维持育种与提高产量潜力的育种共同促进小麦产量的遗传改良

为什么小麦产量仍与每个人的餐盘息息相关

小麦是全球粮食供应的基石，约提供全球人类摄入热量和蛋白质的五分之一。随着世界人口增长和气候变化带来新的压力，农民必须在不增加环境破坏的情况下，从相同的土地上收获更多谷物。本研究提出了一个看似简单却影响深远的问题：当小麦产量上升时，有多少归因于真正更高产的新优良品种，又有多少只是育种者努力防止老品种在面对新病虫害和变动气候时退步的结果？

维持收成高产的两种不同方式

植物育种者通过两种主要策略来提高粮食产量。一是培育更高的产量潜力：创造在理想条件下能更高效地将光、水和养分转化为谷物的新小麦品种。第二种，常常不那么显眼，是维持育种：不断更新品种，使其保持对变化的天气、土壤、耕作方式以及不断出现的病虫害的适应性。以往大多数研究将这两种效应合并在一起，假定当今在同一时间并列栽培新旧品种时，任何新系的优势都必须反映出生物学上更高的产量上限。

把长期试验数据放到显微镜下审视

为了将这两种力量区分开来，研究人员汇集了自2000年以来在阿根廷、法国、英国和美国开展的官方小麦品种试验的大型数据库。这些试验在模拟真实耕作条件的同时，仔细地在多年和多个地点测试了许多品种。团队关注了十个在试验中至少存在十年以上的广泛种植的“对照”品种，并将它们的表现与每年出现的产量前十名品种进行比较。值得注意的是，大多数试验包括有和没有保护性杀菌剂喷洒的地块，使研究人员能够观察叶部病害易感性随时间的变化。

产量数据真正显示了什么

在这四个国家中，现代高产品种与较老对照品种之间的差距稳步扩大。平均而言，在使用杀菌剂处理的作物中，小麦产量每年约提高73公斤/公顷。但当团队解开原因时，他们发现这看似的进步中近一半并非来自更高的生物学上限。相反，大约33公斤/公顷/年反映的是对照品种的产量侵蚀——随着它们逐渐失去与不断变化的局部环境的匹配而下降，即便在病害压力被抑制的情况下也是如此。其余约40公斤/公顷/年则代表新培育品种在产量潜力上的真实提升。在未处理地块中，老对照品种下降得更快，显示出它们随着时间推移对真菌性病害的易感性增加。

重新思考对育种增益的过度乐观

这些结果揭示了许多早期作物改良评估中的一个重要盲点。那些仅在当今田间种植几种新旧品种并将全部差异归因于遗传进步的研究，可能高估了育种者提高生物学产量上限的程度。新的分析表明，至少在这些主要产区的小麦中，维持育种与提高产量潜力同样重要。育种者不得不持续工作，仅是为了抵消由不断变化的虫害、病害和环境引起的无形下滑。

这对未来粮食安全意味着什么

对非专业人士来说，关键结论是：小麦产量上升部分是一个“跑步维持原地”的故事。真正能提升最大可能产量的突破，看来比过去预期的要慢，无论是在小麦还是很可能在其他主粮作物中亦是如此。这意味着未来的粮食安全不仅依赖于更聪明的遗传学，还依赖于更好的田间管理，缩小田间实际产出与潜在产能之间的差距。与此同时，强有力的育种项目仍然至关重要——不仅要推动产量进一步提高，也要防止今日高产品种在明日的田地中默默退化。

引用: Andrade, J.F., Man, J., Monzon, J.P. et al. Maintenance breeding and breeding for yield potential both contribute to genetic improvement in wheat yield. Nat Commun 17, 2078 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69936-6

关键词: 小麦产量, 植物育种, 产量潜力, 维持育种, 粮食安全