世界小麥核心種質資源群提高我國食品質量安全水平的可行性研究

蔡黎明 李鵬宇 張軍妮

摘要：

作為我國主要食品原料小麥，多年來為了保證產量在其生產過程中需要使用大量農藥，這不僅嚴重破壞土壤結構污染生態環境，而且對人體健康造成極大危害。為了選育出綜合抗性強的小麥新品種從而降低農藥使用量，最終提高我國食品質量安全水平，本文對世界小麥核心種質資源群的引種可行性進行了研究，結果顯示我國黃淮麥區土壤氣候等自然條件完全滿足引種要求。

關鍵詞：

資源；小麥；食品；安全

中圖分類號：S512.1

文獻標識碼：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，還是各色時尚食品面包、餅干、蛋糕、糕點的制作都離不開小麥，因此可以說小麥是人們賴以生存的主要食品原料。我國冬小麥主產區在黃淮流域，多年來產量品質穩步提高，小麥品種不斷換代，從“碧瑪一號”、“豐產3號”到“小偃6號”、“小偃22”，從“西農979”、“西農9718”到“西農20”、“西農109”，育種家不斷選育出產量更高品質更好的新品種，為我國糧食安全做出了巨大的貢獻。但同時也認識到小麥生產的現狀，是在大量噴施防治病蟲草害農藥的基礎上，產量基本穩定在400～500kg，很難有質的飛躍并且這個水平不易突破。為了保證小麥產量和品質不被病蟲草害侵蝕，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藥，如果防治效果不佳必須多次噴施，遇到大風和干熱風災害還要噴施相應預防的農藥。這些農藥從低毒到高毒都有，會殘留在土壤里并且被小麥吸收，經過多年不斷疊加土壤結構被破壞生態環境被污染，具有農藥殘留的小麥被人體吸收嚴重危害健康，比如損害肝腎、干擾內分泌、刺激神經系統及胎兒畸形。如何才能降低農藥使用量甚至不使用農藥，最根本的辦法就是選育出抗病抗蟲抗倒伏綜合抗性強的小麥新品種。而我國小麥育種經過半個世紀的雜交組配和選育淘汰，現有種質資源的優良遺傳基因已經被挖掘殆盡，因此只有引入新的外來優良基因才能選育出綜合抗性強的新品種。世界小麥核心種質資源群包含了全世界所有小麥優良遺傳基因，如果能引入我國必將極大的促進育種事業的發展，那么第1步也是最艱難的環節就是引種能否成功，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冬性，能否適應我國黃淮麥區的土壤氣候等自然環境還是未知數，就此本文進行了可行性研究。

1世界小麥核心種質資源群引種可行性研究[JP]

11世界小麥核心種質資源群引種地點選擇

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

12世界小麥核心種質資源群引種栽培措施

世界小麥核心種質資源群材料分2批從國外相關機構先到北京，然后立即快遞至陜西楊凌，但已錯過了小麥播種期。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行，為了爭取寶貴的時間使其能盡快在小麥育種中發揮作用，拿到種子留夠備份后立即播種，并采取了直播——補水——蓋棚的特殊栽培措施，最終2批材料分別獲得958%和83%的結實率（見表1）。

13世界小麥核心種質資源群引種結果與分析

世界小麥核心種質資源群第1批法國材料大部分屬冬性，經歷了大約45d 0～5℃春化階段，最終獲得95.8%的結實率，雖然籽粒不飽滿但可以發芽生長，說明楊凌氣候可以滿足其春化生長發育的要求。冬性品種生育期一般在240～260d，籽粒不飽滿應該是在灌漿期遇高溫逼熟所致。第2批德國材料大部分屬強冬性，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，春季不能拔節抽穗結實率只有83%，如果揭棚時間再提前10～20d春化會更徹底，結實率還有上升空間。出苗時均勻一致說明土壤結構滿足生長要求。

研究結果顯示引種取得初步成功，而且是在晚播的情況下進行的，對于對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40～50d，因此可以根據研究結果研判，若世界小麥核心種質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，可以正常拔節抽穗結實，所以世界小麥核心種質資源群引種楊凌，進而運用到黃淮麥區的小麥遺傳育種研究中是可行的（見圖1、2）。

2討論

通過對世界小麥核心種質資源群引種圃田間調查發現，高桿無芒長芒大穗銹病植株較多，性狀與我國現有品種相似或接近的較少，這說明世界小麥核心種質資源群所攜帶的遺傳基因，與我國小麥育種研究所期待的優良基因相距甚遠，加之所有性狀會隨著時間地點的改變發生變化，比如以前在法國抗銹病材料，現在楊凌可能會因為氣候不同或銹病生理小種改變而感銹。因此雖然引種已經取得初步成功，但它們還不能直接運用到我國小麥育種研究中，還需要育種家經過多代對其馴化改良，進而先篩選出我國缺乏的抗病抗蟲抗倒伏穩定材料，才能進行親本組配后代選育等一系列工作。世界小麥核心種質資源群是全人類共享的寶貴資源，我國知名度極高的“中國春”也在其中。相信我國從事小麥遺傳育種的研究人員一定會好好利用，選育出綜合抗性強的小麥新品種，使小麥生產不再需要因防治病蟲草害而噴施大量農藥，從根本上為提高我國食品質量安全做出貢獻。

參考文獻

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作者簡介：

蔡黎明（1968-），女，陜西西安人，碩士，高級農藝師，研究方向：農產品質量安全；

蔡婧馳（1989-），女，陜西楊凌人，本科，研究方向：生命遺傳育種。