《Molecular Breeding》：Milyang54, a short, high-tillering winter wheat cultivar with enhanced lodging resistance and yield
编辑推荐：
为应对气候变化威胁与韩国小麦自给率低的困境，研究人员开发了新型冬小麦品种‘Milyang54’。该品种通过杂交选育，具有株型矮小、分蘖力强、抗倒伏、抗赤霉病和耐寒等特点，田间试验显示其产量比对照‘Keumgang’显著提高19.7%，且适合室内栽培和快速育种。此研究为解决粮食安全问题及培育适应未来农业模式的小麦品种提供了重要资源。
小麦，作为全球主要的口粮作物，在韩国的饮食结构中占据着举足轻重的地位，年人均消费量高达38.3公斤，且需求仍在持续增长。然而，一个严峻的现实是，韩国国内的小麦生产极不稳定，高度依赖进口，自给率仅有1-2%，粮食安全问题令人担忧。更棘手的是，全球气候变化正给农业生产带来巨大挑战，研究表明气候变化影响了全球32-39%的作物产量，而小麦对此尤为敏感，在不利条件下其产量损失最高可达82.1%。近年来，气温升高、异常降雨、干旱和病虫害频发，导致小麦产量和市场价格剧烈波动。模型预测显示，即使改进管理措施，到本世纪80年代冬小麦产量仍可能下降13.4%。尽管韩国国内小麦的单位面积产量潜力可能高于一些主产国，但籽粒品质的年际波动始终是个问题。成熟期频繁的降雨常常导致淀粉和蛋白质含量下降，并增加赤霉病（Fusarium Head Blight， FHB）的发病率，从而降低面粉品质。在此背景下，农业科技也呈现新的曙光。垂直农业（Vertical Farming）使得在可控环境下进行高密度、多层次的作物生产成为可能。对于小麦而言，早期研究报道多层系统年产量可达每公顷7,000至19,400公斤/10公亩。若将垂直农业与快速育种（Speed Breeding）——一种通过调控光周期和温度来缩短生长周期的技术——相结合，则有望实现一年多个世代，且不受户外条件影响的稳定生产。因此，培育株型矮小、分蘖力强、抗倒伏且适应室内栽培的小麦品种，对于满足气候适应和高产需求至关重要。正是在这样的时代呼唤下，冬小麦新品种‘Milyang54’应运而生。
为开展此项研究，研究人员主要运用了传统杂交育种与田间表型选择技术，通过人工杂交和群体筛选从亲本‘Jokyoung’与‘NOROC’中选育出优良品系。在育种过程中，重点对株高、穗部性状和抗倒伏性进行了选择。研究设立了田间标准双季种植试验（与水稻轮作），并以‘Keumgang’品种作为对照，系统评估了‘Milyang54’的农艺性状、产量和抗逆性。此外，还采用了分子标记分析技术，对控制籽粒贮藏蛋白（如高分子量谷蛋白亚基 Glu-D1）、直链淀粉合成（Wx-D1）、穗发芽抗性（TaMFT-A1）和赤霉病抗性（Fhb1）的关键基因进行了检测，以解析其品质和抗性的遗传基础。品质分析则涵盖了蛋白质含量、SDS沉降值、面筋指数以及粉质仪（Mixograph）测试，以全面评价其加工适用性。
育种历史与品种审定
‘Milyang54’是通过人工杂交和群体选育，从‘Jokyoung’ × ‘NOROC’的杂交组合中选育而成。种子于2017年4月产生，到2020年已进展至F6代。选育标准包括株高矮小、大穗和抗倒伏。在众多高代品系中，YW3155-4B-162-1表现出优异的农艺性状，并在2022–2023年的试验中进行了评估。基于其表现，该品系被命名为‘Milyang54’并获得植物专利保护（专利号 10–2025-0042920）。
农艺性状与产量表现
田间评价在韩国标准的稻麦双季种植条件下进行。结果显示，‘Milyang54’的平均株高为41.1厘米，比对照品种‘Keumgang’（66.1厘米）矮38%，表现出显著的矮秆特性。其穗长与‘Keumgang’相近（8.2厘米 vs. 8.3厘米），但单位面积穗数更高（877穗/平方米 vs. 706穗/平方米），每穗粒数也更多（47粒 vs. 33粒）。虽然其千粒重（42.3克）和容重（724克）低于‘Keumgang’（49.1克和809克），但产量试验表明，‘Milyang54’的产量达到511公斤/10公亩，比‘Keumgang’（427公斤/10公亩）增产19.7%。这种产量优势主要归功于更高的穗密度和每穗粒数。该品种还表现出强大的抗倒伏性和优异的耐寒性，在田间未观察到冻害。两个品种在田间均未感染赤霉病和白粉病。
籽粒品质与分子特征
籽粒品质分析显示，‘Milyang54’的蛋白质含量为9.6%，低于‘Keumgang’的13.9%。其SDS沉降值和面筋指数分别为27.1毫升和63.8，也显著低于‘Keumgang’的58.4毫升和84.1。粉质仪分析表明，其面团强度和稳定性较弱，吸水率较低（58.3%），和面时间较短（3.3分钟），这些指标提示其面包制作适用性有限。分子标记分析揭示了其Glu-D1位点为4+12组成型，这可能解释了其面筋强度较弱的原因。其Wx-D1基因型与‘Keumgang’相同（Wx-D1a）。TaMFT-A1等位基因分析表明其对穗发芽敏感，而Fhb1抗性基因被检测到，这与田间抗赤霉病的表现一致。
该研究成功培育并系统评估了冬小麦新品种‘Milyang54’。结论表明，‘Milyang54’是一个具有株型矮小、分蘖力强、产量高、抗倒伏、耐寒且抗赤霉病等优良性状的冬小麦品种。其稳定的田间表现和明确的分子特征，结合其对室内栽培和快速育种的适应性，突显了其作为宝贵育种资源的潜力。讨论部分进一步强调了该品种的多重价值：其紧凑的株型降低了倒伏风险，并通过增加穗密度和每穗粒数提高了产量潜力；强大的抗逆性确保了田间表现的稳定性。作为一个冬性品种，它在自然条件下需要春化（Vernalization）和较长的生育期，但在可控春化条件下，可适用于室内栽培和快速育种项目，其矮秆和整齐的生长习性有利于空间高效利用和快速表型鉴定。此外，‘Milyang54’的低蛋白含量和较低的面筋指数表明它是一款适合作为软质小麦（Soft Wheat）的品种。在韩国，大多数国产小麦品种集中用于制作通用型面粉（主要用于面条生产），因此，开发像‘Milyang54’这样的专用软质小麦品种，对于拓展专用小麦育种具有重要价值。同时，随着全球食品趋势日益关注健康与福祉，对低麸质饮食的兴趣日益增长。在此背景下，开发像‘Milyang54’这样的极低麸质小麦品种，对未来小麦育种和利用具有重要意义。总之，‘Milyang54’为韩国开发高产、抗逆小麦品种提供了关键材料，并为应对气候变化和满足多元化市场需求提供了新的解决方案。
