微观农业第29期 | 从野草到粮食:小麦东游记

小麦，世界第一大口粮作物、第二大谷物作物，联合国粮食与农业组织（FAO）于2025年6月出版的《粮食展望》中提及，2025年7月至2026年6月这一年里，全球预计有12.21吨谷物被人类食用，其中5.48亿吨是小麦，相当于全人类的谷物食用量的45%。

小麦磨成的面粉可以做成面条、饺子、馒头等中国特色食物，面包、蛋糕、派等西方特色食物，东方到西方，北方到南方，小麦制品总能让人为之沉醉。

图1 小麦粉（面粉）做成的（A）凉皮、（B）饺子、（C）油条、（D）烙饼、（E）刀削面、（F）面包、（G）蛋糕、（H）泡芙、（I）派（图片来源：下厨房）

不过，现代普遍栽培的小麦并非中国本土驯化的作物，而是起源于“新月沃地”（位于西亚，因在地图上呈新月形而得名）。早在13000-23000年前，新月沃地的多个遗址已发现了野生二粒小麦（Triticum turgidum），但从形态上还不能确定这些小麦是否已被驯化。在小麦的驯化过程中，非脆穗轴、自由脱粒等重要特征在栽培种群内的占比明显增加，非脆穗轴使得小麦的小穗不易掉落，更便于集中收获；自由脱粒则使小麦谷粒易于从谷壳中分离出来，对栽培更有利但也降低了小麦的野外生存能力。这些特征也成了判断小麦是否被驯化的重要依据，年代更晚的遗址中，就发现了非脆穗轴的小麦。

注：绿色虚线为新月沃地范围；蓝色横轴上的数字为校准后距今年份（公元前），横轴下方的方框内为栽培与驯化发生时的气候与考古时期；地图上的数字为遗址位置编号，方框内的位置编号右侧的线条为发现农业或驯化证据的时期，绿色、红色、紫色线条分别表示野生二粒小麦被驯化前的栽培时期、栽培二粒小麦出现时期、普通小麦出现时期，线条右侧为遗址名称。

图2 新月沃地的小麦栽培与驯化的考古学依据（图片来源：Levy和Feldman）

12000年前的诸多遗址中，发现了栽培二粒小麦，此时非脆穗轴这一重要驯化特征已占据主导地位。之后栽培二粒小麦与另一种野生山羊草属植物粗山羊草（Aegilops tauschii，也叫节节麦）发生天然杂交，最终形成了普通小麦（Triticum aestivum L.），也称小麦、冬小麦。由于普通小麦对环境耐性更强，特别是更耐寒，很快就取代了栽培二粒小麦，成为今天种植范围最广的小麦。

注：1.从野生二粒小麦到栽培二粒小麦；2.出现某个与硬粒小麦（常用于制作意大利面）相似的二粒小麦亚种；3.该亚种与粗山羊草杂交后形成原始的普通小麦；4.普通小麦很快出现自由脱粒、穗轴更粗壮的栽培种（图中为‘中国春’品种）。

图3 普通小麦驯化过程中的主要突变与形态变化（图片来源：Levy和Feldman）

小麦进入中国的时间很早，距今四五千年前就已经出现在甘青、中原、海岱等地区的遗址中，但因种植要求比较高，很长一段时间内中国本土驯化的粟（也称谷子，脱壳后称为小米）仍是北方的主要粮食作物。随着生产力发展，小麦种植规模逐渐扩大，隋唐时期，小麦成为仅次于粟的第二大粮食作物；明清时期，“南稻北麦”的粮食格局趋于稳定，小麦成为北方的主粮；新中国建立后，小麦产量从1949年每公顷不足1000 kg增长到2025年的5988 kg，粟的种植面积进一步下降，从主粮转变为杂粮。

如今，中国的小麦产量约占全球的17%，但近些年来小麦产量提升进入瓶颈期，增长放缓。为此，研究者提出利用基因组编辑、表观遗传育种、合成生物学、单倍体加倍技术、快速育种技术及人工智能辅助育种等新一代育种技术，培育超高产小麦新品种。另外，由于我国粮食生产体系逐步转向“提质增效”，除常见的以高产、高效、抗逆为目标的育种研究外，小麦营养品质改良也已成为小麦育种领域的重要研究方向。未来的小麦育种，或许可以突破传统育种当中高产与优质难以同时出现的障碍，实现高产与营养品质优良兼具的目标。