“十二五”國家科技支撐計劃“水生蔬菜高效生產(chǎn)技術(shù)研究與示范”項目重要進(jìn)展

柯衛(wèi)東 ，黃新芳 ，李建洪 ，劉義滿 ，王清章 ，何建軍

（1.武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，430345；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)；3.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院）

“十二五”國家科技支撐計劃“水生蔬菜高效生產(chǎn)技術(shù)研究與示范”項目重要進(jìn)展

柯衛(wèi)東1，黃新芳1，李建洪2，劉義滿1，王清章2，何建軍3

（1.武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，430345；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)；3.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院）

綜述了“十二五”國家科技支撐計劃“水生蔬菜高效生產(chǎn)技術(shù)研究與示范”（項目編號：2012BAD27B00）所取得的重要成果及其創(chuàng)新性。

水生蔬菜；“十二五”國家科技支撐計劃；進(jìn)展

水生蔬菜是我國的傳統(tǒng)蔬菜，在世界上獨具特色，主要包括蓮藕、子蓮、茭白、芋、荸薺、菱角、水芹、慈姑、莼菜、豆瓣菜等10余種?！笆濉眹铱萍贾斡媱?“水生蔬菜高效生產(chǎn)技術(shù)研究與示范”（項目編號：2012BAD27B00）由武漢市蔬菜科學(xué)研究所主持，首席科學(xué)家柯衛(wèi)東。項目的主要任務(wù)是重點解決“十二五”期間我國水生蔬菜產(chǎn)業(yè)中存在的技術(shù)瓶頸問題，主要包括以下方面：選育水生蔬菜專用新品種；構(gòu)建水生蔬菜微型種苗繁殖技術(shù)體系，推進(jìn)用種方式變革；構(gòu)建從原原種－原種－良種的常規(guī)種苗繁育體系，提高優(yōu)質(zhì)種苗的覆蓋率；構(gòu)建水生蔬菜高效種植模式技術(shù)體系，重點突破輕簡化栽培技術(shù)瓶頸；構(gòu)建水生蔬菜主要病蟲草害綠色防控技術(shù)體系，重點突破主要病蟲草害綠色防控技術(shù)瓶頸；構(gòu)建保鮮與加工技術(shù)體系，重點突破保鮮技術(shù)、加工技術(shù)副產(chǎn)物綜合利用瓶頸，延長產(chǎn)業(yè)鏈。項目下設(shè)育種、栽培、加工3個課題，參與單位共16個，其中，事業(yè)型研究單位6個、大專院校8個、企業(yè)2個。項目在科技部及湖北省科學(xué)技術(shù)廳等單位的正確領(lǐng)導(dǎo)下，經(jīng)過5 a的攻關(guān)，圓滿完成。項目的完成，進(jìn)一步促進(jìn)了我國水生蔬菜學(xué)科的發(fā)展，穩(wěn)定和壯大了我國水生蔬菜科研隊伍，發(fā)揮了科技對生產(chǎn)的支撐和促進(jìn)作用。

1 項目取得的成果

創(chuàng)建了芋、荸薺、慈姑等無性繁殖作物雜交育種新方法，建立了菰黑粉菌人工接種茭白植株技術(shù)體系；克隆了蓮藕淀粉合成相關(guān)基因2個、膨大相關(guān)基因1個；篩選與蓮淀粉合成相關(guān)基因緊密連鎖的分子標(biāo)記3個，為進(jìn)一步高效選育新品種奠定良好基礎(chǔ)。

選育出設(shè)施蓮藕、鮮食子蓮等水生蔬菜新品種12個，構(gòu)建了“原原種-原種-生產(chǎn)良種”的種苗繁育體系和組培微型種苗新技術(shù)體系。研究、集成創(chuàng)新了輕簡化、設(shè)施栽培、水生蔬菜—魚種養(yǎng)結(jié)合等高效種植新技術(shù)26項和水生蔬菜病蟲草害綠色防控新技術(shù)12項，創(chuàng)建了水生蔬菜產(chǎn)品有害物質(zhì)快速檢測技術(shù)5項。研發(fā)蓮藕天然保鮮防腐劑等新型保鮮劑5種、藕帶保鮮等保鮮技術(shù)8項；研發(fā)藕帶柵欄加工等加工新技術(shù)7項，開發(fā)了馬蹄爽等新產(chǎn)品24個；培植壯大加工龍頭企業(yè)10個，其中產(chǎn)值過億元企業(yè)2個。

編著論著14部，發(fā)表論文194篇。制定各類標(biāo)準(zhǔn)28部，其中農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3部、地方標(biāo)準(zhǔn)20部、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5部。申請國家發(fā)明專利47項，其中，取得國家發(fā)明專利授權(quán)35項。登記省級科學(xué)技術(shù)成果21項，獲得省部級科技進(jìn)步獎11項。累計推廣36.93萬hm2，新增社會經(jīng)濟(jì)效益69億元，有力地推動了我國水生蔬菜學(xué)科及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2 成果的創(chuàng)新性

2.1 研究方面創(chuàng)新性

①育種方法創(chuàng)新 水生蔬菜大部分為無性繁殖作物，只有蓮藕等較容易采用雜交等有性育種技術(shù)，而芋、荸薺、慈姑、莼菜等作物主要依賴自然變異進(jìn)行新品種選育，品種更新速度緩慢，嚴(yán)重影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展。芋、慈姑、荸薺、莼菜等水生蔬菜雜交育種等有性育種技術(shù)的成功，打破了我國在這些作物育種技術(shù)方面長期停滯不前的局面，填補(bǔ)國內(nèi)研究空白，并將加快這些作物的新品種選育進(jìn)程。

茭白黑粉菌（Ustilago esculenta P.Henn.）人工接種成功，為茭白的人工接種黑粉菌選育新品種奠定了基礎(chǔ)。茭白屬無性繁殖作物，其變異由茭白與自身黑粉菌變異互作產(chǎn)生，但變異機(jī)理尚不清楚。目前茭白育種一般采取從自然變異中選擇變異單株的方法進(jìn)行，尚不能采取類似其他作物“雜交”的育種方法。茭白黑粉菌人工接種成功，為通過黑粉菌人工接種方式選育茭白新品種成為可能，是茭白研究中的重大突破。

成功開發(fā)3個與蓮淀粉合成相關(guān)基因緊密連鎖的分子標(biāo)記：ADPG-焦磷酸化酶基因 （AGP）的標(biāo)記 FMAGPL-I1、己糖激酶基因（HXK）的標(biāo)記FMHXK-E1、顆粒結(jié)合型淀粉合成酶基因（GBSS）的標(biāo)記FMGBSS-I8。同時，克隆蓮藕淀粉合成相關(guān)基因2個（NnAGP、NnSSS3）、蓮藕膨大素基因 1個（NnEXPA1）。以上研究為以蓮藕為主的水生蔬菜分子標(biāo)記輔助育種研究奠定了基礎(chǔ)。

②品種及種苗繁殖技術(shù)創(chuàng)新 選育蓮藕、子蓮、茭白、芋、荸薺等水生蔬菜專用新品種12個，進(jìn)一步豐富了我國水生蔬菜品種類型，其中蓮藕設(shè)施專用品種1個、大粒加工型子蓮1個、鮮食型子蓮1個、秋茭早熟茭白品種2個、秋茭晚熟茭白品種2個、優(yōu)質(zhì)多子芋品種1個、鮮食型荸薺品種3個、加工型荸薺品種1個，其中通過省農(nóng)作物品種審定委員會審（認(rèn)）定品種10個。鄂蓮10號熟性比原來我國蓮藕最早熟的鄂蓮7號還早熟7～10 d，尤其適合保護(hù)地早熟栽培。大粒加工型子蓮新品種建選31號單粒鮮質(zhì)量4.36 g，比目前主推品種太空36號單粒鮮質(zhì)量平均提高0.56 g。高溫早熟型雙季茭白品種浙茭3號秋茭及夏茭667 m2產(chǎn)量共3 793 kg，比浙茭2號平均增產(chǎn)7.8%。低溫型晚熟雙季茭白品種浙茭6號秋茭及夏茭667 m2產(chǎn)量共4 084 kg，比浙茭2號平均增產(chǎn)16.1%，采收期遲6～8 d。浙茭7號夏茭和秋茭皆早熟，是目前國內(nèi)唯一的一個秋茭和夏茭皆早熟的雙季茭白新品種，與浙茭911和梭子茭相比，夏茭始收期早 5～7 d，秋茭始收期早 3～5 d；秋茭及夏茭667 m2產(chǎn)量共4 087 kg，比浙茭911和梭子茭平均增產(chǎn)10.1%。

研究并優(yōu)化蓮、芋、荸薺、慈姑組培快繁技術(shù)，建立了這些作物的組培快繁技術(shù)體系及蓮中芋花葉病毒的分子檢測方法，使蓮、芋、荸薺組培分化率由原來的 70%、60%、75%分別提高到 80%、66%、86%，增殖率由原來的4%、8%、8%分別提高到5%、22%、42%，較好地解決了現(xiàn)階段我國水生蔬菜種苗體積大、質(zhì)量大、易帶病、繁殖系數(shù)低、退化現(xiàn)象嚴(yán)重等生產(chǎn)技術(shù)難題；還開展了茭白愈傷組織誘導(dǎo)及分化培養(yǎng)研究，并首次獲得茭白愈傷組織。5 a間，共繁殖蓮藕、芋、荸薺微型種苗 793萬株，其中蓮藕微型種苗46.2萬支、芋脫毒種苗93.8萬株、荸薺脫毒種苗653萬株。蓮藕微型種苗推廣至湖北、河南、安徽、陜西、重慶、云南、廣西等地，荸薺脫毒種苗應(yīng)用到廣西、廣東、湖南、安徽、江西、湖北等荸薺主產(chǎn)區(qū)，芋脫毒種苗推廣應(yīng)用至廣西荔浦，湖北蘄春、武漢等地，取得良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

③栽培新技術(shù)創(chuàng)新 集成創(chuàng)新了一批高效種植模式和高效復(fù)合種養(yǎng)技術(shù)模式，構(gòu)建了水生蔬菜高效種植模式技術(shù)體系，包括蓮藕輕簡化栽培技術(shù)、優(yōu)化了藕帶—蓮籽、早熟蓮藕—荸薺、雙季茭白—荸薺2 a三熟輪作栽培、蓮藕無設(shè)施周年采挖栽培、甜瓜—荸薺—水稻—油菜—荸薺輪作栽培、荸薺—甜瓜—油菜—水稻—甜瓜—荸薺輪作栽培等高效種植模式及子蓮—小龍蝦、子蓮—異育銀鯽、藕蓮—湘鯽—鯉—草魚、中華鱉—魚—水蕹菜、鱖—水蕹菜等高效復(fù)合種養(yǎng)技術(shù)模式的構(gòu)建，改變了傳統(tǒng)水生蔬菜單一的種植模式，顯著提高了生產(chǎn)效益。重點突破了蓮藕輕簡化栽培技術(shù)瓶頸，大大節(jié)省蓮藕采挖勞動力。

④水生蔬菜重要病蟲草害及綠色防控技術(shù)創(chuàng)新 研究了荸薺莖點霉稈枯病、荸薺病毒病、蓮藕食根金花蟲、蓮斜紋夜蛾、茭白二化螟、菱角螢葉甲、菱角水螟和蕹菜筒小卷蛾等水生蔬菜主要病蟲害生物學(xué)特性；研究了蓮藕田害蟲信息素誘殺技術(shù)、燈光誘集技術(shù)、植物誘集蓮藕斜紋夜蛾技術(shù)、“藕—魚”共生防害蟲技術(shù)、害蟲天敵寄生蜂擴(kuò)繁與釋放技術(shù)、蓮藕黑斑病、荸薺莖點霉稈枯病農(nóng)藥防治技術(shù)、蓮藕田雜草化學(xué)防治技術(shù)、茭白田套養(yǎng)麻鴨農(nóng)業(yè)控草技術(shù)等，篩選出抗荸薺莖點霉稈枯病較好的品種4個，篩選具有生防潛力寄生性昆蟲病毒1種等。建立水生蔬菜產(chǎn)品有害物質(zhì)快速檢測，蓮藕、茭白產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測以及荸薺和蓮藕產(chǎn)品Cu2+、Cr3+、Hg2+等重金屬檢測技術(shù)。重要病蟲草害及綠色防控技術(shù)創(chuàng)新主要表現(xiàn)在以下方面。

a.荸薺莖點霉稈枯病研究。通過形態(tài)學(xué)、生理生化反應(yīng)，并輔以分子生物學(xué)手段，首次鑒定荸薺莖點霉稈枯病病原為半知菌亞門莖點霉屬（Phoma bellidis Neerg.），并闡明病原的生物學(xué)及侵染過程。通過室內(nèi)生物活性測定和田間藥效試驗，篩選出對荸薺莖點霉稈枯病防效最好的殺菌劑為噁酮·氟硅唑。

b.荸薺病毒病研究。首次開展了荸薺病毒病的調(diào)查和鑒定，明確了CMV以及2種新的+ssRNA病毒可感染荸薺，檢測獲得一種整合于荸薺基因組中的內(nèi)源性DNA病毒，明確了以上4種病毒的分子特性，分析了其傳播途徑，研究結(jié)果填補(bǔ)了國內(nèi)外研究空白。內(nèi)源DNA病毒屬花椰菜花葉病毒科大豆褪綠斑駁病毒屬（Soymovirus）新種，2種新的RNA病毒分別屬于長線形病毒科和伴生豇豆病毒科水稻矮化病毒屬（Waikavirus）。

c.茭白二化螟轉(zhuǎn)寄主為害規(guī)律研究。研究發(fā)現(xiàn)我國大部分地區(qū)茭白和水稻二化螟種群間沒有出現(xiàn)明顯的遺傳分化現(xiàn)象。水稻二化螟種群可在茭白和水稻間轉(zhuǎn)移為害，而茭白二化螟種群僅為害茭白。

d.蓮藕、茭白田主要雜草綠色防控技術(shù)研究。調(diào)查了蓮藕、茭白田間雜草群落組成。蓮藕田間雜草共 25種（含變種），隸屬于19科、24屬。優(yōu)勢雜草為空心蓮子草和浮萍；區(qū)域性優(yōu)勢雜草為雙穗雀稗、稗草、節(jié)節(jié)菜、荸薺、黑藻。茭白田間雜草共21種（含變種），隸屬于15科、19屬。優(yōu)勢雜草為空心蓮子草、浮萍、黑藻；區(qū)域性優(yōu)勢雜草為水竹葉、水綿、野慈姑。蓮田雜草采用“一封一殺”技術(shù)：蓮藕移栽前，丁草胺均勻噴霧，保持水層5～8 cm，保水5 d，藥后15 d，水落干后，種植蓮藕，緩慢灌溉水保持淺水層7 cm；移栽后15 d，水層5 cm時，精喹禾靈或五氟磺草胺均勻噴霧。茭白田禾本科雜草采用精喹禾靈、精吡氟禾草靈防治效果較好。

e.主要蟲害生物防治研究取得重要進(jìn)展。研究了斜紋夜蛾寄生性昆蟲天敵——斯氏側(cè)溝繭蜂的人工擴(kuò)繁、儲藏運輸、滯育誘導(dǎo)與解除等系列技術(shù)，并明確了其在“病毒-蜂-害蟲”生態(tài)調(diào)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用，初步實現(xiàn)了斜紋夜蛾的生物防治。研究了茭白二化螟蛻皮激素合成的關(guān)鍵基因。二化螟幼蟲取食添加表達(dá)dsRNA大腸桿菌的人工飼料后，二化螟體內(nèi)蛻皮激素合成通路中關(guān)鍵基因的表達(dá)受到抑制，從而延緩幼蟲生長，阻礙蛻皮，嚴(yán)重影響其正常的生長發(fā)育。以上研究為水生蔬菜害蟲的生物防治提供了可供借鑒的良好范例。

⑤水生蔬菜保鮮加工技術(shù)創(chuàng)新 研發(fā)蓮藕天然保鮮防腐劑、藕帶防褐變劑、馬蹄保鮮劑、水芹防褐變保鮮劑、蒲菜防褐變保鮮劑5種。研發(fā)蓮藕、蓮藕發(fā)酵、藕帶、青鮮蓮籽、高山茭白、水芹、馬蹄、鮮切藕片保鮮技術(shù)8項。推廣應(yīng)用藕帶防褐變、馬蹄保鮮、水芹防褐變保鮮、蒲菜防褐變保鮮劑4種。推廣應(yīng)用蓮藕無褐變保鮮，茭白、水芹、蓮蓬采后商品化處理，水芹、蒲菜、高山茭白物流保鮮等貯藏保鮮技術(shù)7項。研發(fā)即食調(diào)味藕帶加工保鮮、蓮籽膨化改性、藕帶生物發(fā)酵、空氣放電生成氣抑菌保鮮、置換充氣氣調(diào)保鮮、蓮藕粉漿液沉淀、膳食纖維提取改性主要加工新技術(shù)7項。開發(fā)即食調(diào)味藕帶、蓮籽膨化食品、即食蓮籽、馬蹄飲料、莼菜飲料、蓮籽低鹽魚露、低聚木糖富硒發(fā)芽蓮籽醋、醬腌藕、肉湯蓮藕南瓜糊、蓮藕粉漿液沉淀技術(shù)、莼菜復(fù)合飲料、莼菜口含片、低聚果糖蓮藕醋、蓮籽魚糕、糯米藕、馬蹄魚丸、即食蓮籽銀耳湯、蓮藕排骨湯、復(fù)合蓮心微粉茶、腌制荷葉脫腥魚包、蓮籽心—發(fā)芽米醋、蓮籽清酒、蓮藕藕節(jié)可溶性膳食纖維新產(chǎn)品24個。推廣即食調(diào)味藕帶、馬蹄飲料、莼菜飲料、糯米藕、莼菜復(fù)合飲料應(yīng)用新技術(shù)5項。

⑥保鮮加工技術(shù)創(chuàng)新主要表現(xiàn)在以下幾個方面。a.保鮮加工基礎(chǔ)研究。開發(fā)出多酚氧化酶（PPO） 新型抑制劑 4-（4-羥基-苯基）-丁-2-烯酸，抑制蓮藕等水生蔬菜酶促褐變。研究發(fā)現(xiàn)螯合態(tài)果膠/水溶性果膠比值0.25是區(qū)分蓮藕熱加工粉、脆質(zhì)地的分界點。利用超高壓液相色譜（UPLC）闡明了藕帶、蓮藕非酶褐變的機(jī)理是由于氧氣導(dǎo)致多酚氧化，并發(fā)現(xiàn)調(diào)控褐變方法。鑒定出尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）是蓮藕采后貯藏期腐敗主要病因，空氣放電生成氣是最優(yōu)控制措施。

b.保鮮加工技術(shù)研究。采用空氣放電殺菌技術(shù)和休眠技術(shù)，使鮮蓮藕保鮮期達(dá)60 d，比傳統(tǒng)技術(shù)延長40 d。采用保鮮劑護(hù)色處理，包裝材料優(yōu)化、帶冰保溫等技術(shù)措施，使藕帶保鮮期達(dá)10 d，比傳統(tǒng)技術(shù)延長8 d。采用氣調(diào)結(jié)合氣體微環(huán)境調(diào)控、包裝材料優(yōu)化及低溫處理，使鮮蓮籽保鮮期達(dá)20 d，比傳統(tǒng)技術(shù)延長18 d。采用冰水預(yù)冷+低溫（4±1）℃貯藏，使水芹的保鮮期達(dá) 20 d，比傳統(tǒng)技術(shù)延長12 d。通過研究貯藏溫度、預(yù)冷方式、包裝材料、運輸形式等，使茭白采后貯藏保鮮期達(dá)60 d。這些保鮮技術(shù)研究的成功，有效地擴(kuò)大了水生蔬菜的銷售半徑。

運用護(hù)色、保脆、調(diào)味、殺菌技術(shù)，開發(fā)出具有湖北地方特色的泡藕帶加工產(chǎn)品，并成功進(jìn)行工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化生產(chǎn)。蓮藕粉、脆質(zhì)地鑒別技術(shù)，為生產(chǎn)企業(yè)的原料提供了品質(zhì)保障。非酶褐變調(diào)控技術(shù)，實現(xiàn)了蓮藕加工品色澤控制，使藕片保持白色，糯米藕保持紅褐色。

2.2 產(chǎn)業(yè)方面創(chuàng)新性

①蓮藕、子蓮新品種、栽培新技術(shù)、新模式、保鮮加工新技術(shù)的綜合應(yīng)用，進(jìn)一步促進(jìn)了我國蓮藕、子蓮產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，尤其是我國北方及西南地區(qū)蓮藕產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

②蓮藕、茭白、水芹新品種、栽培新技術(shù)、新模式、保鮮加工新技術(shù)的綜合應(yīng)用，使蓮藕、茭白、水芹由原來的季節(jié)性供應(yīng)達(dá)到周年生產(chǎn)供應(yīng)的能力。

③荸薺脫毒種苗及配套栽培技術(shù)的應(yīng)用，顯著提高了荸薺的產(chǎn)量和品質(zhì)，進(jìn)一步促進(jìn)了我國荸薺主產(chǎn)區(qū)荸薺產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

④泡藕帶加工技術(shù)的成功，促成泡藕帶加工產(chǎn)業(yè)大發(fā)展，并進(jìn)一步推動蓮藕產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。泡藕帶加工技術(shù)已在湖北省近百家企業(yè)應(yīng)用，年加工總產(chǎn)值達(dá)40億元以上，產(chǎn)生了巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益，有力地推動了湖北省蓮藕產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。目前，藕帶已成為湖北省蓮藕產(chǎn)業(yè)中的新興產(chǎn)業(yè)，并向國內(nèi)其他地區(qū)推廣，應(yīng)用前景十分廣闊。

Important Progress on National Science and Technology Pillar Program during Twelfth Five-year Plan Period'Study and Demonstration on Efficient Production and Technology of Aquatic Vegetables'

KE Weidong1,HUANG Xinfang1,LIJianhong2,LIU Yiman1,WANG Qingzhang2,HE Jianjun3
(1.Vegetable Research Institute,Whuan Academy of Agricultural Sciences,430345;2.Huazhong Agricultural University;3.Hubei Academy of Agricultural Sciences)

This article summarized the important progress and innovation of National Science&Technology Pillar Program during the Twelfth Five-year Plan Period' Study and Demonstration on Efficient Production and Technology of Aquatic Vegetables'(Item number：2012BAD27B00).

Aquatic vegetables;National Science and Technology Pillar Program during the Twelfth Five-year Plan Period;Development

S645

A

1001-3547（2017）18-0161-04

10.3865/j.issn.1001-3547.2017.18.050

“十二五”國家科技支撐計劃“水生蔬菜高效生產(chǎn)技術(shù)研究與示范”（項目編號：2012BAD27B00）

柯衛(wèi)東，研究員，主要從事水生蔬菜種質(zhì)資源及育種研究，E-mail：wdke63@163.com

2017-07-31