東北春麥區強筋小麥育種進展及產業發展分析

宋維富，楊雪峰，趙麗娟，劉東軍，宋慶杰，白光宇，張春利，辛文利，肖志敏

(黑龍江省農業科學院作物資源研究所，黑龍江哈爾濱 150086)

中國是“蒸煮食品”消費大國。強筋小麥在中國的主要用途是利用配麥和配粉工藝生產面條、餃子等各類專用粉，僅有少量強筋小麥用于生產面包粉。隨著中國人民生活水平的不斷提高和食品加工業的快速發展，國內強筋小麥產需缺口逐年加大。為此，2017年中央1號文件明確要求，在中國適宜生產強筋小麥地區要大力發展強筋小麥生產。

東北春麥區土地肥沃，小麥生育期間光照時間長，晝夜溫差大，各種生態條件與世界盛產優質強筋春小麥的加拿大以及美國北部等國家和地區相近，強筋小麥生產生態資源優勢明顯。同時，該麥區小麥生產多以大型現代化農場和農村合作社集中連片為主，小麥原糧質量均一性較好。因此，早在2002年，大興安嶺沿麓地區就被農業部確定為中國強筋小麥優勢產業帶和重要生產基地。

為推進強筋小麥產業發展，自20世紀80年代末，東北春麥區就開始了強筋小麥育種等研究。目前，該麥區強筋小麥育種和產業化雖取得較大進展，但也存在諸多制約因素，有些甚至是“瓶頸”問題。為此，本文總結了東北春麥區強筋小麥育種進展，分析了產業發展中存在的問題，重點討論了未來強筋小麥育種和產業發展方向，并提出了一些相關策略與建議，以期為推動東北春麥區乃至全國強筋小麥育種和產業發展提供參考。

1 東北春麥區強筋小麥育種進展、成效、存在問題及未來工作重點

1.1 強筋小麥育種理論與方法創新

1.1.1 創建了小麥生態適應性改良高效技術體系

東北春麥區“小麥苗期干旱，后期高溫多雨”以及小麥同苗齡時不同區域間生態條件差異較大等復雜生態環境，導致小麥生態適應性改良難度頗大。為提升小麥生態適應能力，20世紀80年末以來，“龍麥號”小麥育種者將春小麥生態育種理論和方法與小麥光溫發育理論有機結合，創建了小麥生態適應性改良高效技術體系。該體系以小麥生態類型與生態條件相匹配進行主要遺傳背景選擇，以相應生態類型小麥品種為對照，分析光、溫、肥、水等生態因素的變化及其對小麥生長的影響，獲得小麥同苗齡時的時、空相交位點，以小麥光溫特性等生態適應調控性狀為應對生態條件變化調控機制，可精確進行小麥“主動適應性育種”和有效解決“小麥它地育種”的生態適應性問題。

1.1.2 創建了量、質兼用強筋小麥育種高效技術體系

中國地少人多，開展“量、質兼用”強筋小麥育種，是保證國家“口糧”安全和人民“吃上好面”的國情需求。為提高量、質兼用強筋小麥育種效率，2000年以來，東北春麥區小麥育種者在優質高產強筋小麥新品種選育過程中，同步構建了量、質兼用強筋小麥高效育種技術體系。該體系以小麥生態適應性為鏈條，以強筋小麥產量與蛋白質(面筋)質量負相關系數較小、蛋白質(面筋)質量屬于品種遺傳特性且對強筋小麥二次加工品質貢獻較大等為理論依據，以改進蛋白質(面筋)質量為突破口，以5+10等優質高分子量麥谷蛋白亞基為蛋白質(面筋)質量改良的主要遺傳基礎，在親本選配、雜種后代選擇、穩定品系處理等各育種環節進行高產、優質等育種目標性狀的同步集聚與選擇，不僅量、質兼用型強筋小麥育種效率較高，而且可為東北春麥區強筋小麥生產配套栽培技術研制和實施提供理論依據。

1.1.3 輻射誘變和單倍體育種技術的改進與應用

近年來，為提高輻射誘變和單倍體育種效果，“龍輻麥號”小麥育種者將航天誘變、核輻射誘變與組織培養等方法相結合，成功選育出中強筋小麥品種龍輻麥19和強筋小麥品種龍輻麥20。“龍麥號”小麥育種者將秋水仙堿誘導染色體加倍與低溫自然加倍方法相結合，使花培單倍體植株加倍率增加1倍以上，并成功培育出強筋小麥新品種龍麥37。

1.2 強筋小麥育種取得的成效

1.2.1 引領東北春麥區小麥品種更新換代

20世紀90年代以來，為解決東北春小麥品質較差等育種難題，該麥區小麥育種者遵循優質強筋是前提、產量潛力是基礎、多種抗性是保障、生態適應是鏈條等育種理念，利用春小麥光溫生態育種理論與方法，并結合品質分析及分子標記輔助選擇等手段，先后選育并推廣了“龍麥”、“克字”、“龍輻麥”、“遼春”、“小冰”等多個系列優質強筋小麥新品種。在小麥品質改良方面，經歷了中筋→中強筋→強筋→超強筋的品質遞進改良過程。在產量改良方面，從過去的以“產量為主”，發展到現在的“量、質兼用”。在優質專用小麥新品種選育方面，經歷了家庭用粉品種→面包麥品種→面包/面條兼用型品種的育種目標變化過程。與此同時，以克豐6號、龍麥26、龍麥33、龍麥35等強筋小麥品種為主體，還對東北春麥區小麥品種進行了2次更新換代。每次更新換代，都對該麥區強筋小麥產業發展起到了巨大推動作用。其中，克豐6號和龍麥26強筋小麥品種的選育與推廣，分別于2002和2004年獲得國家科技進步二等獎；優質高產強筋小麥新品種龍麥33在2012-2017連續6年被農業部確定為東北春麥區小麥生產主導品種，累計推廣面積100萬hm以上；龍麥35集高產、優質、多抗為一體，現已成為東北春麥區第一主栽小麥品種，年種植面積100萬hm以上。另外，龍麥35和龍麥39在2014年和2016年全國強筋小麥品種面包品質鑒評中，還分別獲得國內參評品種第1名和第2名，且龍麥35品質鑒評總分超過美麥DNS(全球面包粉對照品種)和香港金像粉(中南海國賓館專用粉)。

1.2.2 拓寬了東北春小麥基因庫

“十五”以來，東北春麥區各小麥育種單位集成創新了“龍麥”、“克字”、“龍輻麥”、“遼春”、“小冰”等系列超強筋、高產強筋、抗病(稈銹、赤霉、根腐)、抗逆(干旱、穗發芽)等強筋優異小麥新種質，拓寬了東北春麥區強筋小麥品質基因庫。一些綜合性狀較好、品質性狀突出的強筋和超強筋小麥新品種(如龍麥26、龍麥35等)，不僅作為核心親本被廣泛用于東北春麥區強筋小麥育種中，而且還被國內其他麥區所引進。

為進一步拓寬東北春小麥品質的遺傳基礎，1995年以來，張延濱等育種工作者利用生化標記與選擇性回交相結合等手段，先后將5+10、1或2、7+8、17+18、14+15等高分子量麥谷蛋白亞基定向轉移到新克旱9號、克豐3號、克豐6號、龍輻麥10號、小冰麥33等東北春小麥品種中，創造了多份高分子量麥谷蛋白亞基近等基因系。2015年宋維富等育種工作者向龍麥26、龍麥35等強筋小麥新品種定向轉移了7+8和Glu-A3d優質亞基，創造了一批超強筋小麥新種質。

1.3 強筋小麥育種存在的主要問題

1.3.1 強筋小麥育種理論和方法需進一步完善

目前，東北春麥區構建與應用的量、質兼用強筋小麥育種技術體系，主要來自于春小麥光溫生態育種和小麥標記輔助育種范疇。但在面包/面條兼用型強筋小麥育種方面研究較少；數據處理仍以育種經驗為主；分子(生化)標記利用范圍有限，因此，與現代生物技術結合程度有待提高。

1.3.2 強筋小麥品種的產量潛力有待進一步提高

從東北春麥區強筋小麥育種和生產現狀看，主導(栽)旱肥型強筋小麥品種的產量潛力仍有較大提升空間。水肥型強筋小麥新品種數量較少，密肥型強筋小麥新品種匱乏，強筋小麥品種的產量潛力需進一步提高。

1.3.3 強筋小麥品質遺傳基礎急需拓展

目前，東北春麥區以面包/面條兼用型強筋小麥和超強筋小麥育種為主，僅以5+10高分子量麥谷蛋白亞基為優異蛋白質(面筋)質量主效基因，品質改良育種目標難以實現。拓寬強筋小麥品質遺傳基礎，開發并利用7+8、Glu-A3d等優質亞基以及基因缺失型品種已勢在 必行。

1.3.4 赤霉病抗性種質資源匱乏

東北春麥區是中國小麥赤霉病主要流行地區。近年來，隨著氣候變暖，赤霉病已成為該麥區小麥生產中的第一病害。根據表型鑒定和分子檢測結果，該麥區可直接利用的赤霉病抗性資源極度匱乏，現已成為強筋小麥育種的瓶頸問題 之一。

1.4 東北春麥區強筋小麥育種未來工作的重點

1.4.1 發展與完善強筋小麥高效育種技術體系

為滿足面包/面條兼用型強筋小麥育種需求，將重點開展優異蛋白質(面筋)質量、微糯淀粉特性等性狀的高效集聚與選擇理論和方法研究。春小麥光溫生態育種與現代生物技術、人工智能、大數據處理等方法進一步融合，協調利用，將是發展和完善東北春麥區強筋小麥育種技術體系的主要內容。

1.4.2 各類主要目的基因的篩選、評價與利用

一是要繼續開展5+10、7+8、Glu-A3d等高(低)分子量麥谷蛋白優質亞基的集聚、評價與利用研究。二是要重點進行小麥淀粉糯性主效基因缺失型的篩選與利用。三是通過定向集聚與選擇5+10、7+8、Glu-A3d等優質亞基和基因缺失型，進行蛋白質(面筋)質量和淀粉特性同步改良。四是精準評價、等抗赤霉病主效基因在東北春小麥育種中的利用價值，并構建其快速導入與定向累加的技術體系。

1.4.3 大力開展面包/面條兼用強筋和超強筋小麥育種

大力開展面包/面條兼用型強筋和超強筋小麥育種，現已在中國小麥育種界達成共識。為拓寬強筋小麥二次加工用途，提升其商品價值，著重進行5+10、7+8、Glu-A3d等優質亞基和基因缺失的定向集聚與選擇，是實現蛋白質(面筋)質量和淀粉特性同步改良的關鍵。

1.4.4 進一步提高強筋小麥品種的產量潛力

為保證中國口糧安全和滿足“麥農”增收需求，在東北春麥區雨養農業條件下，強筋小麥品種的產量潛力還需提高。其中，旱肥型強筋小麥品種應以7 500 kg·hm為產量標準，以1級稈強度為穩產性保障，可實現種植密度705萬～750 萬株·hm、千粒重38～40 g、穗粒數28～30粒等產量性狀的平衡。同時，還要加強產量在9 000 kg·hm以上的水肥型和密肥型強筋小麥新品種的選育，為該麥區強筋小麥生產發展做好品種儲備。

2 東北春麥區強筋小麥產業發展現狀、存在問題及未來工作重點

2.1 強筋小麥產業發展現狀

2.1.1 實現了主導(栽)小麥品種強筋化

“九五”至“十五”期間，為解決地產小麥品質較差等問題，東北春麥區小麥育種者培育并大面積示范推廣了克豐6號、龍麥26、龍麥30、克豐10等一批優質強筋多抗小麥新品種，不僅徹底摘掉了東北春小麥的“劣質帽子”，而且拓寬了當地強筋小麥市場。如2002年，強筋小麥新品種克豐6號和龍麥26生產的2萬t小麥原糧，以165美元·t的價格首次挺進東南亞國際市場。

“十一五”以來，隨著龍麥33、龍麥35、克春1號、克春4號等一批優質高產多抗強筋小麥新品種的陸續推廣，東北春麥區強筋小麥種植面積進一步擴大。目前，該麥區強筋小麥種植面積比例已達70%以上，并實現了主導(栽)小麥品種的全部強筋化。

2.1.2 集成組裝并大面積示范推廣了強筋小麥高效生產技術體系

“十五”以來，在國家農業科技跨越計劃和小麥產業體系項目的支持下，為充分發揮優質強筋小麥新品種的優質特性和產量潛力，東北春麥區小麥育種者以龍麥26、克豐10號、龍麥33、龍麥35、龍麥39等強筋小麥品種為核心技術，以氮素后移、增施鉀肥、合理密植等為配套措施，先后集成組裝了產量為3 750、4 500、5 250 kg·hm等多套強筋小麥高效生產技術體系。以強筋小麥品種龍麥39為例，對其集成組裝過程發現，在強筋小麥品種的蛋白質(濕面筋)含量下降時，其面團穩定時間也出現大幅下降，而面團最大抗延阻力、拉伸面積等決定面筋質量的品質指標變化相對較小(表1)。分析其中原因，推測主要與土壤氮素供應不足有關。

表1 不同地點、不同肥密條件下龍麥39的品質和產量表現(2015)Table 1 Effect of location,soil and density on quality and yield of Longmai 39 (2015)

根據上述強筋小麥高效生產技術體系的試驗示范結果，說明東北春麥區目前已建立了以強筋小麥品種為核心技術，以“適宜密度促高產、氮素調控保品質”為主要配套措施的強筋小麥高效生產技術體系。該體系在黑龍江省北部和內蒙呼倫貝爾市等地大面積示范推廣應用后，效果顯著。如2017年，龍麥35在內蒙古牙克石農場種植時，創造了大面積生產實收7 005 kg·hm的高產紀錄，且原糧品質達到了強筋小麥標準(表2)。

表2 示范區內優質強筋小麥品種的產量和品質情況(2017)Table 2 Yield and quality of strong-gluten wheat varieties in demonstration field (2017)

2.1.3 創建了強筋小麥多贏產業化模式

從強筋小麥產業發展歷程看，在東北春小麥退出國家保護價收購情況下，地產強筋小麥從產品轉化為商品的唯一出路就是市場需求。因此，以強筋品種為源頭，以面粉等加工企業為龍頭，以配套栽培技術整合品種科技優勢和適宜生產強筋小麥的生態資源優勢，以大型現代農場、農村合作社等作為強筋小麥良種和原糧生產基地，來構建和推廣強筋小麥多贏產業化模式，是推進東北春麥區強筋小麥產業化進程的重要舉措，也是實現該麥區小麥科研、生產、加工等領域聯動，整合強筋小麥產業發展優勢資源的有效途徑(圖1)。

圖1 東北春麥區優質強筋小麥多贏產業化發展模式示意圖Fig.1 Multi-win industrialization development model of strong-gluten wheat in the northeast spring wheat region

該模式在東北春麥區已運行多年，并在“龍麥號”等系列強筋小麥品種產業開發過程中取得了較好的效果。如2018和2019年，內蒙古呼倫貝爾農墾集團的牙克石農場和特泥河農場兩年間生產的優質強筋小麥龍麥33原糧達14 057萬kg，新增利潤4 663.6萬元；黑龍江綠豐生態面業有限公司等面粉加工企業以龍麥33原糧為原料，兩年加工優質面粉3 640萬kg，新增利潤4 368.0萬元。

2.2 強筋小麥產業發展存在的主要問題

2.2.1 小麥種植面積下降，制約了強筋小麥產業發展

“十一五”以來，受國家政策以及小麥生產效益偏低等因素的影響，東北春麥區小麥種植面積逐年下降，且主要集中在大興安嶺沿麓地區。小麥種植面積下降，現已成為制約該麥區強筋小麥產業發展的主要原因。

2.2.2 加工企業拉力有限，強筋小麥生產優勢未能充分發揮

東北春麥區大型專業化面粉與食品加工企業相對較少，多數面粉加工企業規模相對較小，對強筋小麥產業發展拉力有限。優質不優價和配套栽培技術到位率低，是導致該麥區強筋小麥生產優勢難以充分發揮的主要原因。

2.2.3 不利生態條件及病害脅迫較大

東北春小麥生育期間受各種不利生態條件及病害脅迫較大。小麥苗期“十年九春旱”，生育后期多雨條件常致使豐產不豐收。赤霉病現已成為該麥區的主要病害，并嚴重威脅到當地小麥產量和質量安全。

2.3 東北春麥區強筋小麥產業的未來工作重點

2.3.1 走“綠色優質高效”之路，推進強筋小麥產業發展

根據東北春麥區自然生態資源優勢、質量效益型農業發展方向和國內市場需求，在強筋小麥產業發展基礎上，走“綠色優質高效”之路，將是該麥區小麥產業未來發展的重點。在大興安嶺沿麓地區建立強筋小麥生產和“綠色”優質專用粉加工兩大基地，則是推進東北春麥區強筋小麥產業發展的前提和保證。

2.3.2 生態資源優勢與科技優勢相結合，推進強筋小麥生產發展

優質強筋小麥生產是生態資源優勢與科技優勢的有機結合，二者不可或缺。如大興安嶺沿麓地區雖為強筋小麥優勢產業帶之一，但若失去優質強筋小麥高效生產技術體系等科技支撐，也難以生產出符合市場需求的優質強筋小麥原糧。

2.3.3 大力推廣強筋小麥多贏產業化模式

毋庸置疑，在東北春小麥退出國家保護價收購情況下，大力推廣強筋小麥多贏產業化模式，是推進東北春麥區強筋小麥產業發展的關鍵，是提升該麥區強筋小麥商品價值、擴大強筋小麥種植面積以及促使農民增收和企業增效的可靠途徑。

2.3.4 強筋小麥產業發展離不開國家政策扶持

“十三五”以來，隨著農業部《關于“鐮刀灣”地區玉米結構調整的指導意見》等政策的實施，東北春麥區小麥面積有所恢復，但進展不大。若小麥與大豆一樣能夠獲得國家相同政策扶持，該麥區強筋小麥種植面積將迅速擴大。這對東北春麥區實現“豆麥合理輪作”和“藏糧于地”均具有重要 意義。