小麥高產(chǎn)高效育種技術(shù)及新品種培育

房正鵬

摘? ? 要：我國(guó)人口眾多、地產(chǎn)豐富，但是人均耕種面積相對(duì)落后于世界平均水平。如何高效利用現(xiàn)有的耕地面積和土地資源，促進(jìn)糧食高產(chǎn)豐收，滿足我國(guó)人口的糧食需求，解決好當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展存在的不足，是現(xiàn)階段需要著重思考的問題。文章以小麥為分析對(duì)象，結(jié)合小麥育種相關(guān)的研究和現(xiàn)狀以及高產(chǎn)育種過程中的相關(guān)層面展開分析，立足于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)需求，為我國(guó)小麥高產(chǎn)育種和新品種培育方面提供參考建議。

關(guān)鍵詞：小麥;高產(chǎn)培育技術(shù);育種方法

文章編號(hào)：1005-2690（2022）08-0037-03? ? ? ?中國(guó)圖書分類號(hào)：S512.1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

1 對(duì)小麥高產(chǎn)育種工作的指導(dǎo)和研究進(jìn)展分析

小麥高產(chǎn)育種需要結(jié)合多方面技術(shù)和相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)，如植物學(xué)、遺傳學(xué)、氣候?qū)W、栽培學(xué)等，借助技術(shù)手段和豐富的知識(shí)培育優(yōu)良的小麥品種，達(dá)成預(yù)期培育目標(biāo)，為市場(chǎng)發(fā)展提供新的小麥品種，保障人們生活的基本需求。

如今，小麥高產(chǎn)育種工作走過了不清晰、摸索發(fā)展的階段，逐漸克服了小麥育種的盲目性和滯后性，向著產(chǎn)業(yè)規(guī)模化、規(guī)范化、系統(tǒng)化方向發(fā)展，對(duì)小麥高產(chǎn)高效生產(chǎn)有著良好的促進(jìn)作用。目前，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所研發(fā)出了新型小麥品種。在研究階段，從物種資源的多樣性展開調(diào)查，并深入了解作物株型和產(chǎn)量構(gòu)成的遺傳基礎(chǔ)，但是小麥育種方面的研究數(shù)據(jù)還比較欠缺。通過對(duì)中國(guó)小麥育種歷史從過去到現(xiàn)在的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，結(jié)合分子標(biāo)記，找出了遺傳多樣性的微核心種質(zhì)材料，并從品種選擇、農(nóng)藝性狀遺傳基礎(chǔ)、多性狀協(xié)同改良、優(yōu)異位點(diǎn)聚合等諸多方面，全面解析中國(guó)小麥新品種培育工作，對(duì)小麥分子遺傳基礎(chǔ)加深了研究。各區(qū)域需要結(jié)合小麥培育的條件，設(shè)計(jì)高產(chǎn)育種方法，挖掘小麥潛在遺傳特性，借助現(xiàn)有小麥高產(chǎn)育種研究相關(guān)資源和數(shù)據(jù)分析，提高小麥的生命力，以適應(yīng)當(dāng)下生長(zhǎng)環(huán)境。

2 小麥高產(chǎn)高效育種的方法與技術(shù)分析

2.1 按照基因組合原理，培育小麥新品種

小麥育種是指利用作物遺傳特性，通過基因分離、自由組合或者連鎖交換方式，分離出優(yōu)良性狀，使各種優(yōu)良性狀集中在一起，有針對(duì)性和目的地培育出人們需要的、高產(chǎn)的小麥新品種。在培育過程中主要有以下兩種情況。

第一，從不良性狀中把所需要的優(yōu)良性狀分離出來(lái)或?qū)⑽挥诓煌瑐€(gè)體的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)個(gè)體上來(lái)，利用基因分離的原理，從高稈小麥中分離出能抗倒伏的矮稈小麥品種，然后按照基因重組方式，將小麥中高稈抗銹病和矮稈不抗銹病兩種性狀集中到一起，組合而成具有矮稈抗病性能的優(yōu)良小麥品種。第二，創(chuàng)造具有優(yōu)良性狀的生物新品種?？梢岳萌斯ふT變育種技術(shù)，培育青霉素高產(chǎn)菌株，通過基因工程的原理創(chuàng)造能分泌胰島素的大腸桿菌菌種。

2.2 利用二系法雜交小麥技術(shù)，確立小麥培育方向

國(guó)務(wù)院出臺(tái)的《關(guān)于加快推進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)作物種業(yè)發(fā)展的意見》指出，要堅(jiān)持產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，為各科研院所、高等院校等提供優(yōu)質(zhì)的種質(zhì)資源和研究人才，并以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以資本為橋梁，創(chuàng)立利益共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)的農(nóng)作物種業(yè)科技創(chuàng)新模式?，F(xiàn)階段，我國(guó)在雜交小麥的研究上已經(jīng)有了突破性的進(jìn)展，形成了二系法雜交小麥應(yīng)用技術(shù)體系，在國(guó)際發(fā)展中處于領(lǐng)先地位。通過二系法選育的雜交小麥品種，提高了小麥的抗病能力，并且對(duì)水肥利用十分高效，達(dá)到穩(wěn)定增產(chǎn)增收的需求[1]。因此，小麥育種工作在目前有了可觀的研究成果，未來(lái)發(fā)展還需要科學(xué)規(guī)劃，確立好小麥育種發(fā)展方向和目的，圍繞高產(chǎn)和超高產(chǎn)育種、優(yōu)質(zhì)育種、綜合抗病育種逐一落實(shí)。

3 利用小麥提純復(fù)壯技術(shù)和分子育種技術(shù)

3.1 小麥提純復(fù)壯技術(shù)

小麥提純復(fù)壯技術(shù)主要體現(xiàn)在3個(gè)層面。第一，三年三圃提純法，即利用單株進(jìn)行選擇、分系比較和混系繁殖。在運(yùn)用該方法過程中，需要嚴(yán)格按照提純流程及要求實(shí)行，即大田、精選單穗、穗行圃、去雜去劣、穗系圃、去雜去劣、原種圃這樣的提純過程逐一落實(shí)。第二，二年二圃提純法，是在三年三圃提純法的基礎(chǔ)上，除去分系比較，提純過程相比三年三圃提純法要簡(jiǎn)化，減少兩個(gè)“去雜去劣”和穗系圃的提純環(huán)節(jié)，其余按照原有順序不變。第三，穗選法和片選法。穗選法在小麥臘熟期到田間選穗或株，但并非盲目選擇，需要結(jié)合選擇品種的生長(zhǎng)特性以及自身特征，挑選出具有外形整齊劃一、抗病能力良好的小麥品種。如何確定選穗多少，可以以翌秋的播種面積和習(xí)慣播量作為參考。而對(duì)于片選法的應(yīng)用相對(duì)比較簡(jiǎn)單、易操作，則在小麥?zhǔn)斋@之前留出優(yōu)質(zhì)的品種，并按照選種的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行去雜去劣操作，最終確保小麥整齊一致后，便可以進(jìn)行單獨(dú)收割，然后經(jīng)過晾曬脫粒，留出小麥種子備用。

3.2 小麥分子育種技術(shù)

通過分子生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行小麥高產(chǎn)育種，主要是利用分子標(biāo)記方式來(lái)輔助育種和轉(zhuǎn)基因育種。轉(zhuǎn)基因育種是將基因工程研究與育種工作相結(jié)合，通過基因?qū)?，培育出符合要求的新品種的一種科學(xué)育種方法。從分子育種技術(shù)本質(zhì)進(jìn)行深入研究會(huì)發(fā)現(xiàn)，分子育種與轉(zhuǎn)基因有著明顯不同。研究人員可以在不改變小麥基因的基礎(chǔ)上，改變作物性狀，或者利用分子標(biāo)記方法，選擇出符合標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)品種。分子育種與轉(zhuǎn)基因工程有著緊密聯(lián)系。按照進(jìn)化思想來(lái)理解，物種之間會(huì)發(fā)生水平基因的轉(zhuǎn)移，也就是說，轉(zhuǎn)基因?qū)嶋H上是一種水平基因轉(zhuǎn)移。若能夠利用轉(zhuǎn)入的新基因發(fā)生遺傳作用，會(huì)誕生出新的物種。相反，則阻礙新物種的出現(xiàn)。在分子育種方法中，第二種不能遺傳的情況不會(huì)出現(xiàn)，新品種和新物種有區(qū)別，通過分子育種方式可以培育新品種，以選種的優(yōu)良性狀發(fā)生遺傳。

4 山東省確立技術(shù)創(chuàng)新與品種培育的措施

4.1 結(jié)合山東省實(shí)際情況，科學(xué)培育高產(chǎn)品種

結(jié)合山東省目前農(nóng)業(yè)種植戶對(duì)品種的選擇調(diào)查分析，雖然大穗型品種十分受種植戶青睞，但是該品種的成穗數(shù)較低，只能滿足基本種植需求，難以達(dá)到高產(chǎn)的目標(biāo)，無(wú)法取得突破性種植進(jìn)展。為此，行業(yè)專家以及小麥遺傳育種科研人員經(jīng)過多方研究，研發(fā)出了濟(jì)麥5198矮稈大穗小麥品種，穗數(shù)達(dá)32萬(wàn)穗/667 m2，穗粒數(shù)達(dá)到52粒，千粒重達(dá)到50 g，其株高比濟(jì)麥22矮5～10 cm，既可以滿足大穗大粒的品種需求，而且抗倒性能力較強(qiáng)，高產(chǎn)性良好，綜合程度較高，成功突破了大穗品種高產(chǎn)研究中的瓶頸。83384D3E-1DE7-462E-AFDC-8E6DD59F57B6

在試驗(yàn)過程中，當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)了強(qiáng)風(fēng)天氣，風(fēng)力達(dá)到了八級(jí)以上，在試驗(yàn)田中其他小麥品種都發(fā)生了不同程度的倒伏，但濟(jì)麥5198沒有發(fā)生倒伏，試驗(yàn)驗(yàn)收的成功為小麥高產(chǎn)增收、高效生產(chǎn)提供了保障。此外，濟(jì)麥5198矮稈大穗小麥品種具有良好的抗凍害性能，且倒春寒抗逆性也較好。這種品種經(jīng)過多次評(píng)測(cè)驗(yàn)收，在面對(duì)自然災(zāi)害時(shí)具有良好的抵抗能力，在自身發(fā)展中能保障中強(qiáng)筋品質(zhì)要求，面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間10 min以上，用來(lái)加工面條和饅頭品質(zhì)都是不錯(cuò)的選擇。雖然濟(jì)麥5198目前的產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到高產(chǎn)的目的，但是很多專家研究認(rèn)為，濟(jì)麥5198的產(chǎn)量以及發(fā)揮的空間還可以進(jìn)一步挖掘。現(xiàn)階段小麥生產(chǎn)品種的同質(zhì)化比較嚴(yán)重，高產(chǎn)品種不斷增多，想要更好地滿足人們的生活需求，提高作物生產(chǎn)質(zhì)量，一方面，應(yīng)從市場(chǎng)需求出發(fā)，在育種方向上多以大穗、矮稈、抗病抗逆等功能作為品種研發(fā)的核心要點(diǎn)，山東省現(xiàn)有培育的高產(chǎn)品種包含濟(jì)麥38、濟(jì)麥40、濟(jì)麥5198、濟(jì)麥5022，未來(lái)還需進(jìn)一步加大研究力度，打造優(yōu)質(zhì)小麥產(chǎn)業(yè)品牌;另一方面，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，運(yùn)用創(chuàng)新育種理念，保障小麥生產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的需求[2]。

4.2 立足于多元發(fā)展需求，進(jìn)行品種選育創(chuàng)新

選擇什么樣的品種作為培育對(duì)象，是提升單產(chǎn)和保障總產(chǎn)值的關(guān)鍵因素和基本保障。從往昔對(duì)比來(lái)看，需要結(jié)合以往制約小麥生產(chǎn)以及產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)足發(fā)展的影響因素進(jìn)行攻堅(jiān)克難，解決小麥生產(chǎn)技術(shù)問題。應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)小麥基因遺傳改良技術(shù)研究的重視，借助技術(shù)手段，提高小麥單產(chǎn)[3]。同時(shí)，要結(jié)合“十三五”規(guī)劃要求，創(chuàng)新小麥產(chǎn)業(yè)管理機(jī)制，合理配置和利用資源，協(xié)同山東省小麥科研團(tuán)隊(duì)的技術(shù)力量和研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，協(xié)同多個(gè)專業(yè)、不同研發(fā)領(lǐng)域的協(xié)同作用進(jìn)行研發(fā)難度攻關(guān)，為實(shí)現(xiàn)山東省小麥穩(wěn)步增產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供品種技術(shù)支撐[4]。

第一，選育超高產(chǎn)小麥品種。以現(xiàn)代生物育種以及常規(guī)育種結(jié)合為中心，確立并逐步優(yōu)化超高產(chǎn)小麥育種理論和技術(shù)體系，以技術(shù)優(yōu)勢(shì)突破現(xiàn)有小麥品種遺傳基礎(chǔ)薄弱、超高產(chǎn)小麥育種技術(shù)滯后時(shí)代需求等發(fā)展難題，結(jié)合市場(chǎng)需求，培育出符合人們預(yù)期的高單產(chǎn)、品質(zhì)上乘、抵抗病害和自然災(zāi)害的綜合能力較強(qiáng)等超高產(chǎn)小麥新品種，推動(dòng)山東省小麥持續(xù)增產(chǎn)。第二，選育優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種，可以在山東省現(xiàn)有優(yōu)質(zhì)育種基礎(chǔ)上，進(jìn)一步豐富當(dāng)?shù)匦←溣N的基因基礎(chǔ)，通過引進(jìn)國(guó)內(nèi)外優(yōu)質(zhì)的品種資源，并加大育種技術(shù)研究力度，為山東省優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)和基因以及育種理論基礎(chǔ)的支撐。第三，選育節(jié)水型品種。高產(chǎn)品種不僅要有很強(qiáng)的抗逆性，能夠進(jìn)行大范圍和廣泛的使用和推廣，還需要具備高效吸收水肥能力。山東省已經(jīng)結(jié)合育種理論基礎(chǔ)和相關(guān)技術(shù)手段，研發(fā)出了一批抗旱和節(jié)水能力比較強(qiáng)的小麥品種，如魯麥21、煙農(nóng)19等。第四，選育旱地小麥品種。需要結(jié)合魯中、魯南較為干旱的地域小麥產(chǎn)量和高產(chǎn)目標(biāo)需求，以提升旱地小麥發(fā)展?jié)摿透珊颠m應(yīng)程度為品種研發(fā)的核心和重點(diǎn)，加強(qiáng)抗旱小麥育種理論和技術(shù)研究，選育豐水年產(chǎn)量高、缺水年產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)突出的旱地小麥品種。

4.3 加強(qiáng)栽培技術(shù)創(chuàng)新，規(guī)范小麥產(chǎn)業(yè)管理

技術(shù)創(chuàng)新可以從3個(gè)層面展開。第一，遴選優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)小麥品種，結(jié)合國(guó)家以及山東省的要求，結(jié)合當(dāng)?shù)貐^(qū)域農(nóng)田種植試驗(yàn)與示范，選擇適合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件、土壤、氣候等條件，并選擇單株生產(chǎn)效能較高、具有巨大的發(fā)展?jié)摿脱芯靠臻g、有著良好抗倒性、抗病性、抗逆性、光合能力強(qiáng)的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥品種[5]。第二，耕層優(yōu)化，秸稈還田，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新研究，規(guī)范化小麥育種和栽培技術(shù)管理。山東省麥田長(zhǎng)期采用機(jī)械淺旋耕，造成耕層變淺、結(jié)構(gòu)劣化。一方面，要秸稈還田，如果前茬是玉米的麥田，就需要運(yùn)用玉米秸稈還田機(jī)械設(shè)備粉碎，操作1～2遍之后，讓秸稈長(zhǎng)度保持在5 cm左右即可。另一方面，創(chuàng)新耕作技術(shù)，加強(qiáng)耕、松、耙、壓工序的相互配合，建構(gòu)優(yōu)化合理的耕層結(jié)構(gòu)。第三，利用栽培技術(shù)。比如針對(duì)旱地小麥水肥高效管理，防止干旱或缺水情況下對(duì)小麥生長(zhǎng)造成影響。可以采用合理的栽培技術(shù)，通過節(jié)水穩(wěn)產(chǎn)的耕作、秸稈還田、播種、栽培及對(duì)控釋肥、保水劑在旱地麥田施用技術(shù)等方面加強(qiáng)研究與科學(xué)管理，保障小麥各個(gè)生長(zhǎng)階段的養(yǎng)分需求，提高小麥的抗旱能力，高效進(jìn)行水肥管理，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)目的。

5 對(duì)山東省小麥育種的建議和生產(chǎn)管理策略分析

良好的育種工作可以為生產(chǎn)奠定良好物質(zhì)基礎(chǔ)，滿足后續(xù)種植管理以及相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面進(jìn)行協(xié)同發(fā)展要求，共同推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。為此，可以從以下3個(gè)層面進(jìn)行落實(shí)。

5.1 加強(qiáng)對(duì)耕地質(zhì)量的保護(hù)，建立小麥生產(chǎn)功能區(qū)

良好的耕地質(zhì)量是確保育種工作順利開展和小麥栽培管理效果的關(guān)鍵。為了切實(shí)保護(hù)好當(dāng)?shù)佧溙?，需要注意以下幾點(diǎn)工作。

第一，需要建立健全麥田年度核查制度，并對(duì)當(dāng)下中低產(chǎn)量麥田加強(qiáng)改造，找出小麥低產(chǎn)的原因，從土壤、品種、環(huán)境等多方面因素加強(qiáng)改造與優(yōu)化。第二，完善麥田基礎(chǔ)保障設(shè)施，加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度。一方面，加強(qiáng)大中型灌溉區(qū)、泵站配套設(shè)施改良以及田間水利工程建設(shè)，除了在培育抗旱、節(jié)水的優(yōu)質(zhì)品種以外，還應(yīng)利用節(jié)水灌溉技術(shù)，提高麥田灌溉效率，減少水資源浪費(fèi)，及時(shí)補(bǔ)充小麥生長(zhǎng)所需的水分，保障麥田生產(chǎn)獲得效益最大化。另一方面，應(yīng)結(jié)合山丘區(qū)域加強(qiáng)水源工程建設(shè)，儲(chǔ)存自然降水資源并加以利用，為山丘區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供水源保障，增加農(nóng)田有效灌溉面積。此外，要依次采取土地平整、土壤改良、土壤修復(fù)等工序措施，提高低產(chǎn)田的基礎(chǔ)功能，向著中產(chǎn)田發(fā)展，并將中產(chǎn)田改造成旱澇保收的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)田。在培育出優(yōu)質(zhì)品種的同時(shí)，結(jié)合品種的特性和生長(zhǎng)特點(diǎn)，選擇適合栽種的環(huán)境，讓外部環(huán)境成為優(yōu)質(zhì)小麥品種的助力，更好地發(fā)揮優(yōu)質(zhì)小麥高產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)。第三，建立小麥生產(chǎn)功能區(qū)，以標(biāo)準(zhǔn)化麥田為基礎(chǔ)進(jìn)行集中連片規(guī)劃與建設(shè)，同時(shí)應(yīng)完善農(nóng)田設(shè)施和服務(wù)體系，提高小麥生產(chǎn)技術(shù)水平，以技術(shù)手段改良品種，研發(fā)并推廣優(yōu)質(zhì)良種。

5.2 加強(qiáng)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝技術(shù)推廣，達(dá)成小麥高產(chǎn)高效目標(biāo)

小麥栽培管理需要處理好“育種、耕種、播種、收獲、烘干、秸稈處理”等各環(huán)節(jié)的工作內(nèi)容。面對(duì)如此浩大的工作量，以及農(nóng)田管理時(shí)間的緊迫性要求，需要實(shí)現(xiàn)全程技術(shù)化，量化和落實(shí)到各個(gè)環(huán)節(jié)中。為了滿足這一目標(biāo)，需要促進(jìn)農(nóng)藝和農(nóng)機(jī)的有機(jī)結(jié)合、相互作用，利用農(nóng)機(jī)農(nóng)藝相結(jié)合的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)栽培、育種、植保、農(nóng)機(jī)等學(xué)科交叉合作，以農(nóng)機(jī)為載體，完善小麥栽培管理相關(guān)基礎(chǔ)配套措施。同時(shí)，現(xiàn)階段需要加強(qiáng)在耕作整地作業(yè)、秸稈還田方面進(jìn)行高質(zhì)量處理，解決播種機(jī)排種、施肥精量調(diào)控、小麥全生育期水肥一體化和植保機(jī)械化等方面的問題，提高小麥高效生產(chǎn)管理的機(jī)械化水平。

5.3 深入實(shí)地考察，把握小麥試驗(yàn)成果的好壞

行業(yè)專家進(jìn)行育種試驗(yàn)必須秉持“接地氣”的工作理念，閉門造車對(duì)任何行業(yè)研究都是行不通的。想要知道新品種培育是否符合預(yù)期，是否能夠達(dá)到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的需求，專家需要深入一線，親自觀察小麥新品種長(zhǎng)勢(shì)如何，明確它的優(yōu)點(diǎn)和不足，更好地選擇材料，把握技術(shù)。在山東省試驗(yàn)田基地，很多研究人員深入實(shí)地考察，經(jīng)過十幾年的改良和研究，培育出高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)多抗小麥新品種，如濟(jì)麥70等。以遺傳和變異為基礎(chǔ)，運(yùn)用不同的手段，進(jìn)行雜交、基因編輯和重組，擇優(yōu)選擇，經(jīng)過4～5代改良，等小麥遺傳基因穩(wěn)定之后，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，并且專家通過親自考察，最終確定適合推廣和生產(chǎn)的小麥品種。

6 結(jié)束語(yǔ)

小麥育種是高產(chǎn)增收工作的主要研究方向，也是現(xiàn)代化發(fā)展對(duì)于小麥品質(zhì)的要求。結(jié)合當(dāng)下環(huán)境因素和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，想要獲得小麥高產(chǎn)，就需要加強(qiáng)對(duì)小麥品種的研究，從不同層面選擇具有抗倒性、抗病性、抗旱耐寒等多方面功能的優(yōu)質(zhì)品種，解決我國(guó)糧食安全問題。

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[5]吳冬華.小麥常規(guī)育種技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與優(yōu)化措施[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2020，40（11）：96.

（編輯：郝煥霞）83384D3E-1DE7-462E-AFDC-8E6DD59F57B6