继第六届农科开放日活动以来，

小农在后台陆续收到了不少网友的咨询。

究竟是什么面包，

让大小朋友们如此意犹未尽呢？

小农今天就来跟大家聊一聊

这“浓郁麦香”背后的科研力量。

来自中国农业科学院作物科学研究所的专家告诉小农，开放日上大家品尝到的面包是由“普冰系列”小麦品种制作而成的。

“普冰系列”是由“小麦—冰草”经远缘杂交培育而成，关于专家为何要把小麦和冰草“撮合”到一起，这就要从远缘杂交开始说起。

远缘杂交

远缘杂交指不同种间、属间甚至亲缘关系更远的物种之间的杂交。

远缘杂交在育种上的意义主要是：研究物种演化，创造新物种、改良旧物种、创造和利用杂种优势。

由于远缘杂交往往重演物种的进化的历程，因此也是研究生物进化的重要实验手段。通过远缘杂交可以把不同种、属的特征、特性结合起来，突破种属界限，扩大遗传变异，从而创造新类型或新物种。

像大家所熟悉的：水稻×李氏禾；玉米×高粱；小麦×大麦；小麦×黑麦，均属于远缘杂交成功的案例。

像陆地棉×海岛棉；普通小麦×硬粒小麦；甘蓝型油菜×白菜型油菜等，则属于种间杂交。

虽然有不少成功的案例，但远缘杂交在实际操作起来难度极大，轻易不结实，即使结实，杂种也通常不育或夭亡，杂种后代分离幅度大，分离世代长且不易稳定。

那，冰草和小麦是如何碰撞出火花的？

01 小 麦

小麦是最重要的粮食作物之一，占世界作物种植面积的1/5，是全球40%人口的主要食粮。

过去，改进小麦品种、提高产量主要依靠现有推广品种之间的杂交来实现。然而，长期品种间杂交及对少数骨干亲本的大量应用，造成遗传变异范围缩小，品种抗原日趋单一，小麦育种进入瓶颈期。

小麦品种长期近亲繁殖，遗传相似度很高。通过远缘杂交，引入当前栽培小麦缺乏的关键优异基因，不仅产量能提高，抗逆抗病害能力也会增强。

02冰 草

冰草属植物是小麦的近缘野生种，具有多小穗、多小花的多穗粒数特性，还具有极强的抗寒、抗旱性，对多种小麦病害表现出高度免疫性，被认为是小麦改良的最佳外源优异基因供体之一。

如果能够实现远缘杂交，将冰草优异基因导入小麦，将会是一项意义重大的工作。然而冰草和小麦虽然外形上看上去如出一辙，实际上亲缘关系很远，杂交起来要攻克一系列困难。

比如，小麦通常5月下旬成熟，而冰草生长在高纬度地区，此时才刚开花，让两者杂交，首先要把花期调节到同一时期。

其次，还需要解决“小麦—冰草”授粉受精中的生殖隔离问题。即便授粉成功，胚也不能正常发育，还需要开发一套幼胚拯救技术才能获得杂种植株。

03缘 起

中国农业科学院作物科学研究所的李立会研究员在接受媒体采访时表示，“小麦—冰草”远缘杂交曾被国际小麦界看作是不可能完成的工作。

自20世纪30年代开始，全世界的学者都希望解决这一难题，但直到20世纪80年代都未能成功。“小麦与冰草属间远缘杂交”真的是条死胡同吗？

抱着不服输的精神，李立会尝试着展开研究，没想到一干就是37年。

自1988年首次获得小麦与冰草间的自交可育杂种，到创制包含P基因组区段多样性的附加系、代换系等遗传工具材料和易位系、渐渗系等397份育种材料，再到培育出一系列小麦新品种及后备新品种。

历时37年，李立会研究员团队利用冰草属外源优异基因改良小麦，实现从“0”到“1”的重要突破，创制了系列“小麦—冰草”的遗传基础材料和育种应用材料。通过幼龄授粉、幼胚拯救、幼穗体细胞培养、高频率诱导异源易位、特异分子标记开发技术等创新，创建了高效的小麦远缘杂交新技术体系，突破了利用冰草属物种改良小麦的国际难题。

04

小麦-冰草创新种质

除了麦香浓郁，小麦-冰草创新种质，优点还有很多呢！

1

穗粒数多、抗病抗逆性强

据专家介绍，小麦-冰草创新种质在我国5个小麦主要生态区穗粒数达97.0-136.7粒/穗，较“济麦22”“周麦18”等5个大面积推广品种提高了64.9%-134.0%，而且多粒与高千粒重和有效分蘖形成优异基因簇，解决了育种中呈负相关的亩穗数、穗粒数和千粒重等产量三要素难以同时选择的难题。

在抗病性方面，经专业机构检测，创新种质对白粉病、条锈病、叶锈病等病害表现出广谱抗性，特别是高抗现在流行的茎基腐病。同时具有抗旱、耐盐、抗倒春寒等优良抗逆性。

通过对原始亲本冰草P基因组测序和创新种质重测序，发现397份小麦—冰草衍生系携带有冰草的全部17万个基因，极大拓宽了小麦育种的基因源基础。

2

具有较强的群体表达育种效应

专家团队筛选出以增加穗粒数为核心、产量三因素协同提升，比对照增产15%以上的创新种质23个，证明了创新种质能够作为育种亲本且具有高产突破的潜力。围绕产业需求，以美国“硬红冬麦McGuire”“Jagger”等为供体，创制出6-7粒/小穗、穗粒数显著增加适合面包加工的强筋小麦新种质9个。

3

可满足多类不同育种需求

如今，“小麦—冰草”衍生系创新种质已广泛应用到全国100多个育种单位，培育出“普冰03”“普冰151”等新品种17个，后备新品种39个。

05扎根田间

据专家介绍，小麦-冰草多粒创新种质已经被我国多个小麦生态区育种家利用，培育出高产多抗小麦新品种。

※ 在黄淮北片麦区，山东农业大学利用小麦—冰草衍生系为亲本，选出以“普冰4197”为代表的所有品系具有穗大而多，产量因素协调，穗粒数和粒重均明显提高的突出特点。

※ 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心利用小麦—冰草衍生系培育出高产节水小麦新品种“科农2011”，连续5年列入河北省节水补贴品种，近五年累计推广200余万亩。

※ 2004年，西北农林科技大学与中国农业科学院合作选育出的“普冰143”抗旱性强、耐瘠薄、高抗条锈病、多花多粒，结实性好；“普冰9946”高抗条锈病、大穗大粒，是陕西省旱地唯一的优质强筋小麦品种；“普冰151”具有高抗条锈病、大穗大粒、优质高产等特性，2022年旱地高产纪录达到1240斤/亩，目前是甘肃省、陕西省和河南省三省主推品种。

※ 四川农业科学院利用“普冰3504”创制出“15品20”中间亲本，利用该材料配置组合上千个，选育出国家审定品种“川麦93”，继承了亲本“普冰3504”大穗、多花多实的优异特性，是四川省和国家区试参试两年品种中穗粒数最多的品种，穗粒数达54.2粒，比对照“绵麦367”多6.3粒/穗，增产16.72%，显著高于3%的国家审定标准。

小种子凝聚大力量。中国农科院小麦大麦优异种质资源发掘与创新利用团队勇于挑战，迎难而上，最终突破了“小麦—冰草”远缘杂交世界难题，创制出小麦优异种质材料，为实现种业科技自立自强、种源自主可控、端牢中国饭碗注入创新力量。

本期科学审核：中国农业科学院

作物科学研究所 张锦鹏

通讯员：肖永贵