富硒 富鋅黑小麥冀資麥16 號(hào)的選育及其營(yíng)養(yǎng)成分分析

呂亮杰，孟雅寧，張業(yè)倫，蘭素缺，李杏普*

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所，河北省作物遺傳育種實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050035；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，河北 石家莊 050051）

小麥?zhǔn)鞘澜缟现饕募Z食作物之一。黑小麥?zhǔn)侵缸恿ｎ伾仕{(lán)色或紫色或是二色兼有的一類小麥，其含有豐富的礦物質(zhì)元素和微量元素，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高。研究表明，黑小麥子粒富含Ca、Zn、Se 等多種微量元素[1]，具有較強(qiáng)的保健抗癌功效[2，3]；含有豐富的麥類蛋白，易被人體消化吸收[4，5]；氨基酸含量高、種類多、搭配合理，富含人體缺乏的賴氨酸和蘇氨酸[6]；食物纖維含量高，可降低血糖和血清膽固醇，防治高血脂和冠心病，還對(duì)大腸癌、便秘和肥胖癥等有一定的防治作用[7，8]。因此，黑小麥具有營(yíng)養(yǎng)保健特性，被譽(yù)為神奇的長(zhǎng)壽食品。培育黑小麥?zhǔn)墙鉀Q人類微量元素缺乏[4，9，10]，緩解我國(guó)部分地區(qū)或一定人群營(yíng)養(yǎng)缺乏的重要途徑[4]。我國(guó)自1977 年4 月培育出第一個(gè)黑粒小麥（黑小麥76） 后，陸續(xù)培育出漯珍1號(hào)[11]、河?xùn)|烏麥526[12]、冬黑1 號(hào)、冬黑10 號(hào)[13]、秦黑1 號(hào)[14]、山農(nóng)紫麥1 號(hào)[15]、冀紫439[16]、農(nóng)大3753[17]、農(nóng)大3677[18]和新春36 號(hào)[19]等，平均產(chǎn)量可達(dá)到4 500～7 500 kg/hm2[6，20]。隨著人們生活水平的不斷提高，這些品種已不能滿足人民生活和生產(chǎn)需求，因此培育營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化的黑小麥品種顯得非常重要。河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所小麥資源創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室以選育富含蛋白質(zhì)、淀粉、多種維生素和礦質(zhì)元素的黑小麥為目標(biāo)，經(jīng)過(guò)多年努力，成功選育出富Se、富Zn 黑小麥新品種冀資麥16 號(hào)，2019 年申請(qǐng)了農(nóng)業(yè)新品種保護(hù)。

1 材料與方法

1.1 親本材料

富Se、富Zn 黑小麥新品種冀資麥16 號(hào)是以周麥21 為母本、黑小麥2 號(hào)為父本進(jìn)行雜交獲得F1，翌年以冀紫439 做父本進(jìn)行復(fù)交選育而成。其中，周麥21是河南省周口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院以高代優(yōu)質(zhì)品系周93S優(yōu)為母本、強(qiáng)筋優(yōu)質(zhì)小麥鄭麥9023 為父本選育而成的國(guó)審優(yōu)質(zhì)小麥品種（2007013），其特點(diǎn)為弱春性、早熟、幼苗直立、葉寬直立、分蘗力中等，株高約78 cm，后期葉功能好、灌漿快、熟相好，中抗至高抗葉枯病[19]；黑小麥2 號(hào)是陜西商洛學(xué)院選育的特用黑小麥（國(guó)家?guī)熨Y源全國(guó)統(tǒng)一編號(hào)：ZM27237），其矮稈抗倒、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)好；冀紫439 是河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所小麥資源室利用14928（澳大利亞黑小麥種質(zhì)）、95-5031（新品系）、190268（硬粒小麥）和漯珍1 號(hào)（河南省選育的黑小麥品種），采用常規(guī)育種、遠(yuǎn)緣雜交、組織培養(yǎng)、輻射誘變有機(jī)結(jié)合的方法，培育而成的具有高附加值的我國(guó)第一個(gè)富Cr 黑小麥品種，其富含Se、Zn、Cr、膳食纖維、花青苷和蛋白質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)成分，Cr 含量為普通小麥的3 倍以上。

1.2 選育過(guò)程

2007 年在河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所堤上試驗(yàn)站以周麥21 為母本、黑小麥2 號(hào)為父本進(jìn)行雜交。

2008 年以上年雜交F1植株為母本、黑小麥冀紫439 為父本進(jìn)行復(fù)交獲得雜交種，收獲種子后進(jìn)行室內(nèi)加代1 次，得到復(fù)交F1代種子。

2009 年將F1代種植于河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所堤上試驗(yàn)站，田間選擇長(zhǎng)勢(shì)繁茂、綜合性狀好的株系，室內(nèi)考種選留飽滿度好的單株，得到F2代種子。

2010～2012 年結(jié)合室內(nèi)品質(zhì)和微量元素測(cè)定結(jié)果，以富Se 和富Zn 為選育目標(biāo)選擇優(yōu)良株系，得到F3～F5代種子。

2013 年在河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所堤上試驗(yàn)站種植F5代，選擇整齊度好、大穗、子粒飽滿、紫粒的株系，編號(hào)為Z6-118。

2014 年參加河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所組織的產(chǎn)量比較試驗(yàn)。

2015～2016 年連續(xù)2 a 參加河北省農(nóng)林科學(xué)院組織的品種比較試驗(yàn)。

2017 年在河北館陶國(guó)家黑小麥產(chǎn)業(yè)化基地，由月青農(nóng)業(yè)科技公司進(jìn)行示范推廣。

2018 年在河北省景縣由河北景鴻苑現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技有限公司進(jìn)行示范推廣。

2019 年申請(qǐng)農(nóng)業(yè)新品種保護(hù) （編號(hào)：20191005540），命名為冀資麥16 號(hào)。

1.3 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)測(cè)定

測(cè)試的小麥樣品為冀資麥16 號(hào)、冀紫439（親本）、漯珍1 號(hào)（黑粒小麥） 和冀5265（普通白粒小麥） 面粉。利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（inductively coupled plasma，ICP）測(cè)定微量元素含量[21]；利用Biochrom 30+全自動(dòng)氨基酸分析儀，依據(jù)GB 5009.124—2016 測(cè)定氨基酸含量[24，25]；參照GB 5009.5—2010[26]測(cè)定粗蛋白含量；參照GB/T 5512—2008[27]測(cè)定粗脂肪含量；參照GB/T 5514—2008[28]測(cè)定淀粉含量；參照GB 5009.88—2014[29]測(cè)定膳食纖維含量；參照GB 5009.7—2016[30]測(cè)定還原糖含量。Fe、Ca、Mg、Zn 和Se 標(biāo)準(zhǔn)溶液及小麥面粉的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW10046）均從北京世紀(jì)奧科生物有限公司購(gòu)買，所用試劑有鹽酸、硝酸、高氯酸和氫氧化鈉，均為優(yōu)級(jí)純，自上海生工購(gòu)買。

2 選育結(jié)果

2.1 特征特性

冀資麥16 號(hào)為半冬性品種，生育期239 d；幼苗半匍匐，葉片綠色，生長(zhǎng)健壯；株高78～80 cm，成株株型緊湊；分蘗力一般，成穗率較高，穗層較整齊；穗長(zhǎng)方形，長(zhǎng)芒；子粒深紫色、硬質(zhì)、橢圓飽滿，穗粒數(shù)36 個(gè)，千粒重34.5～39.6 g。

2.2 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

2.2.1 礦質(zhì)元素含量 2018 年由上海英格爾檢測(cè)認(rèn)證集團(tuán)對(duì)石家莊市堤上村種植的冀資麥16 號(hào)、冀紫439和冀麥5265 進(jìn)行礦質(zhì)元素含量測(cè)定。結(jié)果（表1）顯示，與親本黑粒品種冀紫439 相比，冀資麥16 號(hào)的Ca、Mg 和Se 含量極顯著增加，增幅分別為245.75%、84.31%和207.50%；Fe 和Zn 含量顯著增加，增幅分別為8.60%和10.95%。與普通白粒小麥品種冀麥5265 相比，冀資麥16 號(hào)的Ca、Mg、Fe、Se、Zn 含量均極顯著增加，增幅分別為151.18%、44.39%、34.22%、556.00%和30.47%。冀紫16 號(hào)較其親本冀紫439 和普通小麥冀麥5265 富含對(duì)人體健康有益的礦質(zhì)元素。

2.2.2 氨基酸含量 2018 年由河北省農(nóng)作物品種品質(zhì)檢測(cè)中心對(duì)石家莊市堤上村種植的冀資麥16 號(hào)、漯珍一號(hào)（黑粒） 和冀麥5265 進(jìn)行氨基酸含量測(cè)定。結(jié)果（表2）顯示，與黑粒品種漯珍1 號(hào)相比，冀資麥16 號(hào)的亮氨酸、絲氨酸和丙氨酸含量極顯著增加，增幅分別為37.84%、40.43%、247.54%；苯丙氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和絡(luò)氨酸含量極顯著降低；賴氨酸、甘氨酸、組氨酸和精氨酸含量顯著降低；纈氨酸含量略有降低，差異不明顯。與普通白粒小麥品種冀麥5265 相比，冀資麥16號(hào)的亮氨酸、纈氨酸、賴氨酸、天冬氨酸、絲氨酸、甘氨酸、丙氨酸、組氨酸和精氨酸含量極顯著增加；苯丙氨酸和蛋氨酸含量略有增加，但差異不顯著；異亮氨酸、蘇氨酸和絡(luò)氨酸含量極顯著降低，谷氨酸含量顯著降低。

表1 冀資麥16 號(hào)的5 種礦質(zhì)元素含量Table 1 Mineral elements contents of Jizimai No.16

表2 冀資麥16 號(hào)的氨基酸含量Table 2 Amino acid contents of Jizimai No.16

2.2.3 其他營(yíng)養(yǎng)成分含量 2018 年由河北省農(nóng)作物品種品質(zhì)檢測(cè)中心對(duì)石家莊市堤上村種植的冀資麥16號(hào)、冀紫439 和冀麥5265 進(jìn)行粗蛋白、粗脂肪、淀粉、膳食纖維和還原糖含量測(cè)定。結(jié)果（表3） 顯示，與親本黑粒品種冀紫439 相比，冀資麥16 號(hào)的膳食纖維含量極顯著增加，增幅為23.48%；其他營(yíng)養(yǎng)成分含量增幅均不顯著。與普通白粒小麥品種冀麥5265相比，冀資麥16 號(hào)的粗蛋白、粗脂肪、膳食纖維和還原糖含量均極顯著增加，增幅分別為24.37%、84.62%、31.48%、500.00%；淀粉含量顯著降低，降幅為24.20%。冀紫16 號(hào)適合糖尿病和高血壓患者食用。

表3 冀資麥16 號(hào)的營(yíng)養(yǎng)成分含量Table 3 Nutrient content of Jizimai No.16

2.3 產(chǎn)量表現(xiàn)

冀資麥16 號(hào)2014 年在河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所組織的產(chǎn)比試驗(yàn)中，平均產(chǎn)量為6 352.35 kg/hm2，較親本對(duì)照冀紫439 增產(chǎn)3.83%；2015 年在河北省農(nóng)林科學(xué)院組織的品比大區(qū)試驗(yàn)中，平均產(chǎn)量為6 840 kg/hm2，較對(duì)照冀紫439 增產(chǎn)8.8%；2016 年在河北省農(nóng)林科學(xué)院組織的品比大區(qū)試驗(yàn)中，平均產(chǎn)量為6 985.5 kg/hm2，較對(duì)照冀紫439 增產(chǎn)7.5%。冀資麥16 號(hào)穩(wěn)產(chǎn)性好。

2.4 抗病性

2015～2016 年連續(xù)2 a 由河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所對(duì)河北省農(nóng)林科學(xué)院品比大區(qū)試驗(yàn)中的冀資麥16 號(hào)進(jìn)行抗病性鑒定。結(jié)果顯示，冀資麥16 號(hào)2015 年中抗條銹病、葉銹病和白粉??；2016 年中感條銹病，中抗葉銹病和白粉病。冀資麥16 號(hào)中抗白粉病和葉銹病。

3 適宜種植范圍

冀資麥16 號(hào)適宜在冀中南高水肥地塊種植。

4 栽培技術(shù)要點(diǎn)

10 月10 日左右播種。中肥水條件下，適宜播種量為基本苗270 萬(wàn)株/hm2；低肥水條件下，應(yīng)適當(dāng)增加播種量。該品種適宜播期較長(zhǎng)，晚播時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加播種量。

施足底肥，培育冬前壯苗；追肥時(shí)間以起身末、拔節(jié)初期為宜。起身拔節(jié)期和抽穗灌漿期2 個(gè)階段，要澆好關(guān)鍵水。

播前進(jìn)行種子包衣或用殺蟲劑+殺菌劑拌種，以防治地下害蟲。后期及時(shí)防治麥蚜。

5 討論

黑小麥的優(yōu)異基因可以作為普通小麥育種改良的重要基因來(lái)源。黑小麥的蛋白質(zhì)含量以及必需氨基酸和非必需氨基酸含量均高于普通小麥，可通過(guò)品種間雜交來(lái)改良普通小麥的低氨基酸特性。黑小麥抗逆性強(qiáng)，耐寒性好，分蘗力強(qiáng)，如京14196 和黑麥76 號(hào)抗白粉病、條銹病、葉銹病和葉枯病，可作為優(yōu)質(zhì)抗病特異親本材料；同時(shí)，其粒色較深，富含F(xiàn)e、Zn、Se、I 等微量營(yíng)養(yǎng)元素，因此可作為選育營(yíng)養(yǎng)專用小麥新品種的重要種質(zhì)資源。培育具有營(yíng)養(yǎng)保健功能的小麥新品種，符合健康綠色食品發(fā)展的方向。完善黑色食品營(yíng)養(yǎng)理論，促進(jìn)黑粒小麥?zhǔn)称肥袌?chǎng)發(fā)展，加強(qiáng)黑小麥營(yíng)養(yǎng)保健功能的科學(xué)研究，為開(kāi)發(fā)黑小麥產(chǎn)品提供更科學(xué)的理論依據(jù)。

臨床研究表明Se 對(duì)人體健康極其重要，營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦我國(guó)人均Se 攝入量為60～400 μg/d[29]，但是我國(guó)人民日常的Se 攝入量普遍不足。冀資麥16 號(hào)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)檢測(cè)結(jié)果顯示，礦質(zhì)元素中Ca 和Se 含量較其親本（冀紫439）和普通小麥（冀麥5265）高150～556倍；15 種氨基酸中亮氨酸、絲氨酸和丙氨酸含量極顯著高于黑粒品種漯珍一號(hào)，增幅分別為37.84%、40.43%和247.54%；膳食纖維含量極顯著高于其親本冀紫439，增幅為23.48%；粗蛋白、粗脂肪、淀粉和還原糖含量與冀紫439 差異不顯著。與普通白粒小麥冀麥5265 相比，冀資麥16 號(hào)的5 種礦質(zhì)元素、總氨基酸、粗蛋白、粗脂肪、膳食纖維和還原糖含量均極顯著增加，但淀粉含量極顯著降低，因此特別適合糖尿病和高血壓等患者食用。食用黑小麥能預(yù)防疾病，改善人體健康，因此，研究黑小麥的品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)特性將是未來(lái)培育和應(yīng)用新品種的重點(diǎn)方向。發(fā)揮黑小麥高營(yíng)養(yǎng)、高品質(zhì)的優(yōu)勢(shì)與特長(zhǎng)，促進(jìn)黑小麥品種選育與食品市場(chǎng)的良性運(yùn)轉(zhuǎn)。