世界小麥核心種質(zhì)資源群提高我國(guó)食品質(zhì)量安全水平的可行性研究

蔡黎明 李鵬宇 張軍妮

摘要：

作為我國(guó)主要食品原料小麥，多年來為了保證產(chǎn)量在其生產(chǎn)過程中需要使用大量農(nóng)藥，這不僅嚴(yán)重破壞土壤結(jié)構(gòu)污染生態(tài)環(huán)境，而且對(duì)人體健康造成極大危害。為了選育出綜合抗性強(qiáng)的小麥新品種從而降低農(nóng)藥使用量，最終提高我國(guó)食品質(zhì)量安全水平，本文對(duì)世界小麥核心種質(zhì)資源群的引種可行性進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示我國(guó)黃淮麥區(qū)土壤氣候等自然條件完全滿足引種要求。

關(guān)鍵詞：

資源；小麥；食品；安全

中圖分類號(hào)：S512.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：1019754/jnyyjs20190330003

引言

生活中不論是一日三餐的饅頭、燒餅、面條、包子、餃子，還是各色時(shí)尚食品面包、餅干、蛋糕、糕點(diǎn)的制作都離不開小麥，因此可以說小麥?zhǔn)侨藗冑囈陨娴闹饕称吩?。我?guó)冬小麥主產(chǎn)區(qū)在黃淮流域，多年來產(chǎn)量品質(zhì)穩(wěn)步提高，小麥品種不斷換代，從“碧瑪一號(hào)”、“豐產(chǎn)3號(hào)”到“小偃6號(hào)”、“小偃22”，從“西農(nóng)979”、“西農(nóng)9718”到“西農(nóng)20”、“西農(nóng)109”，育種家不斷選育出產(chǎn)量更高品質(zhì)更好的新品種，為我國(guó)糧食安全做出了巨大的貢獻(xiàn)。但同時(shí)也認(rèn)識(shí)到小麥生產(chǎn)的現(xiàn)狀，是在大量噴施防治病蟲草害農(nóng)藥的基礎(chǔ)上，產(chǎn)量基本穩(wěn)定在400～500kg，很難有質(zhì)的飛躍并且這個(gè)水平不易突破。為了保證小麥產(chǎn)量和品質(zhì)不被病蟲草害侵蝕，每年播種后4～5葉期，大約11月上旬要噴施一次除草劑，第2年4月下旬—5月上旬還要“一噴三防”，這其中要使用大量多種農(nóng)藥，如果防治效果不佳必須多次噴施，遇到大風(fēng)和干熱風(fēng)災(zāi)害還要噴施相應(yīng)預(yù)防的農(nóng)藥。這些農(nóng)藥從低毒到高毒都有，會(huì)殘留在土壤里并且被小麥吸收，經(jīng)過多年不斷疊加土壤結(jié)構(gòu)被破壞生態(tài)環(huán)境被污染，具有農(nóng)藥殘留的小麥被人體吸收嚴(yán)重危害健康，比如損害肝腎、干擾內(nèi)分泌、刺激神經(jīng)系統(tǒng)及胎兒畸形。如何才能降低農(nóng)藥使用量甚至不使用農(nóng)藥，最根本的辦法就是選育出抗病抗蟲抗倒伏綜合抗性強(qiáng)的小麥新品種。而我國(guó)小麥育種經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的雜交組配和選育淘汰，現(xiàn)有種質(zhì)資源的優(yōu)良遺傳基因已經(jīng)被挖掘殆盡，因此只有引入新的外來優(yōu)良基因才能選育出綜合抗性強(qiáng)的新品種。世界小麥核心種質(zhì)資源群包含了全世界所有小麥優(yōu)良遺傳基因，如果能引入我國(guó)必將極大的促進(jìn)育種事業(yè)的發(fā)展，那么第1步也是最艱難的環(huán)節(jié)就是引種能否成功，只要能引種成功后序組配選育工作基本沒有問題，但它們大多來自歐洲屬冬性或強(qiáng)冬性，能否適應(yīng)我國(guó)黃淮麥區(qū)的土壤氣候等自然環(huán)境還是未知數(shù)，就此本文進(jìn)行了可行性研究。

1世界小麥核心種質(zhì)資源群引種可行性研究[JP]

11世界小麥核心種質(zhì)資源群引種地點(diǎn)選擇

陜西楊凌是中華農(nóng)耕文明發(fā)祥地，早在4000多年前我國(guó)歷史上最早的農(nóng)官后稷，就在這里“教民稼穡，樹藝五谷”，開創(chuàng)了我國(guó)農(nóng)耕文明的先河。我國(guó)首批“雙一流”、“985工程”和“211工程”重點(diǎn)建設(shè)高校西北農(nóng)林科技大學(xué)也坐落于此。楊凌地理坐標(biāo)介于E107°59′—108°08′，N34°14′—34°20′之間，屬東亞暖溫帶半濕潤(rùn)半干旱氣候，得天獨(dú)厚的自然條件非常適合種植小麥和進(jìn)行小麥遺傳育種研究。建國(guó)以來6次小麥換代其中4次換代品種出自楊凌，因此這里已經(jīng)成為全國(guó)小麥育種的龍頭，所以楊凌可以作為黃淮麥區(qū)遺傳育種研究的代表，在楊凌引種成功就標(biāo)志著黃淮麥區(qū)引種成功。

12世界小麥核心種質(zhì)資源群引種栽培措施

世界小麥核心種質(zhì)資源群材料分2批從國(guó)外相關(guān)機(jī)構(gòu)先到北京，然后立即快遞至陜西楊凌，但已錯(cuò)過了小麥播種期。如果等一年再按正常播期播種，田間性狀觀察親本合理組配等一系列工作都將推遲一年進(jìn)行，為了爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間使其能盡快在小麥育種中發(fā)揮作用，拿到種子留夠備份后立即播種，并采取了直播——補(bǔ)水——蓋棚的特殊栽培措施，最終2批材料分別獲得958%和83%的結(jié)實(shí)率（見表1）。

13世界小麥核心種質(zhì)資源群引種結(jié)果與分析

世界小麥核心種質(zhì)資源群第1批法國(guó)材料大部分屬冬性，經(jīng)歷了大約45d 0～5℃春化階段，最終獲得95.8%的結(jié)實(shí)率，雖然籽粒不飽滿但可以發(fā)芽生長(zhǎng)，說明楊凌氣候可以滿足其春化生長(zhǎng)發(fā)育的要求。冬性品種生育期一般在240～260d，籽粒不飽滿應(yīng)該是在灌漿期遇高溫逼熟所致。第2批德國(guó)材料大部分屬?gòu)?qiáng)冬性，生育期超過260d，春化要求0～3℃30d以上，而在2018年2月5日播種，待其2月17日出苗后0～3℃氣溫已不足15d，進(jìn)入3月氣溫已飆升至8～12℃，因此絕大部分材料沒有通過春化，春季不能拔節(jié)抽穗結(jié)實(shí)率只有83%，如果揭棚時(shí)間再提前10～20d春化會(huì)更徹底，結(jié)實(shí)率還有上升空間。出苗時(shí)均勻一致說明土壤結(jié)構(gòu)滿足生長(zhǎng)要求。

研究結(jié)果顯示引種取得初步成功，而且是在晚播的情況下進(jìn)行的，對(duì)于對(duì)溫度敏感的小麥來說這是極其惡劣的條件。楊凌每年12月—來年1月氣溫最低-10℃，并且0℃以下至少持續(xù)40～50d，因此可以根據(jù)研究結(jié)果研判，若世界小麥核心種質(zhì)資源群的材料按正常播期播種，楊凌冬季氣溫完全滿足其春化要求，可以正常拔節(jié)抽穗結(jié)實(shí)，所以世界小麥核心種質(zhì)資源群引種楊凌，進(jìn)而運(yùn)用到黃淮麥區(qū)的小麥遺傳育種研究中是可行的（見圖1、2）。

2討論

通過對(duì)世界小麥核心種質(zhì)資源群引種圃田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，高桿無芒長(zhǎng)芒大穗銹病植株較多，性狀與我國(guó)現(xiàn)有品種相似或接近的較少，這說明世界小麥核心種質(zhì)資源群所攜帶的遺傳基因，與我國(guó)小麥育種研究所期待的優(yōu)良基因相距甚遠(yuǎn)，加之所有性狀會(huì)隨著時(shí)間地點(diǎn)的改變發(fā)生變化，比如以前在法國(guó)抗銹病材料，現(xiàn)在楊凌可能會(huì)因?yàn)闅夂虿煌蜾P病生理小種改變而感銹。因此雖然引種已經(jīng)取得初步成功，但它們還不能直接運(yùn)用到我國(guó)小麥育種研究中，還需要育種家經(jīng)過多代對(duì)其馴化改良，進(jìn)而先篩選出我國(guó)缺乏的抗病抗蟲抗倒伏穩(wěn)定材料，才能進(jìn)行親本組配后代選育等一系列工作。世界小麥核心種質(zhì)資源群是全人類共享的寶貴資源，我國(guó)知名度極高的“中國(guó)春”也在其中。相信我國(guó)從事小麥遺傳育種的研究人員一定會(huì)好好利用，選育出綜合抗性強(qiáng)的小麥新品種，使小麥生產(chǎn)不再需要因防治病蟲草害而噴施大量農(nóng)藥，從根本上為提高我國(guó)食品質(zhì)量安全做出貢獻(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：

蔡黎明（1968-），女，陜西西安人，碩士，高級(jí)農(nóng)藝師，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全；

蔡婧馳（1989-），女，陜西楊凌人，本科，研究方向：生命遺傳育種。