作者：葉興國（中國農業科學院作物科學研究所 研究員）
小麥是重要的糧食作物之一，面粉可以用來制作面條、饅頭、面包、糕點等樣式繁多的美味食品。小麥産量和品質與日常生活及社會經濟發展密切相關。
培育優良小麥新品種是提高小麥産量、改進面粉品質的主要措施。我國1950年前小麥生産以種植農家品種為主，畝産不足90斤，人均年占有量僅為50多斤，為了能夠吃飽，小麥隻能過度加工為粗糙的黑面粉，能吃到白面饅頭是人們的奢望。新中國成立後雜交育種成為小麥主要育種手段，遠緣雜交育種和輻射誘變育種技術也得到了應用，實作了優良基因在小麥品種間或小麥亞族内的交換，及人工創造新的遺傳變異，培育了碧瑪1号、南大2419、泰山4号、内鄉5号、濟南2号、百農3217、豐産3号、小偃6号、北京8号、揚麥158、甯春4号、濟麥22、鄭麥7698、矮抗58、西農979等著名小麥品種，小麥畝産提高到了800斤左右（比1949年增加了9倍之多），人均年小麥占有量達到260多斤（比1949年增加了4.5倍），面制品也變得豐富多彩。
然而，上述正常育種存在育種周期長、基因型純合速度慢、性狀改良精準性差等缺點。近年來，單倍體育種、分子标記輔助育種、轉基因育種和基因編輯育種等生物技術先後用于小麥品種改良，極大豐富了小麥育種技術。
通過單倍體誘導技術縮短小麥育種周期
小麥單倍體育種是對優良親本雜交後代進行花藥培養或小孢子培養，誘導雄配子發育成單倍體植株；或利用玉米花粉誘導産生小麥單倍體胚，通過幼胚拯救培養獲得單倍體植株。單倍體植株經過染色體加倍獲得純合穩定、正常結實的二倍體植株，進一步通過性狀鑒定獲得小麥新品種，可将小麥新品種培育由傳統的8-10年縮短為5-6年，加快育種程序。
我國利用單倍體育種技術培育了多個小麥品種，如京花1号、花培5号、奎花1号、京花9号、中麥155、甯春50号等，在生産中發揮了較好的作用。
利用單倍體育種技術培育的小麥新品種甯春50号
借助分子标記技術提高小麥育種選擇的準确性
在小麥育種過程中，對于品質、營養和不具有發病條件下的抗病性等需要進行生化分析鑒定或誘發病害鑒定，無疑增加了育種的工作量。為了提高育種效率，分子标記輔助育種技術應運而生。分子标記輔助育種是針對控制目标性狀的基因，開發出一段與目标性狀緊密連鎖的DNA标記，隻要在所選擇的植株中能檢測到目标DNA序列，就意味着目标性狀的存在，提高了選擇的精準性。目前應用比較多的是STS、SSR和KASP等标記。
近20年來，我國開發了小麥多酚氧化酶、黃色素、籽粒硬度、麥谷蛋白亞基、黃矮病抗性、白粉病抗性、條鏽病抗性、穗發芽抗性等性狀的分子标記，顯著提高育種選擇效率，促進了外源優良基因從中間偃麥草、黑麥、簇毛麥、冰草和山羊草等近緣種屬植物中向小麥中的引滲，培育了中麥175、中麥895、中麥578和普冰系列等新品種。
利用分子标記輔助育種技術培育的小麥新品種中麥895
利用轉基因技術定向改良小麥
雜交育種和遠緣雜交育種基因的交流範圍大，遺傳變異廣泛，選擇的工作量繁重；誘變育種的方向性不能人為掌控，而且負向變異往往多于正向變異。是以，小麥遺傳改良需要轉基因育種技術，即将控制優良性狀（抗病、高産、優質、抗逆等）的基因轉入小麥，經過安全性評價和目标性狀表型鑒定後獲得小麥新品種。轉基因育種技術可以定向、有針對性的改良小麥的目标性狀。
我國科學家從小麥中鑒定出再生基因TaWOX5用于小麥轉基因育種，大幅度提高了小麥轉化效率，基本克服了小麥轉基因技術對基因型的依賴性。迄今為止，我國已将與抗旱、抗病、優質、營養高效吸收等性狀有關的衆多基因轉入了小麥，部分新品系已進入安全性評價階段，有望在小麥生産中發揮作用。
利用基因編輯技術使得小麥重要性狀揚長避短
近幾年，基因編輯技術快速發展，它是通過對生物體自身目标基因進行切割，生物體在修複DNA切口的過程中出現新的遺傳變異。相對轉基因技術，通過基因編輯技術培育的植物品種更容易被人們接受。
利用CRISPR/Cas9基因編輯技術已經創制了一批性狀明顯改良的小麥新材料。如抗白粉病、抗穗發芽的小麥，低醇溶蛋白和面筋含量的小麥，小麥單倍體誘導系，育性恢複的矮敗小麥，糯性增強的小麥等。這些小麥新材料，具有很好的育種利用價值和推廣應用潛力。
利用基因編輯技術徹底恢複了矮敗小麥育性
多種育種技術密切結合打好小麥種業攻堅戰
種業是農業發展的制高點，先進生物育種技術的研發和突破性品種的培育是種業發展的核心。雖然目前我國小麥品種的國産供給率為100%，但優質品種較為缺乏。另外，由于全球氣候變化，幹旱、高溫、寒冷等極端天氣頻繁出現，加之土壤鹽堿和病蟲危害不斷加重，使得小麥生産面臨嚴峻挑戰。開展小麥種業攻堅戰，需要加強生物育種技術的利用。
在小麥育種實踐中，不同生物育種技術需要有機結合，實作優勢互補。如：單倍體技術與轉基因、基因編輯技術結合，可以加快轉基因和基因編輯材料的純合；轉基因技術、基因編輯技術與正常育種技術結合，可以擴大轉基因和基因編輯材料的應用範圍；基因編輯創制的單倍體誘導系可直接獲得單倍體籽粒，縮減單倍體育種周期和工作量，擴大育種規模。
我們相信，生物育種技術将會為推動小麥産業提質增效，為打赢種業攻堅戰、確定國家糧食安全和農業可持續發展做出積極貢獻。
來源： 光明網