首页 > 媒体报道各位老师好！我是“一麦众承”第4组的李辉，今天由我代表“黄淮麦客”小组值日。我们组还有蒋志凯、张宏波、陈家博、贾新合、谢永盾、张春艳、朱雪成、朱全贵、张广旭、吴云飞、李龙、李引、刘钊、马传喜、王桂凤、刘清瑞、张立超、董本波、卢云泽、赵玉胜、胡学旭、雷梦林等多位老师，感谢“一麦众承”提供交流学习平台，主要分享我对小麦品种抗寒性的一点儿粗浅认识和思考，不妥之处敬请各位老师批评指正。
一、河北省小麦冻害和冷害呈现频发常发态势
冻害是我国北方小麦生产区会经常遇到的情况，小麦生产的冻害类型主要有冬季冻害、早春冻害（倒春寒）和低温冷害。伴随着秋季和冬季气温波动幅度变大，小麦生育期内的冬季和春季低温冻害事件重发频发，极大增加了本区域小麦生产的脆弱性和不稳定性。如河北省在2009-2023年15年间，出现了5年冬季冻害天气，早播和晚播小麦受冻严重。此外早春冻害和低温冷害也频繁发生，15年间返青-起身期发生5次、拔节期发生3次、抽穗期发生1次冻害天气，最低温度分别低于-4℃、-1℃、0℃，均达到冻害级别。例如2009年11月10日遭受有气象记录以来的特大初冬暴雪，气温骤降10℃以上，最低气温达到-4℃以下，比常年提早20多天进入越冬期，造成小麦叶龄小、个体弱、群体不足，小麦苗情为多年来最差，河北省小麦冻害发生面积1800万亩。2013年4月19日遭受有气象记录以来的特大春季大雪，全省平均降水量6.7毫米，低温持续时间15 小时以上，最低温度降至-1℃，此时正值小麦拔节至孕穗阶段，抗寒能力低，小麦叶片普遍出现似开水烫伤状冻害特征。
冬季冻害是小麦进入冬季后至越冬期间由于寒潮降温引起的冻害。冻害严重时出现死蘖、死苗现象，分蘖受冻死亡的顺序为先小蘖后大蘖再主茎，最后冻死分蘖节。冬季小麦冻害分为三种类型。一是冬季严寒型，冬季麦田3厘米深处地温下降至-15℃～-25℃时发生的冻害。加上土壤干旱就会发生严重的死苗、死蘖，甚至成片死苗。二是初冬温度骤降型。又称早霜冻害，指小麦刚进入越冬期，日平均气温下降至0℃以下，最低气温达到-10℃以下，麦苗未经抗寒锻炼，叶片迅速青枯。三是越冬交替冻融型。指小麦进入越冬期后，虽有较强的抗寒能力，一旦出现回暖天气，幼苗又开始缓慢生长，若遇到气温下降至-13℃～-15℃，就会发生较严重的冻害。品种选用不当，播种过深和过浅，播期早、播量大，冬前旺长苗易遭受冻害。
早春冻害发生较为频繁，多发生在2月下旬至3月上旬；春末晚霜冻害多发生在3月下旬至4月上旬。由于此时气温转暖，小麦完成春化开始生长发育，抗寒能力显著降低，当地表温度返青期降至-4℃以下、起身期降至-3℃以下、拔节期降至-1℃以下易发生霜冻危害。目前春季冻害有时比冬季冻害更为严重，因此采取相应的措施加以防御和补救，是春季麦田管理的重要措施之一。
低温冷害是小麦生长进入孕穗阶段，因遭受1℃以下的低温致使幼穗和旗叶受到伤害。此时正值小麦拔节以后至孕穗挑旗阶段，植株含水量较多、组织幼嫩，抵御低温的能力较弱，此时对低温和水分极为敏感，若最低气温低于1℃就会受冻。小麦发生低温冷害时受害部位多为穗部，有的穗子不能正常抽出，有的出现白穗或半截穗，抽出的穗仅有部分结实。
二、近年来我所育种的小麦品种抗寒性明显提升
针对气候变化、小麦生产对品种的需求，近年来我所加强小麦育种过程中，在组合配置、抗寒性评价、冬春性鉴定、分子鉴定等环节的工作，品种的抗寒性得到显著提升，经受了多次严重冻害和倒春寒天气的考验。
冀麦782是我所2021年通过国家审定的高产广适品种，表现为抗寒耐冷、高产稳产、抗倒抗病抗逆广适。该品种的杂交组合为：冀5265/良星99//石麦12/3/冀5265，实现了良星99高产稳产、抗寒性好，石麦12多花多实、抗干热风，冀5265矮杆抗倒等优良特性的聚合，克服了石麦12抗寒性差的缺点。2年产比试验，5年国家试验，1年示范，抗冬前冻害和倒春寒表现出众。冻害级别1级，评价等级为“好”。 室内鉴定三叶一心期4℃锻炼4天，-4℃处理7天，20℃恢复7天后，冀麦782的表型明显优于其它品种。
冀麦765是我所2022年通过国家审定的优质中强筋小麦品种，杂交组合为：太谷核不育群体/师栾 02-1，该组合聚合了师栾02-1的优质性状和太谷核不育群体优良亲本的丰产性与抗寒性。参加黄淮冬麦区北片水地组区域试验，品质指标达到中强筋小麦标准。2年区试产量平均亩产 581.1 千克，比对照济麦 22 增产 5.0%。生产试验平均亩产 613.3 千克，比对照济麦 22 增产 8.3%。通过多年、多地、多环境、多个发育阶段系统的抗寒性鉴定与评价，解决了优质小麦的抗寒性差的难题，同时实现了优质和高产的统一，在2022-2023年度河北省2次断崖式降温的不利条件下，抗寒性表现突出，得到种植大户的青睐。冀麦765被列入农业农村部首次发布的《国家农作物优良品种推广目录（2023年）》、首批京津冀主导品种和河北省主导品种。
三、关于育种过程中小麦抗寒性的一点思考
1.区试试验对小麦品种抗寒性的评价具有一定的局限性。黄淮北部和冀中南冬麦区区域试验的抗寒性均在唐山市遵化县进行，很多品系在参试的3年左右时间，由于气候变暖，可能未遇到极端低温天气，品种的抗寒性状未必能够完全表现出来，大多数品种均表现抗寒性“好”或“较好”，但是审定后在推广过程中经常遇到冻害或倒春寒危害。因此区试试验对品种抗寒性未必完全、准确反映出来，对小麦品种抗寒性的定性评价不能完全依赖于区试试验鉴定结果。建议新品系在提供区域试验之前或同步进行多地、多点、多发育阶段、2-3个年度的抗寒性鉴定，多环境评价结果互相补充和印证，以求客观准确。我们今年增加了在张家口、唐山北部、甘肃等地的抗寒性鉴定，取得了较好的效果。另外在品种审定后，转化企业要借助商业化测试网络，持续对品种的抗寒性进行追踪，以明确不同区域、不同年型品种的抗寒特性。
2.杂交组合中应注重选择抗寒性突出的亲本。从育种实践看，在配置杂交组合时，在考虑高产、优质、抗病等性状的同时，一定要有抗寒性突出的亲本，否则生产上受冻害的几率就会很大。近年来山东省育成的一些重大品种如济麦22等，已成为河北省育种家门用来提升品种抗寒性的重要亲本之一，改良效果十分明显。另外黄淮南片或长江流域的品种，在北片育种中作为亲本应谨慎选择和使用，2023年的河北省断崖式降温天气使得含有这些血统的材料几乎是无一幸免。
3.加强冬春性鉴定。近年来随着气候变暖，冬季极端低温天气出现的频率较低，有些育种者为了实现育成品种产量上的突破，在配置杂交组合选用了高产、偏春性的品种或材料作为亲本之一。这种组合后代会分离出各种类型，包括春性、弱春性、弱冬性、半冬性等，如果没有冬春性鉴定，春性材料在正常气候年份，穗发育较快，产量性状上有一些优势，但是在遇到冻害和冷害时，造成小穗发育不良，结实率下降，减产严重。因此建议对稳定的品系在提供试验以前，一定要进行冬春性鉴定，淘汰春性品系，提供半冬性品系参试试验，确保安全越冬。另外，近年来在国家北部冬麦区半冬性品种的占比逐渐增加，一些黄淮北片或冀中南审定的半冬性品种，在北部冬麦区扩审时被评价为冬性品种，本人认为这在生产中存在一定的风险，建议进一步规范半冬性和冬性品种的鉴定标准。
4.加强抗寒性的室内鉴定和分子评价。毋庸置疑，对小麦材料的抗寒性评价，田间表型鉴定是最直接、最有效的途径。但是考虑到不同年份环境胁迫与品种抗寒遗传基础互作的复杂性，仅靠田间鉴定是很难精准评价小麦品种的抗寒性，如果结合室内可控条件下模拟鉴定，以及借助分子途径进行辅助鉴定，可能会实现更加精准、科学、高效的评价。
小麦抗冻性遗传规律及其分子机制一直以来都是小麦遗传育种学研究领域的重点和难点。国内外学者利用代换系、重组自交系等材料，从小麦中定位了一些与抗冻相关的QTL/基因。小麦5A染色体长臂上包含Frost Resistance-1（Fr-1）和Fr-2]两个主要的抗冻位点，两个位点距离约30 cM。Galiba等在“中国春”的代换系构建的后代群体中定位到分别调控春化作用和抗冻性的QTL Vernalization-A1（Vrn-A1）和Fr-A1，两个位点距离约2 cM。Vágújfalvi等在一粒小麦G3116和DV92构建的RIL群体中定位到调控小麦抗冻性的主效QTL Fr-2，该位点可以解释49%的表型变异。Fr-2位点主要由CBF（C-Repeat Binding Factor）基因组成，Cbf3与小麦5A染色体上的抗冻位点Fr-A2有关，CBF-A14拷贝数的变化与小麦的抗冻性呈现显著相关。Tóth等发现位于小麦5B染色体上的Fr-B2位点与抗冻性相关。目前为止，对调控小麦抗冻性相关基因位点研究虽已有一些报道，但多数QTL对表型贡献率较小、精确度较差，限制了优异抗冻基因在小麦育种中的应用。
我们通过对2120份黄淮麦区小麦种质资源进行系谱、表型和基因型等数据分析，最终构建了由510个品种组成的黄淮麦区小麦核心种质，连续2年在石家庄、张家口、甘肃定西进行抗寒性田间鉴定和室内鉴定工作。通过GWAS分析，定位到与小麦冻害等级显著相关的QTL 31个，与小麦苗期越冬死蘖率显著相关的QTL 5个，与小麦低温处理后活苗率显著相关的QTL 11个，与小麦低温处理后相对含水量显著相关的QTL 13个，为解析小麦苗期抗冻性的遗传基础提供了数据支撑。河北农业大学杨学举老师团队，建立了模拟大田低温胁迫环境的室内小麦抗寒性评价体系，并在小麦育种中成功应用。室内模拟鉴定和分子辅助鉴定或许在未来抗寒性评价中将会发挥越来越大的作用。
作者简介：李辉，河北省农林科学院粮油作物研究所研究员，从事小麦常规育种及分子育种工作。