5． 国际合作、种质资源和数据交换的力量加速为农民和环境提供解决方案
5.1 利用PGR衍生的抗性在全球200万公顷以上土地上减少杀菌剂的使用
全球范围内，三种锈病中的一种（有时不止一种）可能发生，导致全球 80% 的小麦产量损失。锈病难以控制，因为新的毒性病菌不断进化，它们的孢子可以在几天内传播数千公里。抗锈病育种是百年来的重中之重，因为需要不断导入新的抗性基因以避免或减少叶面施用杀菌剂。
不断努力下，少数不发达地区的农民仍使用杀菌剂来控制锈病，大部分人抵御锈病则是依赖种植抗病品种。CIMMYT 培育的春小麦品种占全球小麦种植面积的 50% 左右，在南亚和撒哈拉以南非洲地区则高达 75%。培育抗病品种对减少全球杀菌剂的使用具有重大意义。在高资源国家（HRC），抗病育种的进步使农民能够将小麦杀菌剂的使用量减少到每个作物周期平均 1.25 次。在低资源国家（LRC），大约85%种植小麦的农民不使用杀菌剂。二者的小麦种植面积大致相同（110 m ha）。估计全球80%的小麦种植面积面临锈病感染的风险，再根据HRC和LRC的杀菌剂喷洒次数统计，得出全球在小麦上施用了 9250 万升杀菌剂的结论。尽管HRC小麦的遗传抗病性可以节省成本，但LRC小麦基于植物遗传资源（PGR）的抗病性每年可节省约 5000 万升杀菌剂。仅从本世纪初开始，就避免了超过 10 亿升杀菌剂的使用。
5.2 IWIN和其他支持国际公共产品的机构
适应世界多地种植的小麦品种的产生建立在植物遗传资源和数据共享的基础上。CIMMYT 在全球小麦创新网络中发挥着催化剂和领导者的作用，该机构专注于开发、部署和共享优良种质，以实现可持续的农业发展，特别是为全球南方国家的农业发展做出了重要贡献。与国家和地区密切合作育种计划中，由 CIMMYT 和 ICARDA 领导的 CGIAR 育种网络是全球南方国家用作亲本或作为品种发布改良小麦品系的主要来源。使用 CGIAR 育种品系开发的改良小麦品种覆盖了超过 100m ha的土地。CIMMYT 培育的品种种植在世界近 80% 的小麦种植区中，特别是在南亚和撒哈拉以南非洲地区。这些统计数据证明了种质共享的价值。
过去 55 年来，CIMMYT 优良种质资源作为全球公共产品无偿分发给公共和私营部门合作伙伴，使世界各地的小麦科学家和育种者能够获得来自不同育种渠道的优良品系（图 6）。这些小麦品系每年在约 100 个国家接受评估。自 IWIN 启动以来，全球南方国家推出和采用更多新的和多样化的小麦品种（与 PGR 杂交的结果）的趋势日益明显。在 CIMMYT 育种中，使用小麦 PGR 的等位基因是一个常见手段。 2015 年至 2023 年间，多个国家推出了 300 多个春小麦品种，大多数品种都使用 PGR 来保持抗病性。CIMMYT 小麦育种计划持续供应改良种质，有助于满足全球不同小麦种植区日益增长的需求。
图6 在国际小麦改良网络下接收到种质资源的公共和私营育种项目
大量研究表明，CIMMYT 相关种质资源对提高全球生产力做出了贡献。遗传增益已得到充分证实， 2002 年至 2014 年间在 66 个国家/地区的 740 个地点进行的半干旱小麦产量试验（SAWYT）的结果进一步证实了其影响，其中低产环境的平均产量增加了 1.8%，中产环境的平均产量增加了 1.41%。2006 年至 2015 年在 180 个最佳环境中进行的精英春小麦品种产量试验表明，与对照相比，遗传增益约为 1.63%。而 2007 年至 2016 年在 138 个国际环境中进行的高降雨小麦产量试验报告显示，与当地对照相比，年遗传增益为 1.17%。此外，CIMMYT 春小麦品种已在非洲环境中得到广泛采用。改良小麦品种带来的产量提高，为全球南方的小农户和消费者带来了直接效益，这也为数十年来维持粮食价处于历史低位方面发挥了重要作用。
作为IWIN的补充，CIMMY与学术界一直以来都保持紧密联系，开展成果转化研究，最初是研究抗病遗传学（见第3.1节），后来是将分子生物学技术应用于实际育种（见第4.1节）以及将复杂的生理性状应用到精英种质当中（见第3.4节）。CIMMY通常涉及探索PGR以更好地表达理想的生理性状和单倍型 (https://hedwic.org/)，包括通过公私合作 (https://iwyp.org/)。这些机构以及许多其他专家工作组均隶属于Wheat Initiative (https://www.wheatinitiative.org/)，他们正在共同努力，以增加PGR在小麦育种中的广泛使用。
另一个重要的倡议是国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）澳大利亚国际农业研究中心（ICARDA）种质评价（CAIGE）项目，该项目显著促进了CIMMYT和ICARDA小麦和大麦种质在澳大利亚的应用，支持育种者和科学家就种质资源开发和分配方面做出明智决策。利用双方的专业知识，CIMMYT-ICARDA在小麦研究方面的合作取得了积极成果，包括提高作物生产力和适应性，并通过几项联合倡议加强了全球粮食安全。
CIMMYT 一直并将继续通过 (i) 建立育种渠道和 (ii) 通过 IWIN 网络共享/分发遗传资源，为不断增长的小麦市场需求提供支持。这种共享为世界各地农民种植适应性广、产量高、抗病性强和抗逆性强的小麦品种的发展做出了巨大贡献。今天，将IWIN历史育种试验数据（包含超过1000万个原始表型数据点）与机器学习和深度学习技术的新进展相结合，将继续提供新颖的、战略性的方法，以有效应对气候变化给农业带来的挑战，但大前提是信息共享和交流的持续进行。
6.结论
国际公共产品小麦育种对南方国家乃至全球都极为重要。预计2016年至2020年间每年的附加值为110亿美元，主要惠及欠发达地区的农民和消费者。PGR的收集和储存（自 20 世纪初以来）发挥了关键作用，尤其是在抗病育种方面。PGR仍具有巨大潜力，虽然大部分人对此知之甚少。然而，与较新的品种相比，野生近缘种经受了数百万年的气候变化，建议选择更系统的筛选方式，以确定所需性状的新来源和更优来源。鉴于使用小部分PGR就可产生重要影响，建议使用高通量基因组学和表型组学工具以及 GIS 信息对主要资源进行系统、严格控制的筛选。随着新技术不断涌现以促进其在育种中的应用，PGR 应被视为提高抗逆性的最佳选择，包括其生物和非生物胁迫。例如，HTP 和下一代测序大大提高了从 PGR 中识别和追踪有价值的新等位基因的可能性。基因挖掘——使用测序结合表型数据——识别来自 PGR 的新位点和单倍型，可以帮助在田间验证及挖掘目标等位基因，并为基因编辑提供候选基因。
对于可遗传性状，PGR筛选、遗传分析和标记辅助回交是有效的方法，可以使育种者有更多选择。例如，对于与气候适应力、产量潜力和稳定性相关的复杂性状，遗传基础更加难以捉摸时，可以将PGR性状资源与互补的亲本资源进行杂交，并使用高通量表型选择来识别最佳后代，最终结合循环基因组选择方法，将次要影响基因持续转移到精英育种群体中。尽管可以利用节节麦作为桥梁物种合成六倍体小麦，但使用野生近缘种改良复杂性状（尤其是在识别和转移染色质以获得多基因性状方面）仍然是一个挑战。
与表现出优越生理性状的PGR进行杂交，并没有出现连锁累赘的问题。这进一步支持了在育种中使用PGR， 扩大了小麦基因库，增加了在不断改变的气候环境中“适应气候变化”的未来作物的选择。
