四川甘薯現代綠色薯業技術創新現狀與未來研究重點

屈會娟， 王 平， 沈學善*， 潘海平， 王曉黎， 黃靜瑋， 蒲志剛

(1.四川省農業科學院 生物技術核技術研究所， 四川 成都 610066； 2.四川省農業科學院， 四川 成都 610066； 3.成都大學， 四川 成都 610106)

我國是世界最大甘薯生產國，四川是中國最大甘薯生產省[1-2]。發展甘薯產業對增加綠色食品供給、促進農民脫貧增收具有重要作用。為持續推動甘薯科技創新，四川省配合國家甘薯產業技術體系，啟動了四川薯類創新團隊建設項目，在甘薯育種、栽培、植保、貯藏、加工等方面開展重點研究[3-4]。2014—2018年，四川薯類創新團隊以提升甘薯現代綠色薯業技術創新為目標，開展技術研發與示范推廣，累計獲部省級科技進步一等獎1項，三等獎3項，市級科技進步二等獎1項。目前，四川甘薯產業發展形勢較好，專用品種不斷發展，加工利用方式發生很大改變，但總體來說還存在著投入嚴重不足、品種混雜退化、良繁滯后、耕種粗放及加工轉化增值差等方面的問題，其中優質專用新品種推廣不力、脫毒種薯(苗)應用差表現尤為突出。鑒于此，對四川薯類創新團隊在近5年(2014—2018年)甘薯產業上的主要科技創新進行總結與歸納，并提出未來5年(2019—2023年)的研究展望，旨在為四川甘薯發展指明方向，以促進四川乃至全國甘薯綠色薯業的進一步發展。

1四川甘薯現代綠色薯業技術創新現狀

1.1優質專用型綿薯系列品種的選育與應用

1.1.1提出以“帶蔓收獲、綜合評判和多點鑒定”為核心內容的專用型品種選育新方法該選育方法的核心內容是地下地上產量相互參照，T/R(冠根比值)大于1.5的品種不宜選留；基部分枝5～8個，單株結薯4～6個，最長蔓100～300 cm，莖粗0.65～0.74 cm是選留品系的最佳性狀；帶蔓收獲確保選擇的最佳效果。

1.1.2選育的品種具有胡蘿卜素含量和花青素含量高的突出特點2014—2018年，選育出的食用品種綿薯8號鮮薯的胡蘿卜素含量為12.48 mg/100g，是四川省已審定品種中胡蘿卜素含量最高的品種，達國家高胡蘿卜素類型品種的鑒定標準。綿紫薯9號[5]鮮薯的花青素含量為76.53 mg/100g，是四川省已審定品種中花青素素含量最高的品種。

1.1.3制定專用型品種高產高效栽培技術規程以“一控兩增”為核心的淀粉型甘薯栽培技術規程，大幅提高甘薯產量，增產幅度在20%以上。以地膜覆蓋為核心的食用甘薯栽培技術規程解決了甘薯地下害蟲嚴重、商品薯率不高等問題，提高商品薯產量，增加種植效益。以“早育早栽、蘸根免澆”為核心的甘薯輕簡化栽培技術規程，解決甘薯栽插后澆水費工、勞動強度高的瓶頸問題。

1.2甘薯高β-胡蘿卜素生物強化育種與應用

針對四川傳統食用甘薯品種β-胡蘿卜素含量低的情況，篩選出49份高胡蘿卜素甘薯材料，建立以集團雜交、輪回選擇和定向生物強化為核心的綜合育種技術體系，2014—2018年選育β-胡蘿卜素生物強化甘薯品種2個。其中，南薯010在區域試驗中產量達33 527.70 kg/hm2，較對照(南薯88)增產5.14%，β-胡蘿卜素含量達15.80 mg/100g；南薯012在區域試驗中產量為24 600.85 kg/hm2，薯形美觀，食味品質特優，β-胡蘿卜素含量達10.42 mg/100 g。

1.3優質專用甘薯產業關鍵技術創新與集成推廣

1.3.1提質增效關鍵栽培技術研究2014—2018年，篩選出淀粉加工型、食用型、紫肉食用型、高花青素加工型優質專用甘薯新品種16個，創新“壯苗、增密、高壟、增鉀”提質增效4項關鍵栽培技術，系統研究紫色薯和高淀粉薯產量、品質、生理和栽培特性，集成創新紫色薯和高淀粉薯提質增效栽培技術體系；集成創新早春食用薯和夏秋淀粉薯1年2季甘薯周年生產新型種植模式。

1.3.2提質增效精深加工關鍵技術創新創新紫薯營養成分保護技術，研發紫薯加工制品護色新工藝；創新優質淀粉加工專用甘薯淀粉粉絲和全粉精深加工提質增效新工藝；研發甘薯全粉、全薯粉絲、薯泥、快餐營養粉和甘薯非油炸方便面五大系列主食加工新產品。

1.3.3創新甘薯成果轉化新模式闡明優質專用甘薯品種創新三環模型(研發創新環、孵化創新環、市場創新環)和技術創新五級價值轉化增值(項目化增值、產權化增值、產品化增值、產業化增值及資本化增值)原理；建立“構建技術創新鏈-延伸產業創新鏈-提升科技價值鏈”三鏈聯動轉型升級機制和市場導向的甘薯產業鏈運行模式。建立甘薯三級脫毒種薯高效快繁體系；加強新品種優質安全標準化原料基地建設，實現甘薯主食工業化產品和品牌創新，培育壯大甘薯產業化龍頭企業和全國知名甘薯專業合作社。

2四川甘薯現代綠色薯業未來五年(2019—2023年)研究重點

2.1推進優異種質利用與特色專用品種選育

2.1.1挖掘甘薯核心基因資源，豐富品質育種遺傳背景加強對甘薯近緣野生種資源的利用，發掘其高產、優質、抗逆等核心優異基因資源。通過集團雜交、輪回選擇、群體改良、近交系育種等，篩選出自交親合性較好的親本進行自交、回交，選擇配合力好的高淀粉、高類胡蘿卜素、高花青素含量、高抗病的近交系作為骨干親本材料，然后再利用其他品種(系)與近親系雜交產生雜種優勢，進而培育新品種。

2.1.2選育特色優質專用型甘薯新品種食用型甘薯品種選育中，鮮食和蒸煮品種要求含糖量高，薯肉呈紅色、紫色、白色或黃色，干物質含量中等，粗纖維少；烘烤型品種要求干物質含量略低，糖分和果膠含量高，成品色澤亮麗，質地透明柔韌，口感香甜。上述類型都應選育一批特早熟食用品種，以滿足甘薯周年生產供給的市場需求。加工型品種選育中，高淀粉品種著重選擇薯塊淀粉含量高、出粉率高等特性；薯片薯條加工品種著重選擇薯肉呈紅至黃色，干物率中等，還原糖低，粗纖維少，食味好等特性；花青素色素加工品種要求花青素含量高，色價高，干物率高，產量高等特性。適宜機械化作業的品種以短蔓、結薯淺、薯形好、機械收獲損傷率低、傷口愈合強、抗病性強為育種性狀選擇重點[6-7]。

2.2加強生物技術在甘薯育種中的應用

2.2.1開展甘薯分子標記開發和應用研究將測序技術應用到甘薯分子標記研究中[8]，大量發掘甘薯序列水平的遺傳多態性標記，檢測基因組水平的基因型差異。以測序數據為基礎，大量開發與相關功能基因關聯的SSRs、SNPs等分子標記，通過篩選、驗證擴增穩定、多態性豐富的分子標記，設計開發甘薯基因芯片，利用芯片對甘薯控制淀粉合成相關酶、花青素合成相關酶、抗病性及抗逆性等重要農藝性狀相關基因進行研究。

2.2.2開展甘薯基因克隆和功能解析研究一是將測序、基因編輯等新技術應用到甘薯功能基因克隆中去[9]，探索高效、快捷的甘薯功能基因克隆新方法，不斷豐富甘薯功能基因克隆的數量和種類；二是對優異甘薯及其近緣屬種質資源開展篩選和鑒定工作，充分利用近緣野生種創制具有優異農藝性狀的中間材料，利用分子生物學技術克隆其重要基因并應用到育種中。

2.3研究脫毒種薯技術與建設良繁體系

2.3.1甘薯脫毒種苗高效擴繁關鍵技術研究2011年以來，四川部分地區發現甘薯SPVD復合病毒。SPVD浸染可使莖葉和鮮薯產量分別降低69.9%和49.1%。為此，需加大脫毒種薯種苗高效擴繁關鍵技術研究和集成，大力推廣脫毒種薯擴繁高產栽培技術，降低種薯繁育成本和市場價格。

2.3.2構建甘薯三代脫毒種薯繁育體系建立以政府為引導、企業為主體、科研為支撐、基地為依托的市場化甘薯良繁體系[10-11]。統一實行原原種(苗)、原種(苗)和生產種(苗)三代脫毒種薯繁育體系。全省甘薯脫毒基礎苗由國家甘薯改良中心南充分中心統一供給。加強自育品種資源利用，提高自育品種的生產利用率。

2.4周年綠色生產技術體系研究與示范

2.4.1研究特色甘薯提質增效栽培的關鍵技術在“小麥/玉米/普通甘薯”的基礎上，研究套作和凈作條件下特色專用甘薯提質增效栽培關鍵技術[12]。一是甘薯安全生產技術，研究氮肥減量高效施用、增施鉀肥、專用配方肥以及肥料種類、施用量和施用時期對甘薯產量和品質的影響；二是甘薯水肥高效利用技術[13-14]，研究水肥高效品種篩選、改土培肥、抗旱保水、壯苗培育、群體優化等對甘薯產量和品質的影響；三是有機甘薯生產技術，研究專用有機肥、保水劑、植物生長調節劑等新產品對有機甘薯生產中產量和品質的影響。

2.4.2構建甘薯多熟種植新模式與周年生產供應體系優化特早熟品種提早育苗關鍵技術[15]，在溫室、普通大棚和小拱棚等不同條件下，通過不同加溫措施，實現甘薯育苗所需的生長條件，研究不同條件下生產成本、產苗數量、薯苗質量的差異。優化“早春甘薯-夏秋甘薯”種植模式，集成以春甘薯早栽早收關鍵技術為核心，結合夏秋甘薯高產高效栽培和安全貯藏技術的甘薯周年生產供應體系[16]。

2.5構建主要生產環節機械化技術體系

2.5.1研究甘薯栽培主要環節機械化的關鍵技術甘薯的移栽、收獲是最重要的生產環節[17-18]，其用工量占生產全過程65%左右。目前，甘薯種植高性能機械化聯合收獲與機械化移栽是迫切需要突破的瓶頸。以引進為主篩選適宜四川省甘薯栽培的中小型移栽機、收獲機[19]，解決甘薯主要環節機械化的關鍵技術問題。

2.5.2研究集成甘薯機械化栽培技術規程加強農機農藝融合，集成四川丘陵區甘薯機械化栽培技術規程[20]，重點包括適宜機械化甘薯品種篩選、集約化育苗、甘薯機械配置和優化、機械化操作規程。重點研究關鍵流程：秸稈粉碎、旋耕→起壟→秧蔓粉碎還田→薯塊收獲。

2.6建立輕簡化綠色綜合防控技術體系

2.6.1篩選抗病優質高產甘薯品種研究不同土壤類型、區域氣候、種植模式和市場需求下，甘薯品種的抗病性、適應性及高產潛力等，篩選不同生態區適宜的抗病高產優質專用型甘薯新品種。加強甘薯黑斑病抗性的遺傳基礎研究[21-22]，抗源材料的收集、篩選和創新，利用新抗源材料進行有性雜交，聚合抗病基因，培育抗病品種。

2.6.2建立綠色安全生產綜合防治技術體系在SPVD復合病毒產量損失、病毒檢測、莖尖脫毒培養、健壯種苗快繁和種苗帶藥移栽等方面進行深入研究[23]；研究窖貯甘薯黑斑病、干腐病的發病規律和防控機制；嚴防甘薯蟻象的引種輸入[24]；明確甘薯葉甲的世代變化、遷飛特性、危害特性等；研究不同時期施藥對地下害蟲的防治效果；運用超低容量噴霧等技術，開展“高效、低毒、低殘留”環境友好型農藥篩選。集成以培育脫毒健壯種苗帶藥移栽關鍵技術為核心，有機融合生物、化學、物理綜合防治和高產高效栽培模式的輕簡化綠色綜合防控技術體系[25]。

2.7挖掘調控塊根萌芽特性的關鍵基因

2.7.1解析甘薯塊根萌芽生理調控過程挖掘調控關鍵基因不同甘薯品種萌芽強弱差異明顯，新材料綿12-25-1在11月初收獲時就已開始萌芽，屬于萌芽性極強的特殊材料。比較萌芽性強的品種(綿12-25-1)和萌芽較弱的品種(南薯88)分別在13℃和25℃環境的基因表達變化趨勢，尋找因溫度促進塊根萌芽所引起的生理過程和基因表達差異。

2.7.2探究生長素、赤霉素和油菜素內酯對塊根萌芽調控機理轉錄組測序揭示生長素、赤霉素和油菜素內酯與綿12-25-1強萌芽特性密切相關，探究這3種植物生長調節劑對塊根萌芽及壯苗的影響，建立與早栽技術配套的促進塊根萌芽和壯苗的方法[26]。

2.8研究主食化加工產品與加工新技術

2.8.1研究甘薯方便即食食品關鍵技術及新產品重點開發甘薯饅頭、面條、米粉、原薯制品等主食新產品[27-28]，開展基于擠壓重組技術的甘薯方便主食品加工關鍵技術與裝備研究。突破低溫沖泡復水技術和復合品質改良技術，集成預糊化、擠壓重組、防粘連造粒成型、干燥和包裝等成套生產技術裝備，開發甘薯方便面、甘薯方便米粉、甘薯方便粉絲系列食品。

2.8.2研發甘薯莖尖特色營養蔬菜篩選甘薯莖尖食用型品種，建立其品質評價體系；研究莖尖的貯藏保鮮物流技術，增強其耐儲藏性，延長其貨架期；從護色、干燥等工藝方面，研究全營養莖尖脫水蔬菜及甘薯莖尖粉生產關鍵技術，并結合四川飲食習慣開發其應用產品。

3結語

2014—2018年四川薯類創新團隊在優質專用型綿薯系列品種的選育與應用、甘薯高β-胡蘿卜素生物強化育種與應用、優質專用甘薯產業關鍵技術創新與集成推廣方面取得較多的成果。為進一步改善四川甘薯產業中存在的投入嚴重不足、品種混雜退化、良繁滯后等現狀，在未來5年(2019—2023年)，四川薯類創新團隊將重點研究優異種質利用與特色專用品種選育、生物技術在甘薯育種中的應用、脫毒種薯技術研究與良繁體系、周年綠色生產技術體系、主要生產環節機械化技術體系、輕簡化綠色綜合防控技術體系、調控塊根萌芽特性的關鍵基因、主食化加工產品與加工新技術等8個方面，在優質專用新品種選育、脫毒種薯種苗高效擴繁、綠色安全簡化高效生產、甘薯產品精深加工等關鍵領域進行科技創新與成果轉化，提升四川甘薯鮮薯和加工制品的質量和效益，從而推動四川甘薯綠色薯業的技術創新。