本文選自Engineering期刊2018年第4期
來源：Genetic Crop Improvement: A Guarantee for Sustainable Agricultural Production[J].Engineering,2018,4(4):431-432.
●作物遺傳改良專題●
Engineering2018年第4期“作物遺傳與育種”專題發表7篇關於作物遺傳育種研究方面的綜述論文。
2017—2018年，全球糧食產量約為2.61350×1013t，消耗2.59320×1013t，糧食和飼料的利用率分別為43.1%和35.0%。雖然大豆（Glycine max）、油菜（Brassicanapus）、向日葵（Helianthus annuus）和花生（Arachis hypogaea）是最重要的傳統油料作物，但是一些非傳統的油料植物，如油棕櫚（Elaeis guineensis），已經展示出作為新興油料作物的巨大潛力。
科學技術可以為糧食安全做出重大貢獻。新的“綠色革命”包括作物改良、更加環保的作物保護方法和水肥高效利用等。作物遺傳改良促進作物的可持續生產，因此，新品種的培育是作物育種的主要目標。遺傳增益是作物育種帶來的益處。例如，1901—2014年間，澳大利亞新南威爾士的小麥產量以每年26kg·hm−2的速度增長，而中國1950—2012年小麥主產區每年產量增加57.5kg·hm−2。
然而，作物產量持續受到不同生物和非生物脅迫的挑戰，這種情況可能會因氣候變化而惡化。某些病害的發生區域已經擴大。例如，過去一直認為小麥赤黴病是我國南方麥區危害最大的真菌性病害，而在北方很少發生，但是現在已經向北蔓延，成為我國小麥最大生產區——黃淮冬麥區生產威脅最大的病害之一。作物遺傳改良的目的除了要保持產量和品質外，還必須解決這些新出現的問題。作物遺傳育種的新技術，如分子育種、基因組學和基因編輯技術，可以在提高作物育種效率方面發揮作用。
近年來，隨著基因組學和分子育種等生物技術的發展，植物育種也發生了革命性的變化。由於一些重要的限制因素，通過國際合作取得的成功案例無法在中小規模育種計劃中得到複製。作為新的國際農業研究磋商小組（CGIAR）投資組合在2017-2022年的新研究計劃和平臺的一部分，CGIAR卓越育種平臺是針對發展中國家的主要農作物和動物育種項目開發的，併為全球範圍內的小規模育種項目提供了獲得現代基因分型、生物信息學和表型評價的工具。這個育種平臺還提供了一系列關鍵研究領域所需要的培訓計劃。
提高遺傳增益取決於不斷增加的遺傳潛力以及縮小遺傳潛力與實際產量之間的差距，後者在很大程度上是通過提高生物和非生物脅迫抗性來解決的。生物脅迫的挑戰不僅來自氣傳真菌，如引起小麥白粉病的Blumeria graminis f.sp.tritici，而且還有一些侵染作物根系的土傳病原。
四川農業大學的科學家展示了Pm40替代Pm21培育可持續抗病品種的潛力。由於質量遺傳基因在生產上使用一段時間之後會失去抗性，因此挖掘抗病新基因以便不斷提供抗病基因來代替無效基因非常重要。美國北達科他州立大學的Guiping Yan和Baidoo博士總結了抗大豆胞囊線蟲（Heterodera glycines）的育種進展，介紹了病原線蟲分子生物學及相關研究如何幫助常規育種工作的一個實例。加拿大阿爾伯塔大學的科學家回顧了Apho-nomyces euteiches引起的豌豆根腐病的發生和控制措施，這種土傳病害對加拿大豌豆生產構成嚴重威脅。
由於溫室氣體排放造成的全球氣候變化對氣溫和降雨產生了很大的不利影響。全球變暖（即乾旱）對作物生產造成的一個顯著影響是可能導致許多作物大幅度減產。培育能夠適應氣候變化的作物是作物遺傳育種專家的一項重要任務。澳大利亞的Nazim Ud Dowla博士和他的同事報道了通過改變控制春化（Vrn）、光週期（Ppd）和矮稈（Rht）性狀的關鍵基因，使小麥適應乾旱脅迫。
為了滿足日益增長的全球人口的需求，同時保護自然環境，培育高產和環保作物（包括那些具有改良性狀、新型作物或新品種）是至關重要的。作物新物種、新類型和新品種可以通過培育合成作物或顯著改變生產模式（例如從一年生變為多年生）來產生。
中國和美國的科學家報道了多年生小麥的培育，這一直是一些國家育種的目標。這篇文章總結了通過小麥與多年生偃麥草雜交產生多年生小麥及其潛在的應用價值。中國和國際玉米小麥改良中心（CIMMYT）的專家總結了合成六倍體小麥在小麥育種中的潛在應用。新培育的合成小麥為小麥改良提供了有用的遺傳資源。澳大利亞聯邦科學和工業研究組織（CSIRO）的科學家報道了非經典油料植物的遺傳操作，以增強其作為生產植物油的主要形式——三酰甘油的生物反應器的潛力。作者總結了當前利用基因工程策略增加三酰甘油在植物中積累方面的研究結果。
“作物遺傳與育種”專題的文章有：
抗白粉病基因 Pm40 在我國“後 Pm21 時代”小麥育種中的重要作用
唐聖雯， 胡玉亭，鍾勝福，羅培高
工程（英文） 2018,4 (4):500-506
小麥——偃麥草遠緣雜交選育多年生小麥述評
崔磊，任永康，Timothy D. Murray，閆文澤，郭慶，牛瑜琦，孫玉，李洪傑
工程（英文） 2018,4 (4):507-513
氣候變化條件下提高小麥產量和適應性——關鍵物候基因的優化
M.A.N. Nazim Ud Dowla，Ian Edwards，Graham O’Hara，Shahidul Islam，Wujun Ma
工程（英文） 2018,4 (4):514-522
通過遺傳操作提高非典型油料植物作為生產三酰甘油生物工廠的潛力
Xiao-Yu Xu，Hong-Kun Yang，Surinder P. Singh，Peter J. Sharp ，Qing Liu
工程（英文） 2018,4 (4):523-533
大豆胞囊線蟲抗性研究現狀及其對大豆育種的啟示
Guiping Yan，Richard Baidoo
工程（英文） 2018,4 (4):534-541
Aphanomyces euteiches ——加拿大豌豆生產的嚴重威脅
Longfei Wu，Kan-Fa Chang，Robert L. Conner，Stephen Strelkov ，Rudolph Fredua-Agyeman，Sheau-Fang Hwang，David Feindel
工程（英文） 2018,4 (4):542-551
六倍體合成小麥——過去、現在與未來
李愛麗，劉登才，楊武雲，Masahiro Kishii，毛龍
工程（英文） 2018,4 (4):552-558
Jianmin Wan.Genetic Crop Improvement: A Guarantee for Sustainable Agricultural Production[J].Engineering,2018,4(4):431-432.
萬建民，水稻分子遺傳與育種專家，中國工程院院士，現任中國農科院副院長。
長期從事水稻優異基因挖掘和分子育種研究，在國內較早提出和初步實踐了作物分子設計育種。在水稻秈粳交雜種優勢利用基礎研究、品質優異基因挖掘、抗病蟲新基因挖掘和優質高產多抗粳稻新品種選育等方面取得重要進展。
六倍體合成小麥
前沿研究：類生命機器人&多年生小麥
中國工程院院刊
工程造福人類
科技開創未來
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