我国是世界上最大的小麦生产国和消费国。近日，中国农业科学院公布的一组数据显示：我国小麦2020年播种面积比2011年减少2700万亩，但产量增加1300万吨。

　　“一减一增的背后，是科技的力量。”中国农业科学院副院长、中国工程院院士万建民表示，“十三五”国家重点研发计划“七大农作物育种”重点专项，育成了广适高产稳产小麦新品种“鲁原502”和超强筋早熟抗病小麦新品种“济麦44”，前者连续多年被列为农业农村部和省级主导品种，亩产突破800公斤，累计推广种植5738.5万亩；后者获得品种转让收益1500万元，创全国最高纪录。

　　克隆抗赤霉病关键基因

　　近5年来，我国主要农作物基因组学研究取得飞速进展，在深度解析基因组结构变异、基因组演变规律及关键农艺性状基因克隆等基础研究领域取得了一系列前瞻性、引领性、原创性重大突破。

　　在小麦领域，完成了小麦染色体级别的D基因组精细图谱的绘制；克隆出小麦太谷核不育基因Ms2和抗赤霉病基因Fhb1、Fhb7，大幅度提高了小麦育种效率。

　　2019年6月10日，《自然·遗传学》在线发表了南京农业大学教授马正强团队的研究论文。论文报道了小麦中一个极为重要的抗赤霉病基因Fhb1，为进一步揭示小麦抗赤霉病的分子机制奠定了重要基础。

　　克隆小麦抗赤霉病基因Fhb1，为培育抗赤霉病小麦提供了有重要价值的基因和分子标记。我国科学家已经选育出抗赤霉病小麦品系37个，这些品系被无偿分发到全国58家育种单位，其中选育的6个品系进入预试或区试，1个品系进入推广应用阶段，具有巨大的推广应用潜力。

　　定向创制小麦新种质

　　基因组编辑技术是创制突破性种质资源、加速育种进程的有效手段。目前，利用基因编辑技术已广泛应用于农作物功能基因组学研究和作物遗传育种改良，但由于小麦为异源六倍体、基因组比较庞大且背景复杂，遗传转化效率相对较低，目前仍然缺乏高效的小麦多基因编辑体系。

　　针对这些问题，山东省农业科学院作物研究所小麦分子育种团队，通过载体元件的优化改造，研发了高效的小麦多基因多靶点编辑技术体系。该团队2020年11月发表在《植物生物技术杂志》上的论文表明，他们对小麦多基因编辑载体元件进行了系统优化，构建了3个小麦多基因编辑载体的核酶系统，能靶向A、B和D基因组上的8个位点。新技术体系使小麦的单基因三靶点同时编辑效率达到100%、双基因六靶点同时编辑效率达到96%、三基因八靶点同时编辑效率达到37%。该研究结果标志着我国的小麦基因编辑效率达到国际领先水平。

　　就在最近，我国科学家在小麦多基因编辑技术育种研究中再次取得突破。据中国农业科学院作物科学研究所夏兰琴研究员介绍，他们开发出一种高效、通用的多基因编辑技术。团队以黄淮麦区大面积种植的小麦品种“郑麦7698”为受体材料，用新技术对15个基因组位点进行了同时编辑，分别获得了2、3、4、5个基因编辑植株，最高编辑效率可达50%。

　　这一高效、通用的多基因编辑体系的建立，将有助于促进小麦分子生物学研究和复杂性状形成的解析，定向创制小麦新种质，加速育种进程，为小麦和其他多倍体农作物开展多基因聚合育种提供了重要的技术支撑。

　　奠定杂交小麦制种基础

　　杂交小麦被认为是今后全球小麦产量大幅提升的首选途径之一。据预测，如果杂交小麦推广应用达到杂交水稻同等水平，我国每年可新增小麦产量约1200万吨（按照中国小麦年总产量1.2亿吨，10%增产来估算），将对保障国家粮食安全具有重大意义。

　　但是，同为世界三大粮食作物之一的小麦，受基因组复杂性所限，曾在杂交育种上停滞不前。制种成本过高也大大制约着杂交小麦产业化推广。

　　“杂交小麦是世界上唯一尚未开发的主要粮食作物杂交种业，产业潜力巨大，预计每年可创造市场价值300亿元~500亿元，国内市场每年可达30亿元~50亿元，每年可减少灌水约10亿立方米，减少经济投入约10亿元。”北京市农林科学院研究员、北京杂交小麦工程技术研究中心主任、首席专家赵昌平说。

　　“十三五”期间，北京杂交小麦基础研究取得重要进展：北京市农林科学院科学家在国际上首次克隆出第一个小麦温敏雄性不育主效基因TaTMS1，为中国杂交小麦体系构建提供了理论依据；审定杂交小麦品种6个，实现了核心主产麦区审定品种“零”突破和国外审定品种“零”突破。