小麦

西アジアの狩猟採集民は、^野生の小麦が栽培化される何千年も前から収穫していたが、おそらく紀元前21,000年頃には^{[ 21 ]}、それは彼らの食生活のごく一部を占めるに過ぎなかった[22]。^{栽培化以前の}この段階では、初期の栽培品種が地域中に広がり、徐々に栽培化された品種の特徴となる形質を発達させていった^{[ 23 ] 。} 

野生のイネ科植物の穀粒を繰り返し収穫・播種することで、栽培品種が作られました。これは、小麦の突然変異体（「変異種」）の方が栽培に適していたためです。栽培小麦では、穀粒が大きく、収穫時に（小穂の中の）種子が丈夫な穂軸によって穂に付着したままになります。 ^{[ 24 ]}野生種では、穂軸がもろいため穂が簡単に裂け、小穂が散布されます。^{[ 25 ]}農家による穀粒の大型化と穂の裂けにくさの選択は、意図的に行われたものではなく、単にこれらの特性によって種子の収集が容易になったために起こったのかもしれません。しかしながら、このような「偶発的な」選択は、作物の栽培化において重要な部分を占めていました。小麦を食料源として改良する特性は、植物の自然な種子散布機構の喪失を伴うため、高度に栽培化された小麦は野生では生き残ることができません。^{[ 26 ]}

野生のアインコーン小麦（T. monococcum subsp. boeoticum ）は、南西アジアの開けた草原やステップ地帯に生育しています。^{[ 27 ]} 3つの異なる系統があり、そのうち南東アナトリア原産の1つだけが栽培化されました。^{[ 28 ]}栽培アインコーンと野生アインコーンを区別する主な特徴は、圧力をかけないと穂が砕けないため、散布と繁殖に人間に依存していることです。^{[ 27 ]}また、粒が広い傾向があります。^{[ 27 ]}野生アインコーンは、テル・アブ・フレイラ（紀元前10,700～9000 年頃）やムレイベト（紀元前9800～9300 年頃）などの遺跡で採取されましたが、栽培形態の最古の考古学的証拠は紀元前10,700～9000年頃以降に現れます。 紀元前8800年、トルコ南部のチャイオニュ、ジャフェル・ホユク、そしておそらくネヴァル・チョリで発見された。^{[ 27 ]}遺伝学的証拠は、複数の場所で独立して家畜化されたことを示している。^{[ 28 ]}

野生のエンマー小麦（T. turgidum subsp. dicoccoides）は、アインコーン小麦ほど広く分布しておらず、肥沃な三日月地帯の丘陵地帯に見られる岩の多い玄武岩質および石灰岩質の土壌を好む。 ^{[ 27] 野生のエンマー小麦は、アインコーン小麦ほど広く分布しておらず、肥沃な三日月地帯の丘陵地帯に見られる岩の多い玄武岩質および石灰岩質の土壌を好む。[27 ]}野生のエンマー小麦は、2つの主要なグループに分けられる。脱穀によって穂全体が分離される殻付きまたは非脱粒性、および個々の穀粒が分離される自由脱穀性である。どちらの品種も先史時代に存在していたと考えられるが、時間の経過とともに自由脱穀性の栽培品種がより一般的になった。^{[ 27 ]}野生のエンマー小麦は、紀元前9600年という早い時期に、レバント南部で初めて栽培された。 ^{[ 29 ] [ 30 ]}遺伝学的研究により、アインコーン小麦と同様に、アナトリア南東部で一度だけ栽培化されたことがわかっている。^{[ 28 ] [ 31 ]}栽培エンマー小麦の最も古い確実な考古学的証拠は、紀元前 8300 ～ 7600 年頃のチャイオニュ遺跡から出土したもので、小穂に特徴的な傷跡があることから、殻付きの栽培品種であったことが示されています。^{[ 27 ]}紀元前8500 ～ 8200 年頃のシリアのテル・アスワド遺跡からも、やや古い発見が報告されていますが、これらは粒の大きさに基づく信頼性の低い方法で特定されたものです。^{[ 27 ]} 

アインコーンとエンマーは、新石器時代の西アジアで最初に農業を始めた社会が栽培した主要作物の2つと考えられています。 ^{[ 27 ]}これらのコミュニティは、裸小麦（T. aestivumとT. durum）や、現在絶滅したザンドゥリ小麦の栽培品種（T. timopheevii）^{[ 32 ]}、その他さまざまな穀物や非穀物作物も栽培していました。^{[ 33 ]}小麦は、新石器時代の最初の1000年間（大麦が主流だった時期）は比較的珍しい作物でしたが、紀元前8500年頃以降は主食となりました。^{[ 33 ]}初期の小麦栽培は、それほど多くの労働を必要としませんでした。当初、農民は、小麦が一年生草地に定着する能力を利用し、放牧動物から畑を守り、収穫後に再び種をまき、植生を体系的に除去したり土壌を耕したりする必要がないようにしていました。^{[ 34 ]}彼らはまた、自然の湿地や氾濫原を利用して、洪水が引いた後に残された土壌に種を蒔くデクルー農法を行っていた可能性もある。^{[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]}収穫は石刃の鎌で行われた。^{[ 38 ]}小麦やその他の穀物の貯蔵が容易になったことで、農家は次第にそれらに依存するようになり、特に1年以上の供給量を保管できるほど大きな個人用貯蔵施設を開発してからは、その傾向が顕著になった。^{[ 39 ]} 

小麦は脱穀後、殻を取り除いて貯蔵された。^{[ 39 ]}その後、すりつぶした石臼を使って粉に加工された。^{[ 40 ]}挽いたヒトツブコムギと塊茎性のイグサBolboschoenus glaucusの塊茎を使ったパンのような食べ物は、紀元前 12,400 年頃にはすでに作られていた。^{[ 41 ]}チャタルヒュユク(紀元前7100 ～ 6000年頃)では、全粒小麦と小麦粉の両方がパン、粥、お粥の調理に使われていた。^{[ 42 ] [ 43 ]}食料以外にも、小麦は新石器時代の社会にとって、燃料、籐細工、または土壁建築に使える藁の供給源としても重要だった可能性がある。^{[ 44 ]} 

栽培小麦は、野生の祖先が自然に生育しない地域に急速に広まった。エンマー小麦は紀元前8600年頃にキプロスに、アインコーン小麦は紀元前7500年頃に導入された。 [ 45 ^{] [ 46 ]エンマー小麦}は紀元前6500年までにギリシャに、紀元前6000年直後にエジプトに、紀元前5000年までにドイツとスペインに到達した。^{[ 47 ]}「古代エジプト人はパンとオーブンの使用法を開発し、製パンを最初の大規模な食料生産産業の1つに発展させた。」^{[ 48 ]}紀元前4000年までに小麦はブリテン諸島とスカンジナビアに到達した。^{[ 49 ] [ 50 ] [ 51 ]}小麦は紀元前3500年頃にインドでも栽培された。^{[ 52 ]}小麦は紀元前2600年頃に中国の黄河下流域に現れたと考えられる。 ^{[ 53 ]}

六倍体小麦の最古の証拠は、チャタルヒュユクで紀元前6400～6200年頃に発見された小麦種子のDNA分析によるものである。^{[ 54 ]} 2023年現在、イーストを使ったパンを作るのに十分なグルテンを含む最古の小麦は、紀元前1350年に遡るマケドニアのアシロスの穀物倉庫から出土したものである。 ^{[ 55 ]}小麦はコロンブス交換でヨーロッパ全土とアメリカ大陸に広がり続けた。ブリテン諸島では、青銅器時代に小麦の藁（茅葺き）が屋根材として使われ、19世紀後半まで一般的に使われ続けた。^{[ 56 ] [ 57 ]}白小麦パンは歴史的に高級な食べ物であったが、19世紀にはイギリスで大量消費されるようになり、北部ではオート麦、大麦、ライ麦が食生活から姿を消した。 ^{[ 58 ]} 1860年以降、アメリカ合衆国での小麦生産の拡大により世界市場に小麦があふれ、価格が40%下落し、貧困層の栄養状態の改善に大きく貢献した。^{[ 59 ]}

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  紀元前3200年頃のシュメールの円筒印章の刻印には、エンシとその侍者が聖なる群れに小麦の茎を与えている様子が描かれている。ニヌルタは農業の神であり、「シュメールのゲオルギカ」として知られる詩の中で、農業に関する詳細な助言を与えている。
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  古代エジプトにおける小麦の脱穀
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  インドにおける伝統的な小麦の収穫、2012年
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  エンマー小麦の穂、エジプト、紀元前2000年～1500年

小麦の中には、染色体セットが 2 組ある二倍体種もありますが、多くは、染色体セットが 4 組 (四倍体) または 6 組 (六倍体)の安定した倍数体です。 ^{[ 60 ]}アインコーンは二倍体 (AA、7 本の染色体の 2 組、2n=14) です。^{[ 61 ]}ほとんどの四倍体小麦 (例えば、エンマー小麦やデュラム小麦) は、野生のエンマー小麦から派生したものです。野生のエンマー小麦自体は、2 つの二倍体野生イネ科植物、 T. urartuとAe. speltoidesなどの野生のヤギ草との交雑の結果です。^{[ 62 ]}野生のエンマー小麦 (AABB、7 本の染色体の 4 組、2 つのグループ、4n=28) を形成した交雑は、栽培化のはるか以前に野生で発生し、自然選択によって促進されました。六倍体小麦は、野生のエンマー小麦が別のヤギ草であるAe. speltoides と交雑して、農家の畑で進化しました。tauschii は、パン小麦を含む六倍体小麦を作るために用いられた。^{[ 60 ] [ 63 ]} D ゲノムの起源は、多くの六倍体小麦品種のゲノムの分子解析から、 Ae. tauschiiに由来することが確立されている。^{[ 64 ]}

2007年のコムギの分子系統解析では、主要な栽培種の完全な解明には至っていない以下の系統樹が得られました。交雑が多発しているため、解明が困難です。「6N」などのマークは、各種の倍数性を示しています。 ^{[ 60 ]}

10,000年にわたる栽培の間、人工選択と自然選択の組み合わせによって、多くのハイブリッドを含む多数の小麦の形態が発達しました。このような複雑さと状態の多様性により、小麦の命名に多くの混乱が生じています。^{[ 65 ] [ 66 ]}

野生種の小麦は、栽培品種のアインコーン^{[ 67 ]}、エンマー^{[ 68 ]}、スペルト[ ^{69 ]とともに殻を持つ。このより原始的な形態（進化論的に）は、}穀粒をしっかりと包む丈夫な穎と、（栽培小麦では）脱穀時に簡単に折れる半脆い穂軸から構成される。その結果、脱穀すると小麦の穂は小穂に砕ける。穀粒を得るには、殻や外皮を取り除くために、製粉や搗きなどのさらなる加工が必要となる。殻付き小麦は、丈夫な穎が貯蔵穀物の害虫からよく保護するため、小穂の状態で貯蔵されることが多い。^{[ 67 ]}デュラム小麦や普通小麦のような脱穀しやすい（または裸の）形態では、穎は脆く、穂軸は丈夫である。脱穀すると、もみ殻が砕けて穀粒が出てくる。^{[ 70 ]}

小麦の分類は生産国によって大きく異なる。^{[ 76 ]}

アルゼンチンの穀物の等級は、以前は生産地域または出荷港に関連していました。ロサフェ（サンタフェ州で栽培され、ロサリオ経由で出荷）、バイアブランカ（ブエノスアイレス州とラパンパ州で栽培され、バイアブランカ経由で出荷）、ブエノスアイレス（ブエノスアイレス港経由で出荷）。米国ハードレッドスプリング小麦とほぼ同じですが、分類に矛盾が生じたため、アルゼンチンは小麦の3つの新しい等級を導入し、すべての名前に接頭辞Trigo Dura Argentina（TDA）と番号を使用しました。^{[ 77 ]} オーストラリアの穀物の分類は、国家プール分類パネルの管轄下にあります。オーストラリアは、タンパク質含有量を水分11%ベースで測定することを選択しました。^{[ 78 ]} カナダの小麦の分類に関する決定は、カナダ食品検査庁の品種登録局によって調整されています。米国のシステムと同様に、カナダ西部の8つの等級とカナダ東部の6つの等級は、色、季節、硬さに基づいています。カナダでは、品種は純粋に視覚的な識別が可能である必要があるという点が特徴的である。^{[ 79 ]}米国 で使用されるクラスは、色、季節、硬度によって命名される。^{[ 80 ] [ 81 ] [ 82 ]}

小麦は世界中で主食として食べられている穀物です。^{[ 85 ] [ 61 ]}生の小麦粒は粉に挽くことも、硬質デュラム小麦のみを使用してセモリナに挽くこともできます。発芽させて乾燥させて麦芽にしたり、砕いたり切ってクラックドウィートにしたり、パーボイル（または蒸し）、乾燥させて外皮を取り除いてグロートにし、さらに砕いてブルグルにすることもできます。^{[ 86 ]}製粉所で生の小麦を分割する場合、外側の殻またはふすまが取り除かれます。小麦は、パン、ロールパン、クラッカー、ビスケット、パンケーキ、パスタ、パイ、ペストリー、ピザ、ケーキ、クッキー、マフィンなどの焼き菓子、ドーナツなどの揚げ物、朝食用シリアル、グレービー、ポリッジ、ミューズリー、セモリナなどの主原料です。また、ビール、ウォッカ、ボザ（発酵飲料）などの飲み物にも含まれています。^{[ 87 ]}小麦製品の製造において、グルテンは生地に粘弾性機能特性を与える上で重要であり、^{[ 88 ]}パン、麺類、パスタなどの加工食品の製造を可能にします。^{[ 89 ] [ 90 ]}

生の赤冬小麦は、水分13%、炭水化物71%（食物繊維12%を含む）、タンパク質13% 、脂肪2%で構成されています（表）。タンパク質含有量の約75～80%はグルテンです。^{[ 88 ]} 100グラム（3.5オンス）の基準量では、小麦は1,368キロジュール（327キロカロリー）の食物エネルギーを提供し、マンガン、リン、マグネシウム、亜鉛、鉄などの複数のミネラルの豊富な供給源（ 1日摂取量の20%以上）です（表）。ビタミンB群、ナイアシン（1日摂取量の36%）、チアミン（ 1日摂取量の33%）、ビタミンB6（1日摂取量の23%）がかなりの量含まれています（表）。 

小麦は、他の主要な穀物と比較してタンパク質含有量が比較的高いため、人間の食生活における重要な植物性タンパク質源である。 ^{[ 91 ]}しかし、 DIAASタンパク質品質評価法によると、小麦タンパク質は人間の栄養にとって品質が低い。 ^{[ 92 ] [ 93 ]}他の必須アミノ酸は十分な量を含んでいるものの、少なくとも成人にとっては、小麦タンパク質は必須アミノ酸であるリジンが不足している。^{[ 90 ] [ 94 ]}胚乳に含まれるグルテンタンパク質は特にリジンが少ないため、精製小麦粉は全粒粉よりもリジンが不足している。^{[ 90 ]}植物育種家はリジンを豊富に含む小麦品種の開発を試みてきたが、2017年現在、成功していない。[ ^{95 ]この欠乏を補うために、}他の食品源（主に豆類）からのタンパク質の補給が用いられる。^{[ 96 ] [ 90 ]}

小麦は世界中で何十億もの人々に消費されており、特に小麦製品が主食となっている最貧国では、人間の栄養にとって重要な食品です。 ^{[ 90 ] [ 97 ]}全粒穀物として摂取すると、小麦は子供と大人に推奨される複数の栄養素と食物繊維を供給します。 ^{[ 89 ] [ 90 ] [ 98 ] [ 99 ]}

遺伝的に感受性の高い人では、小麦グルテンがセリアック病を引き起こす可能性があります。^{[ 88 ] [ 100 ]}セリアック病は、先進国の一般人口の約1%に影響を及ぼします。^{[ 100 ] [ 101 ]}唯一知られている効果的な治療法は、生涯にわたる厳格なグルテンフリー食です。^{[ 100 ]}セリアック病は小麦タンパク質への反応によって引き起こされますが、小麦アレルギーとは異なります。^{[ 100 ] [ 101 ]}小麦の摂取によって引き起こされるその他の疾患には、非セリアック性グルテン過敏症^{[ 101 ] [ 102 ]}（一般人口の0.5%から13%に影響すると推定されています^{[ 103 ]}）、グルテン失調症、および疱疹状皮膚炎があります。^{[ 102 ]} 小麦に含まれる特定の短鎖炭水化物、FODMAP（主にフルクトースポリマー）は、非セリアックグルテン過敏症の原因となる可能性がある。2019年現在FODMAPは、膨満感などの特定の消化器症状を説明するが、非セリアック性グルテン過敏症の消化器以外の症状は説明できない。 ^{[ 104 ] [ 105 ] [ 106 ]} 他の小麦タンパク質であるアミラーゼ・トリプシン阻害剤は、セリアック病および非セリアック性グルテン過敏症において自然免疫系を活性化すると考えられる。 ^{[ 105 ] [ 106 ]}これらのタンパク質は、昆虫に対する植物の自然な防御の一部であり、ヒトでは腸の炎症を引き起こす可能性がある。^{[ 105 ] [ 107 ]}

小麦は19世紀に大英帝国の世界的な農業事業の中心となり、オーストラリア、カナダ、インドでも依然として非常に重要である。 ^{[ 115 ]}広大な土地と限られた労働力を持つオーストラリアでは、生産の拡大は技術の進歩、特に灌漑と機械に依存していた。1840年代までに南オーストラリアには900人の栽培者がいた。彼らは1843年にジョン・リドリーによって完成された刈り取り機「リドリーのストリッパー」^{[ 116 ]}を使用して穀物の穂を取り除いた。カナダでは、近代的な農具により1840年代後半から大規模な小麦栽培が可能になった。1879年までにサスカチュワン州が中心地となり、鉄道網の拡大によりイギリスへの輸出が容易になったため、アルバータ州、マニトバ州、オンタリオ州がそれに続いた。 1910年までに小麦はカナダの輸出の22%を占め、大恐慌中の価格の急落にもかかわらず1930年には25%に上昇した。^{[ 117 ]}南アフリカ、ケニア、インドでの小麦生産拡大の試みは、収穫量の少なさと病害によって阻まれた。しかし、2000年までにインドは世界第2位の小麦生産国となった。^{[ 118 ]} 19世紀にはアメリカの小麦フロンティアは急速に西へ移動した。1880年代までにアメリカの輸出の70%がイギリスの港に向けられた。最初の成功した穀物エレベーターは1842年にバッファローに建設された。^{[ 119 ]}輸送コストは急速に低下した。1869年にはシカゴからリバプールまで小麦1ブッシェルを輸送するのに37セントかかったが、1905年には10セントになった。^{[ 120 ]}

20世紀には世界の小麦生産量は約5倍に拡大したが、1955年頃まではその大部分は小麦作付面積の増加を反映したものであり、単位面積当たりの収量の増加はそれほど大きくなかった（約20%）。しかし、1955年以降は小麦の収量改善率が10倍に増加し、これにより世界の小麦生産量が増加した。したがって、合成窒素肥料、灌漑、小麦育種による技術革新と科学的な作物管理が、20世紀後半の小麦生産量増加の主な原動力となった。北米などでは小麦作付面積が大幅に減少した地域もあった。^{[ 121 ]}種子の貯蔵と発芽能力の向上（したがって、翌年の種子用に収穫した作物を保持する必要性の減少）も、20世紀の技術革新の一つである。中世イングランドでは、農民は小麦の収穫量の4分の1を次の作物の種子として保存し、残りの4分の3を食料や飼料として消費していた。1999年までに、世界の小麦の種子利用率は平均で生産量の約6%となった。^{[ 122 ]}

21世紀には、地球温暖化により一部の地域で小麦の収穫量が減少している。^{[ 123 ]}戦争^{[ 124 ]}や関税が貿易を混乱させている。^{[ 125 ]} 2007年から2009年にかけて、小麦の生産量が石油と同様にピークを迎えるのではないかという懸念が提起された。^{[ 126 ] [ 127 ] [ 128 ]}しかし、当時、世界の1人当たりの食料生産量は数十年にわたって着実に増加していた。^{[ 129 ]}

小麦は一年生作物です。気候がそれほど厳しくない場合は、秋に植えて初夏に冬小麦として収穫するか、春に植えて秋に春小麦として収穫することができます。通常は、耕起とハロー掛けによって土壌を耕し、雑草を駆除して表面を均一にした後で植え付けます。その後、種子を表面に散布するか、列状に土壌に播種します。 ^{[ 130 ]}

冬小麦は冬の凍結中は休眠状態にあり、4℃以下の低温が長期間必要で、気温が32℃を超えると熱ストレスを受け、収量が低下します。冬小麦は、寒さが到来する前に10～15cmの高さまで成長し、冬を越す必要があります。また、気温が氷点下または氷点下に近い状態が一定期間必要で、その後、気温の上昇または融解によって休眠状態が破られます。^{[ 130 ]}

春小麦は休眠しません。21～24℃で最もよく生育しますが、4～35℃の範囲にも耐えることができます。4℃未満での発芽、または35℃を超える成熟は収穫量を減少させます。^{[ 130 ]}

小麦は、有機物を含むローム質の深い土壌と、窒素、リン、カリウムなどの利用可能なミネラルを必要とします。酸性土壌や泥炭質土壌は適していません。良質な穀物を収穫するには、生育期に30～38cmの降雨が必要です。^{[ 130 ]}

農家は作物の生育中に、肥料の施用、灌漑による水の供給、広葉雑草を駆除するための除草剤や害虫を駆除するための殺虫剤などの農薬散布を行うことがあります。農家は、土壌のミネラル、土壌水分、雑草の生育状況、害虫の発生状況などを評価し、適時かつ費用対効果の高い対策を決定したり、作物の成熟度や水分含有量を評価して収穫の適切な時期を選択したりします。収穫には、茎を切って作物を集める刈り取りと、穂を折って穀粒を取り出す脱穀が含まれます。これらの工程はどちらもコンバインハーベスターによって行われます。その後、穀物はカビ菌から安全に保管できるように乾燥されます。^{[ 130 ]}

小麦は、気候、種子の種類、土壌条件によって異なりますが、通常、播種から収穫まで110日から130日かかります。最適な作物管理には、農家が生育中の植物の各発達段階を詳細に理解していることが求められます。特に、春の肥料、除草剤、殺菌剤、成長調整剤は、通常、植物の特定の発達段階でのみ施用されます。例えば、現在では、穂（この段階では見えません）が約1cmの大きさになったとき（ザドックススケールでZ31 ）に2回目の窒素施肥を行うことが推奨されています。生育段階の知識は、気候によるリスクが高い時期を特定するために重要です。農家は、「旗葉」（最後の葉）がいつ出現するかを知ることで恩恵を受けます。旗葉は穀粒充填期間中の光合成の約75%を占めるため、病害虫の攻撃から保護し、良好な収量を確保する必要があります。作物の生育段階を識別するためのシステムはいくつか存在し、フィーケススケールとザドックススケールが最も広く使用されています。各スケールは、作物がシーズン中に到達する連続した段階を記述しています。^{[ 131 ]}例えば、母細胞から花粉が形成される段階や、開花から成熟までの段階は高温に弱く、水ストレスによってさらに悪化する。^{[ 132 ]}

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  開花期
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  乳汁分泌後期
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  収穫直前

土壌準備と播種時の種子配置における技術進歩、作物の生育を改善するための輪作と肥料の使用、収穫の進歩が相まって、小麦は有望な作物として普及した。18世紀に種子散布が種まき機に取って代わられると、生産性が向上した。長年耕作されてきた土地に輪作が適用され、肥料の使用が広く普及するにつれて、単位面積当たりの収量が増加した。^{[ 133 ]}

近年では、改良された農業技術には、脱穀機の使用から始まり、^{[ 134 ]}生産性を大幅に向上させたコンバインハーベスターのような大型で高価な機械へと発展した、普及した自動化が含まれるようになった。^{[ 135 ]}同時に、1930年代に日本で開発された農林10号小麦^{[ 136 ]}や、緑の革命でノーマン・ボーローグによって開発された矮性小麦などの優れた品種によって、収量が大幅に増加した。^{[ 137 ] [ 138 ]}

小麦の主要生産国の中には、道路状況の悪さ、不十分な貯蔵技術、非効率なサプライチェーン、小規模商店が支配する小売市場に農産物を運ぶ農家の能力不足などが原因で、収穫後に農場で大きな損失が発生している国もある。小麦生産量全体の約10%が農場レベルで失われ、さらに10%が貯蔵や道路網の不備で失われ、小売レベルではさらに多くの損失が発生している。^{[ 139 ]}

インド亜大陸のパンジャブ地方や中国北部では、灌漑が生産量増加の大きな要因となっている。より広く見ると、過去40年間で、発展途上国における肥料使用量の大幅な増加と半矮性品種の入手可能性の増加により、1ヘクタール当たりの収量が大幅に増加した。 ^{[ 140 ]}発展途上国では、この期間に（主に窒素）肥料の使用量が25倍に増加した。しかし、農業システムは生産性を向上させるために、肥料や育種以外にも多くの要素に依存している。その良い例が、オーストラリア南部の冬作地帯で栽培されている小麦である。この地域では、降雨量が少ない（300  mm）にもかかわらず、窒素肥料の使用量が比較的少ない場合でも小麦栽培が成功している。これは、マメ科牧草との輪作によって実現されている。輪作にキャノーラ作物を加えることで、小麦の収量がさらに25%増加した。^{[ 141 ]}降雨量の少ない地域では、収穫後に刈り株を残し、耕起を最小限に抑えることで、利用可能な土壌水分をより有効に利用し（そして土壌侵食をより効果的に抑制する）ことができる。^{[ 142 ]}

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  ジョン・コンスタブル作「麦畑」（1816年）
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  収穫準備が整った畑
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  コンバインハーベスターは、小麦の茎を刈り取り、小麦を脱穀し、もみ殻を粉砕して畑全体に吹き飛ばし、穀物をトラクターのトレーラーに積み込む。

小麦には多くの病気があり、主に真菌、細菌、ウイルスによって引き起こされます。^{[ 144 ]}病気に強い新しい品種を開発するための植物育種と、適切な作物管理方法が病気の予防に重要です。真菌病による作物の大きな損失を防ぐために使用される殺菌剤は、小麦生産において大きな変動費となる可能性があります。植物病害による小麦生産量の損失は、ミズーリ州では10～25%と推定されています。^{[ 145 ]}小麦に感染する生物は多岐にわたりますが、最も重要なのはウイルスと真菌です。^{[ 146 ]}

病原体と小麦は絶えず共進化の過程にある。胞子を形成する小麦さび病菌は、胞子の増殖を成功させる、すなわち基本再生産数（R _{0 ）を増加させるように大きく}適応している。^{[ 147 ]}

小麦の主な病害分類は以下のとおりです。

• 種子伝染病: 種子伝染性黒星病、種子伝染性スタゴノスポラ病(以前はセプトリア病として知られていた)、普通黒穂病(悪臭黒穂病)、および緩い黒穂病が含まれます。これらは殺菌剤で防除されます。^{[ 148 ]}
• 葉枯病および穂枯病：うどんこ病、葉さび病、セプトリア・トリティシ葉枯病、スタゴノスポラ（セプトリア）ノドルム葉および穎枯病、フザリウム穂枯病。^{[ 148 ] [ 149 ]}
• 冠腐病と根腐病：これらのうち特に重要なものは「立枯病」とセファロスポリウム条斑病です。これらの病気はどちらも土壌伝染性です。^{[ 148 ]}
• 茎さび病： Puccinia graminis f.が原因。 sp. tritici (担子菌) 菌類、例: Ug99 ^{[ 150 ]}
• 小麦いもち病： Magnaporthe oryzae Triticumによって引き起こされる。^{[ 151 ]}
• ウイルス病：コムギ紡錘条斑モザイク（黄色モザイク）とオオムギ黄矮化は、最も一般的な2つのウイルス病です。耐病性品種を使用することで防除できます。^{[ 148 ]}

小麦を含む穀物の歴史的に重要な病気は麦角病であるが、ライ麦ではより一般的である。この病気は、関連する真菌であるClaviceps purpureaに汚染された穀物を食べた人間にも病気を引き起こすという点で、植物病としては珍しい。^{[ 152 ]}

小麦の害虫の中には、アメリカ合衆国北部大平原とカナダ大平原で慢性的な害虫となっている小麦茎ハバチがいる。^{[ 153 ]}小麦は、フレイム、ラスティックショルダーノット、セタセウスヘブライ文字、カブガなど、いくつかの鱗翅目（チョウとガ）の幼虫 の食草である。シーズンの初めには、多くの種類の鳥やげっ歯類が小麦作物を食害する。これらの動物は、植えたばかりの種子や若い植物を掘り起こして食べることで、作物に大きな被害を与える可能性がある。また、シーズンの終わりには、成熟した穂から穀粒を食べることで作物に被害を与えることもある。近年、穀物の収穫後の損失は、アメリカ合衆国だけでも年間数十億ドルに上り、さまざまな穿孔虫、甲虫、ゾウムシによる小麦への被害も例外ではない。^{[ 154 ]}ネズミは貯蔵中にも大きな損失をもたらす可能性があり、主要な穀物生産地域では、餌が容易に入手できるため、野ネズミの数が爆発的に増加して大発生に至ることがあります。^{[ 155 ]}収穫後の害虫による小麦の損失を減らすため、農業研究局の科学者たちは、肉眼では見えない小麦の中の昆虫を検出できる「昆虫グラフ」を開発しました。この装置は、小麦の製粉中に電気信号を使用して昆虫を検出します。この新しい技術は非常に精密で、30,000個の良質な種子のうち5～10個の害虫に侵された種子を検出できます。^{[ 156 ]}

小麦の特定の遺伝子の存在は、作物の収量にとって重要でした。日本の小麦育種家が農林10号短茎小麦を生産するために最初に使用した「矮性」形質の遺伝子は、世界中の小麦の収量に大きな影響を与え、ノーマン・ボーローグが主導したメキシコとアジアの緑の革命の成功の主要因でした。^{[ 164 ]}矮性遺伝子は、光合成中に植物に固定された炭素を種子生産に転用することを可能にし、背の高い穂軸が風で倒れる倒伏を減らします。^{[ 165 ] [ 166 ]} 1997年までに、発展途上国の小麦栽培面積の81%が半矮性小麦に植えられ、収量の増加と窒素肥料への反応の向上をもたらしました。^{[ 167 ]}

穎と穀粒が長いことで知られるT. turgidum subsp. polonicum は、穀粒の大きさへの影響を目的として主要な小麦系統に導入されており、おそらくT. petropavlovskyiやポルトガルの在来種グループArrancadaにもこれらの形質をもたらしていると考えられます。 ^{[ 168 ]}多くの植物と同様に、 MADS ボックスは花の発達に影響を与え、より具体的には、他の農業用イネ科植物と同様に、収量に影響を与えます。その重要性にもかかわらず、 2021年現在小麦におけるMADSボックスやその他の小穂および花の遺伝学に関する研究はほとんど行われていない。^{[ 168 ]}

世界の小麦収穫量の記録は、2017年にニュージーランドで達成された約17トン/ヘクタール（15,000ポンド/エーカー）です。 ^{[ 169 ]}英国では、ロザムステッド研究所が主導するプロジェクトで、2020年までに国内の小麦収穫量を20トン/ヘクタール（18,000ポンド/エーカー）に引き上げることを目指していますが、2018年の英国の記録は16トン/ヘクタール（14,000ポンド/エーカー）で、平均収穫量はわずか8トン/ヘクタール（7,100ポンド/エーカー）でした。^{[ 170 ] [ 171 ]}      

1930年代以降、コムギ属および関連属の野生イネ科植物、ライ麦などのイネ科植物は、栽培コムギの育種において多くの耐病性形質の源となってきた。 ^{[ 172 ]}カザフスタンで最も問題となっているピレノフォラ・トリティシ・レペンティス、特にレース1と5に対するいくつかの耐病性遺伝子が特定されている。^{[ 173 ]}野生近縁種のAegilops tauschiiは、TTKSK /Ug99 - Sr33、Sr45、Sr46、およびSrTA1662に対して有効ないくつかの遺伝子の源となっている。^{[ 174 ]}

• Lr67はR遺伝子であり、2015年Mooreら成虫の部分抵抗性に対する優性阻害遺伝子2018年現在Lr67は、葉さび病、縞さび病、茎さび病、およびうどんこ病（Blumeria graminis ）のすべての系統に対して有効です。これは、ヘキソース輸送体であると予測される2つのアミノ酸の突然変異によって生成されます。その結果、グルコースの取り込みが減少します。^{[ 175 ]}
• Lr34は、葉さび病、縞、うどんこ病に対する抵抗性を付与するため、栽培品種に広く利用されています。 ^{[ 176 ]}世界中の小麦栽培で集中的に使用されています。 ^{[ 177 ] [ 178 ]}これはABCトランスポーター、 ^{[ 176 ] [ 179 ]} 「遅いさび病」/成虫抵抗性を生み出します。 ^{[ 179 ]}
• Pm8は、ライ麦（ Secale cereale ）から導入された、広く利用されているうどんこ病抵抗性。 ^{[ 180 ]}これは、1960年代以降多くの抵抗性の源となっているライ麦の1R染色体。 ^{[ 180 ]}

フザリウム穂枯病（FHB、フザリウム穂枯病）に対する抵抗性は重要な育種目標である。競合的アレル特異的PCRマーカー支援育種パネル孔形成毒素に対するKASP遺伝子マーカーはFHB抵抗性を提供する。 ^{[ 181 ]}

2003年に、コムギの真菌性疾患に対する最初の抵抗性遺伝子が単離されました。^{[ 182 ] [ 183 ]}​​ 2021年には、コムギのうどんこ病とコムギ葉さび病に対する新しい抵抗性遺伝子が同定されました。^{[ 184 ] [ 185 ]} 改変された抵抗性遺伝子は、遺伝子組み換えコムギとオオムギで試験されています。^{[ 186 ]}

小麦は自家受粉するため、雑種強勢（トウモロコシのF1雑種と同様）をもたらす雑種種子を作ることは非常に手間がかかります。雑種小麦種子の高コストのため、農家は90年近く努力してきたにもかかわらず、それを広く採用していません[ 187 ][188][189][157]。^{商業用雑種小麦種子は、化学的な交雑促進}剤、花粉の発達を阻害する植物成長調節剤、または自然発生的な細胞質雄性不稔システムを使用して生産されています。雑種小麦は、フランス、米国、南アフリカで商業的に限定的な成功を収めています^{[ 190 ] 。}

野生のヤギクサコムギの祖先であるAegilops tauschii ^{[ 191 ]}や他のAegilops ^{[ 192 ]とデュラムコムギを}交配して作られた合成六倍体が利用されており、栽培コムギの遺伝的多様性が高まっている。[ ^{193 ] [ 194 ] [ 195 ]}

現代のパン用小麦品種は、グルテン含有量を増やすために交配されてきた。 ^{[ 196 ] [ 197 ]}しかし、2020年の研究では、1891年から2010年の間にアルブミン/グロブリンとグルテン含有量に変化は見られなかった。^{[ 198 ]}

気孔（または葉の孔）は、大気からの二酸化炭素ガスの吸収と、蒸散による葉からの水蒸気損失の両方に関与しています。これらのガス交換プロセスの基本的な生理学的調査により、水利用効率が向上した小麦品種の育種に使用される炭素同位体ベースの方法が開発されました。これらの品種は、天水乾燥地小麦農場での作物生産性を向上させることができます。^{[ 199 ]}

コムギの複雑なゲノムは、その改良を困難にしてきました。2020年にさまざまな染色体擬似分子と分子足場アセンブリを使用して六倍体コムギゲノムを比較することで、その遺伝子の抵抗性ポテンシャルを評価することが可能になりました。発見には、病害抵抗性に寄与する「詳細なマルチゲノム由来のヌクレオチド結合ロイシンリッチリピートタンパク質レパートリー」の特定や、遺伝子Sm1が、例えばオレンジコムギ花ミバエに対するある程度の昆虫抵抗性を提供する^{[ 200 ] [ 201 ]}などが含まれます。

2010年に、中国春系統42小麦のゲノムの95%が解読されました。^{[ 202 ]}このゲノムは、科学者や植物育種家が使用できる基本的な形式で公開されましたが、完全に注釈が付けられてはいませんでした。^{[ 203 ]} 2012年には、パン小麦のほぼ完全な遺伝子セットが発表されました。^{[ 204 ]} T. aestivum cv. Chinese Spring (CS42)の全DNAとcDNAのランダムショットガンライブラリーがシーケンスされ、85 Gbの配列（2億2000万リード）が生成され、94,000～96,000個の遺伝子が同定されました。^{[ 204 ]} 2018年には、別のチームによって、より完全な中国春ゲノムが公開されました。^{[ 205 ]} 2020年には、世界中のさまざまな場所と品種からの15のゲノム配列が報告され、特定の昆虫や病気に対する抵抗性因子を特定するために、配列を独自に使用した例が示されました。^{[ 206 ]} コムギいもち病抵抗性は、系統特異性の高いR遺伝子によって制御されている^{。 [ 151 ]}

数十年にわたり、主要な遺伝子改変技術は非相同末端結合であった。しかし、その導入以来、CRISPR /Cas9ツールは広く使用されており、例えば^{[ 207 ]}

• Liら（2020年）^{[ 207 ]}は、 TaNP1（グルコース-メタノール-コリン酸化還元酵素遺伝子）の3つのホモログを意図的に損傷させて、新しい雄の不妊形質を作り出した。
• Blumeria graminis f.sp. tritici の耐性は、Shan et al. 2013 および Wang et al. 2014 によって、うどんこ病耐性遺伝子座 o遺伝子 (より具体的にはTriticum aestivum MLO (TaMLO)遺伝子の 1 つ)^{を編集することによって生み出された[ 207 ] 。}
• T. aestivum EDR1 (TaEDR1) ( Bmt耐性を阻害するEDR1遺伝子)は、 Zhangらによって2017年にノックアウトされ、その耐性が向上した^{[ 207 ]。}
• T. aestivum HRC (TaHRC)は Su らによって無効にされました。 2019年にはジベレラ・ゼアエ耐性が生まれました。^{[ 207 ]}
• T. aestivum Ms1 (TaMs1)は Okada ら 2019 によってノックアウトされ、別の新しい雄性不稔を引き起こしました^{[ 207 ] 。}
• また、T. aestivum アセトラクテートシンターゼ (TaALS)とT. aestivum アセチル-CoA-カルボキシラーゼ (TaACC)は、Zhang ら 2019 (2 つの論文) によって塩基置換され、それぞれALS 阻害剤とACCase 阻害剤に対する除草剤耐性を付与した^{[ 207 ] 。}