《小麦抗病虫育种及病虫防治》 | 第一章 小麦抗病虫育种技术研究（第一节 国内外小麦生产概况1）
小麦是人类主食之一，有其自身的特点，含有独特的蛋白质，做出来家常的馒头、面条、面包、饼干等等，都是老少皆宜的食品。小麦的储存期长，大约4～5年。
第一节国内外小麦生产概况
一、国内外小麦生产概况
世界范围内大面积种植的除普通小麦之外，还有的占10%的硬粒小麦。在中国，普通小麦占绝对优势，占99%以上。
（一）国外小麦生产
世界小麦种植面积在2.27亿hm²，小麦总产占谷物总产的30%以上。小麦的种植分布主要集中在亚洲、北美洲和欧洲，约占总面积的70%以上。部分欧洲国家小麦单产较高，如英国、荷兰、丹麦、比利时、法国、德国等，每公顷产量达7500kg以上。
世界小麦生产的发展，是采用改良品种和改进耕作栽培措施的结果，其中改良品种在提高单产中所起的作用占40%～55%。尤其是高产、矮秆品种的广泛推广，极大地增加了产量。
（二）国内小麦生产
在中国，小麦的种植范围较广。中国的小麦面积，1949年为2187万hm²，1980-1998年保持在3000万hm²上下。近十几年来，小麦的种植面积呈下降态势，2013年小麦播种面积约为2400万hm²。虽然小麦面积下降，但由于小麦单产不断提高，小麦总产仍保持增加态势。冬小麦面积占大部分，主要集中在河南、山东等省份。随着科技的发展，农业生产条件也得到了迅速改善，小麦生产技术也在逐年的提高。全国冬小麦平均单产已由1949年的645kg/hm²提高到2012年的5064kg/hm²。
二、我国小麦育种目标
（一）小麦育种目标的制订策略
小麦育种目标的设定也受诸多因素的影响，社会时期的不同，生产因素的制约，人们需求的变化，最终体现在4各方面：丰产性、稳产性、品质和生产成本。
20世纪60年代以前，小麦生产水平低，在几乎没有化学防治措施的情况下，病虫害是主要限制因子，因而抗病虫是主要育种目标。
20世纪70年代以后，小麦生产条件逐步改善，尤其是灌溉面积的扩大和化肥的广泛使用，抗倒、抗病、丰产成为首要的育种目标。这一时期，由于片面追求高产，忽视了品质，致使品质普遍下降。
20世纪80年代以后，随着社会生活水平的不断提高，人们对食品的要求越来越高，对作为原材料的小麦品质要求也不断提高，品质改良成为不可避免的一项重要任务。
随着国民经济持续快速发展，农村劳动力不断转移，麦田管理越来越粗放，节水省肥、适合机械收割、低成本高收益成为主要育种目标。
随着国民经济持续稳步发展，人民生活水平进一步提高，耕地向种植大户流转、麦田灌溉条件改善，机械作业、多抗稳产、高产优质、低耗高效应该成为新目标。
（二）小麦育种目标
小麦育种目标的制定，要结合自然条件、种植技术等，把工作落实到细节，比如黄淮地区的冬小麦，主要有以下的特点：幼苗：适合冬季，春季生长比较弱，适合早茬和晚茬种植。
抗寒：对于冬季的低温情况和春季的倒春寒比较有抵抗性。
抗病：在抗病水平上最低标准也要达到中感水平，对于病虫害的抵抗要具有综合性。
抗倒：一般包括根倒伏和茎倒伏。抗倒要做到茎秆中矮，根系发达坚固，节间短而粗，具有弹性。
抗干热风：基本要求就是耐高温、早熟。
株型好：要求株行排列合适，叶片繁茂，阳光充足，才能保证光合作用。
产量结构合理，高产潜力大：一般900kg/hm²左右，高产潜力1050kg/hm²以上。
品质好：要求种子品性超高，面食成品味道好，筋道。适应性广：对温度、湿度、营养的适应性强，而且种植的时间段要求不严格。
综合上述要求，小麦育种要求优质高产、综合抵抗性强、种植弹性大。
三、作物品种类型及育种的特点
农作物品种具有三个特点。特异型，至少具有一个以上的与其他品种不同的特点；一致性，不同品种之间性状有相似性；稳定性，在品种改良或者繁殖的情况下，特异型和一致性的特点要保留。
（一）作物的品种类型
根据作物的繁殖方式、商品种子生产方法、遗传基础、育种特点和利用形式等，可将作物品种区分为下列类型。
1.自交系品种（Line cultivar）
自交系品种（Line cultivar）又称纯系品种（Pure line cultivar），是指遗传基础相同和基因型纯合的植株群体。一般认为，自交系品种的理论亲本系数（Theoretical coeffi-cient of parentage）应高于0.87（Kempthorne，1957），即群体中纯合基因型植株数达到或超过87%。
自交系品种包括常规品种、自交系和后代群体。通常小麦、大豆、水稻属于自交系品种，这类品种的种子是可以二次利用的。
2.杂交种品种（Hybrid cultivar）
杂交种品种是指在严格选择亲本和控制授粉的条件下生产的F₁植株群体。
杂交品种中的个体基因型是高度杂合的，群体又具有不同程度的同质性，表现出杂种优势；杂交种品种通常只种植F₁。
3.群体品种（Population cultivar）
基因不同的群体植株，其主要特点就是基因复杂，群体中的基因彼此不相同，造成群体中的植株基因也不相同，基于此，将群体品种划分为4种类型。
（1）异花授粉作物的自由授粉品种
异花授粉是指作物之间的随机授粉，主要方式有杂交、自交和姐妹交三种方式，进行形成多种改良后的复杂的基因群体，但是尽管作物成为杂交新品种，但也要保持本性特征。例如，玉米的地方品种就是自由授粉品种，又称为开放授粉品种（Open pollinated varietv，OPV）。
（2）异花授粉作物的综合品种
综合品种（Synthetic cultivar）是由一组异花授粉作物的自交系采用人工控制授粉或在隔离区多代随机授粉后形成的遗传平衡群体。综合品种的遗传基础复杂，尽管杂交产生新的特质特性，但新品种依然会具有原品种的固定基因。
（3）自花授粉作物的杂交合成群体
是指利用多种纯系品种杂交改良，在进行繁殖、分离之后形成的新品种，他们在自然条件互相组合，逐渐形成一个全新的、稳定的群体。
（4）多系品种
多系品种是由多个近等基因系（Near-isogenic lines，NIL）的种子混合繁殖后形成的后代群体。最主要的特点就算尽管个体具有差异性，但是遗传基因是相同或者相似的，这些品种的优势在于遗传了多种植株的特性，综合抗病能力比较强。比较著名的就是墨西哥育成的抗秆锈病的小麦和爱荷华州发放的抗锈病的燕麦，在抗病方面的性能比较突出。
4.无性系品种
无性系品种（Clonal cultivar）是指的是由一个无性系或者多个无性系借助营养体进行无性繁殖所产生的品种。这类品种的基因型接近母体，个体基因和表现一致，群体基因单一。孤雌生殖、孤雄生殖所产生的细胞繁殖都属无性系品种。
（二）各类品种的育种特点
1.自交系品种的育种特点
自交系品种是选择基因纯合的优良植株进行自交产生的新的品种，这种育种的基本要求是保证基因纯合，品种优质，种植产品优质，主要特点是要形成连续的变异、自交，还要保证是单株进行。
优良自交系品种的农作物特征非常明显，产量高、品性优良、抗病性强、适应种植的地区比较广泛。因此，拓宽育种资源，采用杂交、诱变、转基因等各种育种方法，引起基因重组和突变，扩大基因变异范围，并在性状分离的大群体中进行单株选择，层层筛选，才能选出最优质、最适合的个体。
自花授粉作物靠自交繁殖后代，只要选出具有优良基因型的单株，它的优良性状就可稳定地传递给后代。对于主效基因控制的突变性状，只要1次或2次的自交和单株选择，性状就可稳定下来；对于杂合的多基因控制的数量性状，则需连续多代的自交和单株选择，才能获得性状优良并能稳定遗传的自交系品种。对于交叉授粉作物的自由授粉群体，由于交叉授粉和基因型的杂合性，可采用连续多代人工套袋自交结合单株选育的方法来培育杂交新品种。这种类型的自交系通常不直接用于大田生产，而是作为杂交的亲本。
2.杂交种品种的育种特点
杂交种是由自交系或自交系与品种之间杂交所产生的后代，一般生产上利用子一代（F₁）。个体基因型高度杂合，个体的相对性状一致，强杂合性是杂种的基本要求。育种实践表明，F₁杂种优势最强，产量增长潜力最大。杂种的优势是由亲本系的结合能力和内在遗传组成决定的。
杂交品种的育种包括两个过程，一是亲本繁殖，二是杂交制种。其中的关键是亲本配合力，因此确定配合力是杂种育种的主要工作之一。
杂交种F₁种子生产难度是杂交品种利用的主要限制因素。优良的性状和简单的种子生产是新品种大规模推广的必要条件。在杂交品种选育过程中，应重视影响亲代繁殖和杂交种子制备的性状选择。
对亲本自身的产量，两个亲本花期的差距，母本雄性不育系的育性稳定性，父本花粉量的大小等性状，都要注意选择，才能保证制种质量，提高制种产量，降低种子的生产成本。
3.群体品种的育种特点
群体品种在遗传基础方面相对复杂，由于不同植株的基因不同，异花授粉和自由授粉的植株品种基因都是杂合的，基本没有基因完全相同的植株。
由于授粉作物多品种的几个近等基因系或几个合成的自交系群，本组内包括多个不同的基因型，且每株植物的基因型均为纯合的。随着世代的增长，授粉自花的杂交合成种群最终变成几种纯系的混合体。
群体育种的基本目的是为了创造基因的多样性，为以后的育种做基础性工作。
根据育种目标的不同，选择一些遗传差异大的作为原始亲本的自交系，并根据原始组的比例进行初步设计，达到扩建基因库的目的。
后代种群一般不被选择，种群被尽可能大地随机样本保存，以避免遗传漂移，削弱遗传基础。对于交叉授粉的群体，可以选择多代的自由授粉，在隔离的条件下逐渐打破基因的联系，充分重组，实现遗传平衡。
4.无性系品种的育种特点
无性繁殖体的基因型是由母体决定的。比如，甘薯的无性系的基因型是杂合的，但表型是一致的。马铃薯的基因型是纯合的；如果它们是杂交后代，基因型是杂合的，但它们的表型是相同的。由于上述特点，有性杂交可以获得杂种优势，无性繁殖可以固定杂种优势。
无性繁殖作物的天然变异较多，芽的分生组织细胞发生的突变，称为芽变（Budmutation）。芽变发生后，可在各种器官和部位表现变异性状，如甘薯的芽眼颜色、叶脉颜色、蔓色、薯皮和薯肉颜色等。因此，芽变育种是营养体无性系品种育种的一种有效方法。
四、小麦病虫害对生产的危害
中国是农业大国，粮食生产不仅能安顿民生，还是工业生产的基础，其重要性是不容忽视的。然而农作物病虫害不仅造成了农作物减产甚至绝产的严重后果，更对我国的农业发展带来打击。随着相关部门的逐渐重视，中国在逐渐研发出适合中国农业的防治办法，不仅稳固了中国农业大国的地位，还提升了中国的农业发展水平，对中国的农业经济乃至国民经济发展带来积极影响。
（一）病虫害会造成农作物的减产
作为中国乃至全球在农业生产中的重要生物灾害，农作物的病虫害是影响农业生产持续稳定发展的最大诱因，种类多、影响大、爆发成灾可能性大已成为它的特点。据统计，国内重要农作物的病虫达1400多种，常见的有二化螟、棉铃虫、蝗虫等等，除了其自身的生物学特征外，农作物的品种、气象条件的变化都对其有着重要影响。部分害虫如蝗虫能进行长距离的迁徙，从而对农作物形成大面积、大范围的破坏，使农作物严重减产，危害极大。
比较著名的案例有，1991年，我国较多地区病虫害严重，导致农作物严重减产，共造成160亿㎏的粮食损失，其中，损失小麦38亿㎏，水稻48.6亿㎏，棉花2.3亿㎏；天津市、河北省更是有1.3万hm²稻田颗粒无收。2008年，黑龙江省遭遇草地螟虫破坏，受灾面积超过286.7hm²。由此可见，农作物的病虫害可导致农作物严重减产，给国民经济尤其是农业经济造成较大影响。