世界小麦核心种质资源群提高我国食品质量安全水平的可行性研究

蔡黎明 李鹏宇 张军妮

摘要：

作为我国主要食品原料小麦，多年来为了保证产量在其生产过程中需要使用大量农药，这不仅严重破坏土壤结构污染生态环境，而且对人体健康造成极大危害。为了选育出综合抗性强的小麦新品种从而降低农药使用量，最终提高我国食品质量安全水平，本文对世界小麦核心种质资源群的引种可行性进行了研究，结果显示我国黄淮麦区土壤气候等自然条件完全满足引种要求。

关键词：

资源；小麦；食品；安全

中图分类号：S512.1

文献标识码：A

DOI：1019754/jnyyjs20190330003

引言

生活中不论是一日三餐的馒头、烧饼、面条、包子、饺子，还是各色时尚食品面包、饼干、蛋糕、糕点的制作都离不开小麦，因此可以说小麦是人们赖以生存的主要食品原料。我国冬小麦主产区在黄淮流域，多年来产量品质稳步提高，小麦品种不断换代，从“碧玛一号”、“丰产3号”到“小偃6号”、“小偃22”，从“西农979”、“西农9718”到“西农20”、“西农109”，育种家不断选育出产量更高品质更好的新品种，为我国粮食安全做出了巨大的贡献。但同时也认识到小麦生产的现状，是在大量喷施防治病虫草害农药的基础上，产量基本稳定在400～500kg，很难有质的飞跃并且这个水平不易突破。为了保证小麦产量和品质不被病虫草害侵蚀，每年播种后4～5叶期，大约11月上旬要喷施一次除草剂，第2年4月下旬—5月上旬还要“一喷三防”，这其中要使用大量多种农药，如果防治效果不佳必须多次喷施，遇到大风和干热风灾害还要喷施相应预防的农药。这些农药从低毒到高毒都有，会残留在土壤里并且被小麦吸收，经过多年不断叠加土壤结构被破坏生态环境被污染，具有农药残留的小麦被人体吸收严重危害健康，比如损害肝肾、干扰内分泌、刺激神经系统及胎儿畸形。如何才能降低农药使用量甚至不使用农药，最根本的办法就是选育出抗病抗虫抗倒伏综合抗性强的小麦新品种。而我国小麦育种经过半个世纪的杂交组配和选育淘汰，现有种质资源的优良遗传基因已经被挖掘殆尽，因此只有引入新的外来优良基因才能选育出综合抗性强的新品种。世界小麦核心种质资源群包含了全世界所有小麦优良遗传基因，如果能引入我国必将极大的促进育种事业的发展，那么第1步也是最艰难的环节就是引种能否成功，只要能引种成功后序组配选育工作基本没有问题，但它们大多来自欧洲属冬性或强冬性，能否适应我国黄淮麦区的土壤气候等自然环境还是未知数，就此本文进行了可行性研究。

1世界小麦核心种质资源群引种可行性研究[JP]

11世界小麦核心种质资源群引种地点选择

陕西杨凌是中华农耕文明发祥地，早在4000多年前我国历史上最早的农官后稷，就在这里“教民稼穑，树艺五谷”，开创了我国农耕文明的先河。我国首批“双一流”、“985工程”和“211工程”重点建设高校西北农林科技大学也坐落于此。杨凌地理坐标介于E107°59′—108°08′，N34°14′—34°20′之间，属东亚暖温带半湿润半干旱气候，得天独厚的自然条件非常适合种植小麦和进行小麦遗传育种研究。建国以来6次小麦换代其中4次换代品种出自杨凌，因此这里已经成为全国小麦育种的龙头，所以杨凌可以作为黄淮麦区遗传育种研究的代表，在杨凌引种成功就标志着黄淮麦区引种成功。

12世界小麦核心种质资源群引种栽培措施

世界小麦核心种质资源群材料分2批从国外相关机构先到北京，然后立即快递至陕西杨凌，但已错过了小麦播种期。如果等一年再按正常播期播种，田间性状观察亲本合理组配等一系列工作都将推迟一年进行，为了争取宝贵的时间使其能尽快在小麦育种中发挥作用，拿到种子留够备份后立即播种，并采取了直播——补水——盖棚的特殊栽培措施，最终2批材料分别获得958%和83%的结实率（见表1）。

13世界小麦核心种质资源群引种结果与分析

世界小麦核心种质资源群第1批法国材料大部分属冬性，经历了大约45d 0～5℃春化阶段，最终获得95.8%的结实率，虽然籽粒不饱满但可以发芽生长，说明杨凌气候可以满足其春化生长发育的要求。冬性品种生育期一般在240～260d，籽粒不饱满应该是在灌浆期遇高温逼熟所致。第2批德国材料大部分属强冬性，生育期超过260d，春化要求0～3℃30d以上，而在2018年2月5日播种，待其2月17日出苗后0～3℃气温已不足15d，进入3月气温已飙升至8～12℃，因此绝大部分材料没有通过春化，春季不能拔节抽穗结实率只有83%，如果揭棚时间再提前10～20d春化会更彻底，结实率还有上升空间。出苗时均匀一致说明土壤结构满足生长要求。

研究结果显示引种取得初步成功，而且是在晚播的情况下进行的，对于对温度敏感的小麦来说这是极其恶劣的条件。杨凌每年12月—来年1月气温最低-10℃，并且0℃以下至少持续40～50d，因此可以根据研究结果研判，若世界小麦核心种质资源群的材料按正常播期播种，杨凌冬季气温完全满足其春化要求，可以正常拔节抽穗结实，所以世界小麦核心种质资源群引种杨凌，进而运用到黄淮麦区的小麦遗传育种研究中是可行的（见图1、2）。

2讨论

通过对世界小麦核心种质资源群引种圃田间调查发现，高杆无芒长芒大穗锈病植株较多，性状与我国现有品种相似或接近的较少，这说明世界小麦核心种质资源群所携带的遗传基因，与我國小麦育种研究所期待的优良基因相距甚远，加之所有性状会随着时间地点的改变发生变化，比如以前在法国抗锈病材料，现在杨凌可能会因为气候不同或锈病生理小种改变而感锈。因此虽然引种已经取得初步成功，但它们还不能直接运用到我国小麦育种研究中，还需要育种家经过多代对其驯化改良，进而先筛选出我国缺乏的抗病抗虫抗倒伏稳定材料，才能进行亲本组配后代选育等一系列工作。世界小麦核心种质资源群是全人类共享的宝贵资源，我国知名度极高的“中国春”也在其中。相信我国从事小麦遗传育种的研究人员一定会好好利用，选育出综合抗性强的小麦新品种，使小麦生产不再需要因防治病虫草害而喷施大量农药，从根本上为提高我国食品质量安全做出贡献。

参考文献

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作者简介：

蔡黎明（1968-），女，陕西西安人，硕士，高级农艺师，研究方向：农产品质量安全；

蔡婧驰（1989-），女，陕西杨凌人，本科，研究方向：生命遗传育种。