科普:小麦的传奇身世背后,是人类书写的一部长达5000年的小麦驯化和育种历史

科普中国网 2021-08-19

  小麦是一种能让人类为之疯狂的农作物。小麦虽小,粒粒皆是人间烟火。它似乎拥有强大的“魔法”,统治了世界的餐桌,从奶油意大利面到兰州牛肉拉面,从法式面包到北方馒头,从墨西哥卷饼到山东煎饼,更不必说饼干、泡芙、包子、烧饼……世间几乎所有你能想到的面食,都有小麦的化身。它主导着人们的饮食结构,跻身全球三大粮食作物榜单。

  由最初一棵无人识的野草变成今天不可替代的农作物,小麦的传奇身世背后,是人类书写的一部长达5000年的小麦驯化和育种历史。在这部厚厚的历史书中,中国小麦育种留下了笔墨浓重、举世瞩目的精彩篇章。如今,我国小麦品种全部实现国产自育,小麦总产量稳坐世界头把交椅。

  2019年主产国小麦产量示意图

  (引自联合国粮农组织数据)

  小麦入华夏,“登顶”变主粮

  公元前9600年,小麦起源于西亚新月沃地区。但是在其后的漫长岁月里,它只是作为自然界的一棵草自我生长。直到5000年前,才被人类驯化为栽培作物,传入欧洲和非洲,并逐渐引种到世界各地。

  小麦种植的开始,也是人类采集、食用和储存谷物的开端。换句话说,小麦的出现让狩猎不再成为人类获取食物的主要来源。

  我们今天见到的普通小麦,已然不是最初的样子。研究发现,小麦由三种野生的草类植物进化而来。一是来源于乌拉尔图的二倍体小麦(AA);二是由乌拉尔图小麦(AA)和拟斯卑尔脱山羊草(BB)进化形成的四倍体小麦(AABB);三是由来源于节节麦的DD染色体组加入后进化成六倍体小麦,D染色体的加入显著改善了面筋品质,成为用途广泛的普通小麦。

  

小麦进化演变示意图

  大约在4000年前,小麦经草原通道和绿洲通道两个途径传入中国,落户黄土高原和黄河中下游。对于中国人来说,小麦或许可以称得上是古代引进作物中最为成功的一个,它对这个古老国度的农业种植结构产生了深刻影响。“不辨菽麥”这个出自《左传?成公十八年》的成语故事,表明春秋战国时期我国北方就已经开始广泛种植小麦了,以至于当时人们普遍能分清大豆和小麦。自汉唐时,小麦开始大面积种植,“夜来南风起,小麦覆陇黄”的丰收盛景便是例证。到宋朝,小麦一举“登顶”,取代了谷子这个中国传统作物的主粮地位。

  面积减产量不减,筑牢“中国麦仓”

  端稳十几亿人的饭碗,没有产量的保障是难以实现的。

  “十三五”期间,我国小麦产量牢牢锁定在1.3亿吨以上,位居全球第一。硬币的另一面,是小麦播种面积累计减少1980万亩。面积减产量却不减,得益于小麦亩产的不断提高。数据表明,“十三五”期间,我国小麦平均单产比美、加、澳、俄等小麦出口大国高70%左右。

 

 2019年主产国小麦单产示意图

  (引自联合国粮农组织数据)

  这份优异成绩背后是育种科技的支撑。每一次,当小麦把穗头垂得更低,中国小麦育种人的腰板就挺得更直。

  在育种材料创新上,我国小麦育种家注重利用野生近缘物种优异基因进行小麦种质创新,先后实现偃麦草、簇毛麦、冰草、黑麦、鹅观草属与小麦的远缘杂交,并向小麦导入野生种有益基因,对小麦种业发展贡献巨大。

  在育种技术和手段上,我国研发的小麦SNP育种芯片、基因特异性标记的KASP高通量检测以及分子模块育种技术,已在常规育种中得到广泛应用,分子育种技术已逐渐成为培育重大品种的常规手段。

  随着我国育种科技发展,小麦新品种更新换代速度明显加快。以小麦种植面积最大的河南省为例,从1949年广泛种植农家品种到2018年大面积推广百农207,已完成了11次更新换代,主导品种的产量潜力从43.6公斤/亩提高到540公斤/亩。

  品种推新创优,满足“舌尖需求”

  中国有着历史悠久的面食文化,单就一碗面条,南北方就有双手数不过来的特色做法。

  一碗好面,品质是关键。新中国成立后的一段时期,全国人民在结束了“饿肚子”的历史后,开始初步关注小麦品质的提升。

  1981年,中国农业科学院建立了我国第一个小麦加工品质实验室,筛选鉴定出中作8131-1等一批优质小麦品种。与此同时,小麦主产区各省也相继开始了优质小麦选育工作。

  进入新世纪以来,人民生活水平不断提高,消费需求从“吃得饱”提升为“吃得好”。小麦作为主要口粮之一,如何进一步提升品质,成为刚性之需。从2004年开始,我国在不断提高小麦单产以维持总产的同时,大力推新创优,小麦优质强筋、弱筋品种不断问世。

  与此同时,我国小麦主产区向黄淮和长江中下游冬麦区集中,优质品种在这些地区得到大力推广。目前,冀、鲁、豫、苏、皖五省的小麦播种面积占全国的72%,产量占全国的80%以上。

  近年来推广面积最大的前5个小麦品种

 

 育种技术的地域特色也进一步凸显。如华北麦区的节水抗旱育种,黄淮麦区的高产育种和优质强筋育种,长江中下游麦区的抗赤霉病和优质弱筋育种,西北和西南麦区的条锈病和白粉病抗性育种等,实现了从单一的抗锈、丰产育种到抗病、抗逆、优质、高产综合育种的转变。

  育种如同攀峰,唯有持之以恒。随着小麦单产水平的提高,增产幅度越来越小,提升难度也越来越大,品质稳定性不强等问题愈发突出。“十四五”期间,我国将深入开展小麦良种联合攻关,不断提高小麦种业创新水平,增强原始创新能力,加快培育推广一批突破性小麦新品种,进一步夯实国家粮食安全的基础。

  中国科协培训和人才服务中心工程师 周磊

  农民日报社记者 芦晓春

  审核专家:张跃强 新疆农业科学院核技术生物技术研究所研究员

责任编辑:王超

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