富硒 富鋅黑小麥冀資麥16 號的選育及其營養成分分析

呂亮杰，孟雅寧，張業倫，蘭素缺，李杏普*

（1.河北省農林科學院糧油作物研究所，河北省作物遺傳育種實驗室，河北 石家莊 050035；2.河北省農林科學院經濟作物研究所，河北 石家莊 050051）

小麥是世界上主要的糧食作物之一。黑小麥是指子粒顏色呈藍色或紫色或是二色兼有的一類小麥，其含有豐富的礦物質元素和微量元素，營養價值高。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，黑小麥具有營養保健特性，被譽為神奇的長壽食品。培育黑小麥是解決人類微量元素缺乏[4，9，10]，緩解我國部分地區或一定人群營養缺乏的重要途徑[4]。我國自1977 年4 月培育出第一個黑粒小麥（黑小麥76） 后，陸續培育出漯珍1號[11]、河東烏麥526[12]、冬黑1 號、冬黑10 號[13]、秦黑1 號[14]、山農紫麥1 號[15]、冀紫439[16]、農大3753[17]、農大3677[18]和新春36 號[19]等，平均產量可達到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需求，因此培育營養強化的黑小麥品種顯得非常重要。河北省農林科學院糧油作物研究所小麥資源創新實驗室以選育富含蛋白質、淀粉、多種維生素和礦質元素的黑小麥為目標，經過多年努力，成功選育出富Se、富Zn 黑小麥新品種冀資麥16 號，2019 年申請了農業新品種保護。

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 號是以周麥21 為母本、黑小麥2 號為父本進行雜交獲得F1，翌年以冀紫439 做父本進行復交選育而成。其中，周麥21是河南省周口市農業科學院以高代優質品系周93S優為母本、強筋優質小麥鄭麥9023 為父本選育而成的國審優質小麥品種（2007013），其特點為弱春性、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 號是陜西商洛學院選育的特用黑小麥（國家庫資源全國統一編號：ZM27237），其矮稈抗倒、營養品質好；冀紫439 是河北省農林科學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）、95-5031（新品系）、190268（硬粒小麥）和漯珍1 號（河南省選育的黑小麥品種），采用常規育種、遠緣雜交、組織培養、輻射誘變有機結合的方法，培育而成的具有高附加值的我國第一個富Cr 黑小麥品種，其富含Se、Zn、Cr、膳食纖維、花青苷和蛋白質等多種營養成分，Cr 含量為普通小麥的3 倍以上。

1.2 選育過程

2007 年在河北省農林科學院糧油作物研究所堤上試驗站以周麥21 為母本、黑小麥2 號為父本進行雜交。

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

2009 年將F1代種植于河北省農林科學院糧油作物研究所堤上試驗站，田間選擇長勢繁茂、綜合性狀好的株系，室內考種選留飽滿度好的單株，得到F2代種子。

2010～2012 年結合室內品質和微量元素測定結果，以富Se 和富Zn 為選育目標選擇優良株系，得到F3～F5代種子。

2013 年在河北省農林科學院糧油作物研究所堤上試驗站種植F5代，選擇整齊度好、大穗、子粒飽滿、紫粒的株系，編號為Z6-118。

2014 年參加河北省農林科學院糧油作物研究所組織的產量比較試驗。

2015～2016 年連續2 a 參加河北省農林科學院組織的品種比較試驗。

2017 年在河北館陶國家黑小麥產業化基地，由月青農業科技公司進行示范推廣。

2018 年在河北省景縣由河北景鴻苑現代農業科技有限公司進行示范推廣。

2019 年申請農業新品種保護 （編號：20191005540），命名為冀資麥16 號。

1.3 營養品質測定

測試的小麥樣品為冀資麥16 號、冀紫439（親本）、漯珍1 號（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射光譜法（inductively coupled plasma，ICP）測定微量元素含量[21]；利用Biochrom 30+全自動氨基酸分析儀，依據GB 5009.124—2016 測定氨基酸含量[24，25]；參照GB 5009.5—2010[26]測定粗蛋白含量；參照GB/T 5512—2008[27]測定粗脂肪含量；參照GB/T 5514—2008[28]測定淀粉含量；參照GB 5009.88—2014[29]測定膳食纖維含量；參照GB 5009.7—2016[30]測定還原糖含量。Fe、Ca、Mg、Zn 和Se 標準溶液及小麥面粉的標準物質（GBW10046）均從北京世紀奧科生物有限公司購買，所用試劑有鹽酸、硝酸、高氯酸和氫氧化鈉，均為優級純，自上海生工購買。

2 選育結果

2.1 特征特性

冀資麥16 號為半冬性品種，生育期239 d；幼苗半匍匐，葉片綠色，生長健壯；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；穗長方形，長芒；子粒深紫色、硬質、橢圓飽滿，穗粒數36 個，千粒重34.5～39.6 g。

2.2 營養品質

2.2.1 礦質元素含量 2018 年由上海英格爾檢測認證集團對石家莊市堤上村種植的冀資麥16 號、冀紫439和冀麥5265 進行礦質元素含量測定。結果（表1）顯示，與親本黑粒品種冀紫439 相比，冀資麥16 號的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 號較其親本冀紫439 和普通小麥冀麥5265 富含對人體健康有益的礦質元素。

2.2.2 氨基酸含量 2018 年由河北省農作物品種品質檢測中心對石家莊市堤上村種植的冀資麥16 號、漯珍一號（黑粒） 和冀麥5265 進行氨基酸含量測定。結果（表2）顯示，與黑粒品種漯珍1 號相比，冀資麥16 號的亮氨酸、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 號的5 種礦質元素含量Table 1 Mineral elements contents of Jizimai No.16

表2 冀資麥16 號的氨基酸含量Table 2 Amino acid contents of Jizimai No.16

2.2.3 其他營養成分含量 2018 年由河北省農作物品種品質檢測中心對石家莊市堤上村種植的冀資麥16號、冀紫439 和冀麥5265 進行粗蛋白、粗脂肪、淀粉、膳食纖維和還原糖含量測定。結果（表3） 顯示，與親本黑粒品種冀紫439 相比，冀資麥16 號的膳食纖維含量極顯著增加，增幅為23.48%；其他營養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 號適合糖尿病和高血壓患者食用。

表3 冀資麥16 號的營養成分含量Table 3 Nutrient content of Jizimai No.16

2.3 產量表現

冀資麥16 號2014 年在河北省農林科學院糧油作物研究所組織的產比試驗中，平均產量為6 352.35 kg/hm2，較親本對照冀紫439 增產3.83%；2015 年在河北省農林科學院組織的品比大區試驗中，平均產量為6 840 kg/hm2，較對照冀紫439 增產8.8%；2016 年在河北省農林科學院組織的品比大區試驗中，平均產量為6 985.5 kg/hm2，較對照冀紫439 增產7.5%。冀資麥16 號穩產性好。

2.4 抗病性

2015～2016 年連續2 a 由河北省農林科學院糧油作物研究所對河北省農林科學院品比大區試驗中的冀資麥16 號進行抗病性鑒定。結果顯示，冀資麥16 號2015 年中抗條銹病、葉銹病和白粉病；2016 年中感條銹病，中抗葉銹病和白粉病。冀資麥16 號中抗白粉病和葉銹病。

3 適宜種植范圍

冀資麥16 號適宜在冀中南高水肥地塊種植。

4 栽培技術要點

10 月10 日左右播種。中肥水條件下，適宜播種量為基本苗270 萬株/hm2；低肥水條件下，應適當增加播種量。該品種適宜播期較長，晚播時應適當增加播種量。

施足底肥，培育冬前壯苗；追肥時間以起身末、拔節初期為宜。起身拔節期和抽穗灌漿期2 個階段，要澆好關鍵水。

播前進行種子包衣或用殺蟲劑+殺菌劑拌種，以防治地下害蟲。后期及時防治麥蚜。

5 討論

黑小麥的優異基因可以作為普通小麥育種改良的重要基因來源。黑小麥的蛋白質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，可通過品種間雜交來改良普通小麥的低氨基酸特性。黑小麥抗逆性強，耐寒性好，分蘗力強，如京14196 和黑麥76 號抗白粉病、條銹病、葉銹病和葉枯病，可作為優質抗病特異親本材料；同時，其粒色較深，富含Fe、Zn、Se、I 等微量營養元素，因此可作為選育營養專用小麥新品種的重要種質資源。培育具有營養保健功能的小麥新品種，符合健康綠色食品發展的方向。完善黑色食品營養理論，促進黑粒小麥食品市場發展，加強黑小麥營養保健功能的科學研究，為開發黑小麥產品提供更科學的理論依據。

臨床研究表明Se 對人體健康極其重要，營養學會推薦我國人均Se 攝入量為60～400 μg/d[29]，但是我國人民日常的Se 攝入量普遍不足。冀資麥16 號營養品質檢測結果顯示，礦質元素中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，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 號的5 種礦質元素、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。食用黑小麥能預防疾病，改善人體健康，因此，研究黑小麥的品質和營養特性將是未來培育和應用新品種的重點方向。發揮黑小麥高營養、高品質的優勢與特長，促進黑小麥品種選育與食品市場的良性運轉。