥這一最重要的主糧作物而言，與玉米或水稻等其他谷物相比，可進行商業化開發的雜交種仍然十分有限[7]。目前，在歐洲國家、美國、阿根廷和印度等可供大面積產業化的品種也由于相對較高的種子生產成本和有待提高的產品優勢而仍處于市場探索期[5]。

1963年，我國山東昌濰農業科學研究所在當地品種“平度紫秸白”中發現不育株即“濰型”不育系[8]；葉紹文[9]在青海高原發現小麥不育種質，掀起了我國雜交小麥的研究熱潮。1965年，北京農業大學（現中國農業大學）蔡旭教授從匈牙利引進T型不育系[10]，標志著我國小麥雜種優勢利用研究全面展開，并逐漸形成了多途徑、多方法挖掘小麥雜種優勢和多麥區協同攻關的局面[1-2,10]。特別是“十五”以來，我國雜交小麥研究發展迅速，陸續審定了一批雜交小麥品種，并逐步應用在生產中，取得了顯著的效果。本研究對“十五”以來（2001-2020年）我國雜交小麥品種審定情況進行了匯總及統計，分析了 20年來我國雜交小麥產量及主要性狀演變規律，為未來雜交小麥研究與應用提供指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

“十五”以來我國雜交小麥審定品種數據來源于國家、各省市審定品種介紹[11-24]及中國種業大數據平臺[25]，各年度品種審定情況匯總見表1。

1.2 數據分析

對審定品種產量水平及增產幅度、產量構成要素、庫容量和品質性狀進行分析。

產量及其構成要素數據來源于品種審定公告及中國種業大數據平臺，為該審定品種多年試驗結果的平均值；增產幅度和品質性狀數據來源于品種審定公告。

運用Microsoft Excel 2010和SPSS 11.5對數據進行統計分析。庫容量（×106/hm2）=單位面積穗數×每穗結實粒數。

2 結果與分析

2.1 雜交小麥品種審定情況分析

“十五”以來，我國共審定雜交小麥品種22個（表1），其中，國家級審定品種4個，占比18.2%，省級審定品種18個，占比81.8%。

“十五”以來，年均審定品種1.1個，按時間劃分，“十五”、“十一五”、“十二五”和“十三五”期間分別審定品種4、4、7和7個，各時期年均審定品種0.8、0.8、1.4和1.4個，“十二五”以來審定速度加快。

從育成單位來看，綿陽市農業科學研究院、云南省農業科學院和北京雜交小麥工程技術研究中心是我國雜交小麥選育優勢單位，育成品種共計16個，占全部審定品種的72.7%。

按麥區劃分，北方冬麥區（包括北部冬麥區、黃淮冬麥區、新疆冬麥區）共計審定雜交小麥品種11個，南方冬麥區（包括西南冬麥區）共計審定雜交小麥品種11個，2個麥區審定品種數量相同；比較不同時期審定情況（表1），2001-2020年，北方冬麥區雜交小麥年審定品種數呈線性增長，至“十三五”末，平均每年審定雜交小麥品種1個，南方冬麥區則基本保持穩定，年審定品種保持在 0.4～0.6個。

表1 “十五”以來我國雜交小麥品種審定品種匯總Table 1 Summary of approved hybrid wheat varieties in China since The Tenth Five-Year Plan

綜合比較，2001-2020年，北方冬麥區雜交小麥研究發展迅速，品種審定速度不斷加快，并在黃淮冬麥區等主產麥區品種審定取得突破。

2.2 產量及其主要性狀分析

對 22個審定品種參試階段產量水平進行統計（圖1）表明，2001-2020年，我國雜交小麥品種產量水平年際間雖有波動，但總體均呈上升趨勢，至“十三五”末，所有審定品種區域試驗平均產量接近 7000kg/hm2，生產試驗平均產量接近6500kg/hm2。

對 22個審定品種參試階段增產幅度進行統計（圖1），可知區域試驗增產和生產試驗增產幅度基本呈下降趨勢。區域試驗最高增產14.1%，至“十三五”末增產水平為 11.1%；生產試驗最高增產16.9%，至“十三五”末增產水平為10.0%。

圖1 “十五”以來我國雜交小麥審定品種試驗產量及增產幅度統計Fig.1 Statistics of yield and increase range of approved hybrid wheat varieties in China since The Tenth Five-Year Plan

不同麥區雜交小麥產量增幅表明，北方冬麥區雜交小麥品種參試平均產量水平和增產幅度整體上不斷上升（圖2a），區域試驗增產幅度由“十五”時期的3.2%提高到10.1%（圖2b），生產試驗增產幅度由0.1%提高到9.8%，生產試驗產量水平平均每年增長76.0kg/hm2，年均增幅1.25%。但是，南方冬麥區雜交小麥品種參試產量水平和增產幅度表現不一，生產試驗增產幅度由“十五”時期的25.3%下降至“十三五”時期的10.6%。南方冬麥區參試品種增產幅度下降可能由于近年來西南麥區新的強致病條銹生理小種影響明顯上升，造成雜交小麥產量提升難度加大。

圖2 “十五”以來我國不同麥區雜交小麥審定品種參試產量及增產幅度統計Fig.2 Statistics of yield level and yield increase range of approved hybrid wheat varieties in different wheat cultivation areas in China since The Tenth Five-Year Plan

小麥產量可分解為有效穗數、穗粒數和千粒重三者乘積。對審定品種進行產量構成要素分析，在北方冬麥區（圖3a），隨著品種審定進度加快，雜交小麥產量水平呈線性增長趨勢，穗粒數和千粒重等構成要素亦明顯提高，對產量與其構成因素相關性分析表明（表2），產量構成因素中以穗粒數與產量的相關性最為顯著（r=0.711），千粒重次之（r=0.516），最低的是穗數（r=0.491），這表明，穗粒數和千粒重對產量增長的貢獻最為明顯，尤其穗粒數的突破帶來了雜交小麥品種產量的不斷提高。

圖3 “十五”以來我國不同麥區雜交小麥審定品種產量構成分析Fig.3 Analysis of yield components of approved hybrid wheat varieties in different wheat cultivation areas in China since The Tenth Five-Year Plan

對南方冬麥區審定品種產量構成要素進行分析（圖3b），隨著品種審定進度加快，雜交小麥參試階段產量水平有一定下降，穗粒數和千粒重等構成要素基本穩定，而穗數則與產量水平趨勢一致。產量構成因素中（表2），以穗粒數與產量的相關性最為顯著（r=0.563），穗數次之（r=0.504），最低的是千粒重（r=0.221）。綜合來看，南方雜交小麥品種選育在受強致病條銹生理小種影響上升的同時，亦可能疊加了選育品種有效穗數減少的影響。

庫容量是衡量群體質量的重要指標，庫容量的高低可以間接反映群體產量水平。相關性分析（表2）表明，北方冬麥區和南方冬麥區雜交小麥審定品種產量與庫容量分別呈極顯著正相關關系（r1=0.900**，r2=0.717**），這說明目前審定的雜交小麥品種增產主要來源于庫容建成，綜合比較產量構成要素變化，進一步挖掘穗粒數提升潛力，依靠成穗數擴充庫容，對創制更高增產幅度的雜交小麥品種具有重要意義。

表2 “十五”以來我國審定雜交小麥品種產量與其構成因素的相關性分析Table 2 The correlation analysis of yield and yield components of approved hybrid wheat varieties in China since The Tenth Five-Year Plan

2.3 品質相關性狀分析

由表 3可知，“十五”以來，伴隨審定品種數量逐年遞增，我國審定雜交小麥品種綜合品質不斷提升，蛋白質含量、濕面筋含量和容重等指標基本呈上升趨勢，面團穩定時間自“十五”至“十二五”明顯上升，至“十三五”時期有一定下降；蛋白質含量、濕面筋含量和容重等指標均達到中強筋小麥質量標準，這說明在品種產量水平提升的同時，雜交小麥育種者同樣注重了品質性狀的改善和提升，這為雜交小麥能夠順利走向生產奠定了基礎。

表3 “十五”以來我國審定雜交小麥品種主要品質性狀Table 3 Main quality traits of approved hybrid wheat varieties in China since The Tenth Five-Year Plan

3 討論

雜交小麥被認為是緩解極端天氣和非生物脅迫引起的產量下降及波動的潛在方法，是提高小麥綜合生產能力的重要途徑[2-3,26]。我國雜交小麥研究始于20世紀60年代，經過50余年的發展，已經形成了獨具特色的研發創新體系，進入 21世紀，陸續審定了一批雜交小麥品種，并逐步走向生產。如，2008年，綿雜麥168以8565kg/hm2的產量水平刷新了四川盆地小麥單產新紀錄；2020年在山東濱州，京麥21在鹽堿、旱作雙重逆境脅迫下，實收產量達5568kg/hm2，較常規小麥增產47.1%。本研究統計數據表明，我國近年來審定的雜交小麥新品種數量不斷提升，但與同期審定的常規小麥品種數量相比，仍有不少差距，總體占比不及1%[25]，且基本為高水肥型品種。近年來，雜交小麥在環渤海濱海鹽堿地等種植表現優異，展示出較強的雜種優勢[27]，利用雜交小麥提高中低產田糧食水平有望為保障我國糧食安全提供重要科技支撐。但是，截至目前，專門面向中低產區應用的品種仍然缺乏，加速培育資源節約型和環境友好型等綠色高效雜交小麥新品種應當成為未來雜交小麥品種創制的重要方向。

需要引起重視的是，近些年小麥實際生產中銹病和白粉病發生呈加重趨勢，赤霉病防控壓力不斷加大，雖然本研究未對審定品種的抗病性進行匯總，但總體來看，目前我國雜交小麥育種多注重產量潛力的挖掘，審定品種絕大多數抗病性偏弱，多數品種對小麥條銹病、葉銹病、白粉病和赤霉病的抗性未達到高抗水平，同時兼具高抗能力的雜種優勢潛力尚未充分挖掘，利用我國特有的二系法、化殺法及三系法等雜種優勢利用技術，高效聚合抗條銹病、葉銹病、白粉病和赤霉病等抗病基因，快速培育多抗小麥新品種，有望加速雜交小麥走向生產。

統計[28]表明，在近20年雜交小麥新品種選育中，我國雜交小麥育種者注重選擇大穗大粒型品種，并挖掘到突出優勢，使穗粒數明顯提升。但值得注意的是，至“十三五”末，我國南、北方冬麥區雜交小麥審定品種參試階段有效穗數分別較歷史品種最高成穗數下降11.5%和19.7%，以至于在產量三要素的協調性方面，北方冬麥區有效穗數與穗粒數、南方冬麥區千粒重與有效穗數、穗粒數的相互消長影響凸顯。突出的分蘗成穗優勢是搭建產量群體和構建合理庫容的基礎[29]，亦是雜交小麥能夠降低播種量和用種成本的先決條件。目前，我國雜交小麥品種庫容量僅在北方冬麥區有一定增長，產量與庫容量的密切關系決定庫容水平的持續提升，這對雜交小麥品種選育具有至關重要的意義[29]。值得肯定的是，雜交小麥在中低產區已經表現出明顯的應用潛力，這對穩定的高庫容建成能力提出了更高要求，雜交小麥走向生產更應注重產量三要素的協調發展[30]，有效穗數應當成為我國雜交小麥未來育種關注的重點問題。

4 結論

“十五”以來，我國雜交小麥品種選育成效顯著，穗粒數和千粒重潛力得到挖掘，審定品種產量水平總體呈上升趨勢，綜合品質不斷提升；接下來雜交小麥品種創制更應注重通過提高成穗數實現庫容量進一步擴充，進而提升雜交小麥產量潛力，并加快培育資源節約型和環境友好型等綠色、高效、多抗的雜交小麥新品種。