富硒 富锌黑小麦冀资麦16 号的选育及其营养成分分析

吕亮杰，孟雅宁，张业伦，兰素缺，李杏普*

（1.河北省农林科学院粮油作物研究所，河北省作物遗传育种实验室，河北 石家庄 050035；2.河北省农林科学院经济作物研究所，河北 石家庄 050051）

小麦是世界上主要的粮食作物之一。黑小麦是指子粒颜色呈蓝色或紫色或是二色兼有的一类小麦，其含有丰富的矿物质元素和微量元素，营养价值高。研究表明，黑小麦子粒富含Ca、Zn、Se 等多种微量元素[1]，具有较强的保健抗癌功效[2，3]；含有丰富的麦类蛋白，易被人体消化吸收[4，5]；氨基酸含量高、种类多、搭配合理，富含人体缺乏的赖氨酸和苏氨酸[6]；食物纤维含量高，可降低血糖和血清胆固醇，防治高血脂和冠心病，还对大肠癌、便秘和肥胖症等有一定的防治作用[7，8]。因此，黑小麦具有营养保健特性，被誉为神奇的长寿食品。培育黑小麦是解决人类微量元素缺乏[4，9，10]，缓解我国部分地区或一定人群营养缺乏的重要途径[4]。我国自1977 年4 月培育出第一个黑粒小麦（黑小麦76） 后，陆续培育出漯珍1号[11]、河东乌麦526[12]、冬黑1 号、冬黑10 号[13]、秦黑1 号[14]、山农紫麦1 号[15]、冀紫439[16]、农大3753[17]、农大3677[18]和新春36 号[19]等，平均产量可达到4 500～7 500 kg/hm2[6，20]。随着人们生活水平的不断提高，这些品种已不能满足人民生活和生产需求，因此培育营养强化的黑小麦品种显得非常重要。河北省农林科学院粮油作物研究所小麦资源创新实验室以选育富含蛋白质、淀粉、多种维生素和矿质元素的黑小麦为目标，经过多年努力，成功选育出富Se、富Zn 黑小麦新品种冀资麦16 号，2019 年申请了农业新品种保护。

1 材料与方法

1.1 亲本材料

富Se、富Zn 黑小麦新品种冀资麦16 号是以周麦21 为母本、黑小麦2 号为父本进行杂交获得F1，翌年以冀紫439 做父本进行复交选育而成。其中，周麦21是河南省周口市农业科学院以高代优质品系周93S优为母本、强筋优质小麦郑麦9023 为父本选育而成的国审优质小麦品种（2007013），其特点为弱春性、早熟、幼苗直立、叶宽直立、分蘖力中等，株高约78 cm，后期叶功能好、灌浆快、熟相好，中抗至高抗叶枯病[19]；黑小麦2 号是陕西商洛学院选育的特用黑小麦（国家库资源全国统一编号：ZM27237），其矮秆抗倒、营养品质好；冀紫439 是河北省农林科学院粮油作物研究所小麦资源室利用14928（澳大利亚黑小麦种质）、95-5031（新品系）、190268（硬粒小麦）和漯珍1 号（河南省选育的黑小麦品种），采用常规育种、远缘杂交、组织培养、辐射诱变有机结合的方法，培育而成的具有高附加值的我国第一个富Cr 黑小麦品种，其富含Se、Zn、Cr、膳食纤维、花青苷和蛋白质等多种营养成分，Cr 含量为普通小麦的3 倍以上。

1.2 选育过程

2007 年在河北省农林科学院粮油作物研究所堤上试验站以周麦21 为母本、黑小麦2 号为父本进行杂交。

2008 年以上年杂交F1植株为母本、黑小麦冀紫439 为父本进行复交获得杂交种，收获种子后进行室内加代1 次，得到复交F1代种子。

2009 年将F1代种植于河北省农林科学院粮油作物研究所堤上试验站，田间选择长势繁茂、综合性状好的株系，室内考种选留饱满度好的单株，得到F2代种子。

2010～2012 年结合室内品质和微量元素测定结果，以富Se 和富Zn 为选育目标选择优良株系，得到F3～F5代种子。

2013 年在河北省农林科学院粮油作物研究所堤上试验站种植F5代，选择整齐度好、大穗、子粒饱满、紫粒的株系，编号为Z6-118。

2014 年参加河北省农林科学院粮油作物研究所组织的产量比较试验。

2015～2016 年连续2 a 参加河北省农林科学院组织的品种比较试验。

2017 年在河北馆陶国家黑小麦产业化基地，由月青农业科技公司进行示范推广。

2018 年在河北省景县由河北景鸿苑现代农业科技有限公司进行示范推广。

2019 年申请农业新品种保护 （编号：20191005540），命名为冀资麦16 号。

1.3 营养品质测定

测试的小麦样品为冀资麦16 号、冀紫439（亲本）、漯珍1 号（黑粒小麦） 和冀5265（普通白粒小麦） 面粉。利用电感耦合等离子体发射光谱法（inductively coupled plasma，ICP）测定微量元素含量[21]；利用Biochrom 30+全自动氨基酸分析仪，依据GB 5009.124—2016 测定氨基酸含量[24，25]；参照GB 5009.5—2010[26]测定粗蛋白含量；参照GB/T 5512—2008[27]测定粗脂肪含量；参照GB/T 5514—2008[28]测定淀粉含量；参照GB 5009.88—2014[29]测定膳食纤维含量；参照GB 5009.7—2016[30]测定还原糖含量。Fe、Ca、Mg、Zn 和Se 标准溶液及小麦面粉的标准物质（GBW10046）均从北京世纪奥科生物有限公司购买，所用试剂有盐酸、硝酸、高氯酸和氢氧化钠，均为优级纯，自上海生工购买。

2 选育结果

2.1 特征特性

冀资麦16 号为半冬性品种，生育期239 d；幼苗半匍匐，叶片绿色，生长健壮；株高78～80 cm，成株株型紧凑；分蘖力一般，成穗率较高，穗层较整齐；穗长方形，长芒；子粒深紫色、硬质、椭圆饱满，穗粒数36 个，千粒重34.5～39.6 g。

2.2 营养品质

2.2.1 矿质元素含量 2018 年由上海英格尔检测认证集团对石家庄市堤上村种植的冀资麦16 号、冀紫439和冀麦5265 进行矿质元素含量测定。结果（表1）显示，与亲本黑粒品种冀紫439 相比，冀资麦16 号的Ca、Mg 和Se 含量极显著增加，增幅分别为245.75%、84.31%和207.50%；Fe 和Zn 含量显著增加，增幅分别为8.60%和10.95%。与普通白粒小麦品种冀麦5265 相比，冀资麦16 号的Ca、Mg、Fe、Se、Zn 含量均极显著增加，增幅分别为151.18%、44.39%、34.22%、556.00%和30.47%。冀紫16 号较其亲本冀紫439 和普通小麦冀麦5265 富含对人体健康有益的矿质元素。

2.2.2 氨基酸含量 2018 年由河北省农作物品种品质检测中心对石家庄市堤上村种植的冀资麦16 号、漯珍一号（黑粒） 和冀麦5265 进行氨基酸含量测定。结果（表2）显示，与黑粒品种漯珍1 号相比，冀资麦16 号的亮氨酸、丝氨酸和丙氨酸含量极显著增加，增幅分别为37.84%、40.43%、247.54%；苯丙氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和络氨酸含量极显著降低；赖氨酸、甘氨酸、组氨酸和精氨酸含量显著降低；缬氨酸含量略有降低，差异不明显。与普通白粒小麦品种冀麦5265 相比，冀资麦16号的亮氨酸、缬氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸、组氨酸和精氨酸含量极显著增加；苯丙氨酸和蛋氨酸含量略有增加，但差异不显著；异亮氨酸、苏氨酸和络氨酸含量极显著降低，谷氨酸含量显著降低。

表1 冀资麦16 号的5 种矿质元素含量Table 1 Mineral elements contents of Jizimai No.16

表2 冀资麦16 号的氨基酸含量Table 2 Amino acid contents of Jizimai No.16

2.2.3 其他营养成分含量 2018 年由河北省农作物品种品质检测中心对石家庄市堤上村种植的冀资麦16号、冀紫439 和冀麦5265 进行粗蛋白、粗脂肪、淀粉、膳食纤维和还原糖含量测定。结果（表3） 显示，与亲本黑粒品种冀紫439 相比，冀资麦16 号的膳食纤维含量极显著增加，增幅为23.48%；其他营养成分含量增幅均不显著。与普通白粒小麦品种冀麦5265相比，冀资麦16 号的粗蛋白、粗脂肪、膳食纤维和还原糖含量均极显著增加，增幅分别为24.37%、84.62%、31.48%、500.00%；淀粉含量显著降低，降幅为24.20%。冀紫16 号适合糖尿病和高血压患者食用。

表3 冀资麦16 号的营养成分含量Table 3 Nutrient content of Jizimai No.16

2.3 产量表现

冀资麦16 号2014 年在河北省农林科学院粮油作物研究所组织的产比试验中，平均产量为6 352.35 kg/hm2，较亲本对照冀紫439 增产3.83%；2015 年在河北省农林科学院组织的品比大区试验中，平均产量为6 840 kg/hm2，较对照冀紫439 增产8.8%；2016 年在河北省农林科学院组织的品比大区试验中，平均产量为6 985.5 kg/hm2，较对照冀紫439 增产7.5%。冀资麦16 号稳产性好。

2.4 抗病性

2015～2016 年连续2 a 由河北省农林科学院粮油作物研究所对河北省农林科学院品比大区试验中的冀资麦16 号进行抗病性鉴定。结果显示，冀资麦16 号2015 年中抗条锈病、叶锈病和白粉病；2016 年中感条锈病，中抗叶锈病和白粉病。冀资麦16 号中抗白粉病和叶锈病。

3 适宜种植范围

冀资麦16 号适宜在冀中南高水肥地块种植。

4 栽培技术要点

10 月10 日左右播种。中肥水条件下，适宜播种量为基本苗270 万株/hm2；低肥水条件下，应适当增加播种量。该品种适宜播期较长，晚播时应适当增加播种量。

施足底肥，培育冬前壮苗；追肥时间以起身末、拔节初期为宜。起身拔节期和抽穗灌浆期2 个阶段，要浇好关键水。

播前进行种子包衣或用杀虫剂+杀菌剂拌种，以防治地下害虫。后期及时防治麦蚜。

5 讨论

黑小麦的优异基因可以作为普通小麦育种改良的重要基因来源。黑小麦的蛋白质含量以及必需氨基酸和非必需氨基酸含量均高于普通小麦，可通过品种间杂交来改良普通小麦的低氨基酸特性。黑小麦抗逆性强，耐寒性好，分蘖力强，如京14196 和黑麦76 号抗白粉病、条锈病、叶锈病和叶枯病，可作为优质抗病特异亲本材料；同时，其粒色较深，富含Fe、Zn、Se、I 等微量营养元素，因此可作为选育营养专用小麦新品种的重要种质资源。培育具有营养保健功能的小麦新品种，符合健康绿色食品发展的方向。完善黑色食品营养理论，促进黑粒小麦食品市场发展，加强黑小麦营养保健功能的科学研究，为开发黑小麦产品提供更科学的理论依据。

临床研究表明Se 对人体健康极其重要，营养学会推荐我国人均Se 摄入量为60～400 μg/d[29]，但是我国人民日常的Se 摄入量普遍不足。冀资麦16 号营养品质检测结果显示，矿质元素中Ca 和Se 含量较其亲本（冀紫439）和普通小麦（冀麦5265）高150～556倍；15 种氨基酸中亮氨酸、丝氨酸和丙氨酸含量极显著高于黑粒品种漯珍一号，增幅分别为37.84%、40.43%和247.54%；膳食纤维含量极显著高于其亲本冀紫439，增幅为23.48%；粗蛋白、粗脂肪、淀粉和还原糖含量与冀紫439 差异不显著。与普通白粒小麦冀麦5265 相比，冀资麦16 号的5 种矿质元素、总氨基酸、粗蛋白、粗脂肪、膳食纤维和还原糖含量均极显著增加，但淀粉含量极显著降低，因此特别适合糖尿病和高血压等患者食用。食用黑小麦能预防疾病，改善人体健康，因此，研究黑小麦的品质和营养特性将是未来培育和应用新品种的重点方向。发挥黑小麦高营养、高品质的优势与特长，促进黑小麦品种选育与食品市场的良性运转。