良种良法 甘薯“济”民

济紫薯1号

济紫薯1号

甘薯是我国重要的粮食和工业原料作物,种植面积和产量居世界首位。山东则是我国甘薯主产区之一,单产多年居全国首位,在保障粮食安全、促进农民增收中发挥着重要作用。

“适度发展甘薯产业符合我国农业转型升级、结构调整的大政方针。”山东省农科院副院长、国家甘薯产业技术体系岗位科学家张立明接受《中国科学报》记者采访时表示。

由他主持的“济薯系列专用甘薯新品种培育与加工利用”成果获2016年山东省科技进步奖一等奖。

品种需求:侧重品质,兼顾产量

《中国科学报》:如何认识甘薯品种发展现状?

张立明:近年来,我国甘薯用途已发生根本性改变,由主要粮食作物转为重要的加工原料和保健作物,加工比例占总量的60%以上,甘薯品种也以单纯追求高产为主向侧重品质、兼顾产量的专用型方向转变。

但以加工为主导的甘薯产业发展过程中存在优质专用甘薯品种匮乏、良种良法不配套、产后加工技术落后等问题。

《中国科学报》:甘薯产业发展对甘薯品种提出哪些新要求?

张立明:随着国内外对甘薯保健功能研究的深入和人们保健意识的增强,近年来我国鲜食甘薯增长迅速,已由过去甘薯总种植面积的20%上升到30%~40%,且有继续增加的趋势。

产业发展和市场细分对甘薯品种提出了更高的要求。如当前国内淀粉加工市场,迫切需求淀粉含量25%以上、淀粉品质优异、鲜薯亩产量超过3000公斤、抗性较好的甘薯品种。

鲜食及食品加工用甘薯市场迫切需求优质、抗病、商品性优的甘薯品种,要求干物质含量25%~30%,可溶性糖含量8%以上,肉色黄、橘红、紫色,口感软、甜、糯,薯形光滑、皮色鲜亮、结薯整齐集中、耐贮存,抗黑斑病为主,兼抗根腐病、茎线虫病、薯瘟病、蔓割病等病害,鲜薯产量3000公斤/亩以上。

而在鲜食甘薯市场,产量高但品质差的品种大量存在一定程度上影响了鲜薯消费市场的进一步扩大。

《中国科学报》:紫薯品种要达到什么要求?

张立明:紫甘薯品种因富含花青素,具有极高的营养保健价值,近年来已成为甘薯产业的新宠。

鲜食型紫薯品种指标要求和普通黄—红肉鲜食品种类似,即以外观品质和食用品质为首选考虑因素,其次考虑鲜薯产量和综合抗病性。加工型紫薯侧重花青素含量和淀粉含量,要求花青素含量高于80 mg/100g 鲜薯,淀粉含量在25%以上,可同时满足企业提取色素,加工全粉、薯泥等产品出成率高的要求。

育种技术:提高效率,明确机制

《中国科学报》:请您介绍一下近年来山东省农科院甘薯科研创新取得的进展。

张立明:“济薯系列专用甘薯新品种培育与加工利用”获2016年山东省科技进步奖一等奖。这个成果针对我国甘薯产业中存在加工专用品种匮乏等问题,以加工专用新品种培育为突破口,系统开展了育种新技术、新品种培育、标准化栽培、高附加值产品加工等研究,取得了创新性成果。

我们开发出与淀粉含量、花青素含量和胡萝卜素含量等相关的分子标记9个,成功将特定性状的精准鉴定由原来的第3~4无性世代提前至第1代,使育种时间缩短2~3年;培育出“济薯18”“济紫薯1号”“济薯21”和“济薯22”等4个加工专用甘薯新品种,成为生产上的主载品种;集成建立紫甘薯、鲜食甘薯等优质专用栽培技术规程;首度通过对甘薯花青素作用的生物医药研究,明确了紫薯花青素具有抗炎症、抗衰老、降血糖、护肝及减轻肾损伤的功能;创建了“济薯18”紫薯脯加工、“济紫薯1号”紫薯全粉加工、“济薯21”薯泥及无明矾添加方便粉条加工、“济薯22”薯汁加工等工艺并实现流水线规模化生产。

《中国科学报》:在培育“济薯”系列品种过程中,育种技术有哪些突破?

张立明:在培育“济薯”系列甘薯品种的过程中,我们首先开发出甘薯淀粉、花青素、胡萝卜素等与品质密切相关的分子标记,用于早代品质性状的辅助选择。

二是创建了无性1代定向筛选技术。采取无性1代分子标记初筛与病圃、旱池鉴定结合,目标明确,准确度高,早代大量淘汰不符合目标要求的品系,育种周期缩短2~3年,育种成本和工作量降低40%以上,显著提高了育种效率。

三是引进国外优异材料,挖掘骨干亲本。系谱分析表明,国内育成甘薯品种80%以上具有美国品种Nancy Hall和日本品种Okinawa 100的亲缘。为解决遗传狭窄,我们重点从国际马铃薯中心(CIP)、亚洲蔬菜研究中心(AVRDC)引进甘薯材料673份,挖掘出骨干亲本37份,为培育突破性甘薯品种奠定了基础。

推广应用:实现配套,满足市场

《中国科学报》:良种良法如何配套,发挥“济薯”系列品种的潜力?

张立明:首先,对育成的专用甘薯品种产量和品质形成机理及调控因素进行系统研究,摸清其生长发育规律。其次,研究提出块根产量和品质协同提高的关键农艺措施。

再次,集成建立以“培育健康种苗、平衡施肥、科学化控、综合植保、安全贮存”为主要内容的优质专用甘薯栽培技术规程,通过专用甘薯栽培技术规程的实施,实现良种良法配套,发挥品种最大的提质增效的潜能。

《中国科学报》:种薯种苗的繁育供应体系是怎样的?

张立明:缺乏充足的健康种薯已成为我国甘薯单产提高的主要限制因素。上世纪90年代初,山东率先提出了四级种薯(试管苗—原原种—原种—生产种)脱毒种薯繁育模式,并在生产上发挥了巨大作用。

但近年来甘薯SPVD 病毒病快速传播对我国甘薯生产造成极大威胁,原有的四级种薯繁育供应体系已不能满足生产需求。

北方薯区以春薯为主,大田栽插期集中在“五一”前后,针对北方区的气候特点,我们首创北方薯区脱毒种薯1年制二级种薯规模化生产繁育供应技术体系(试管苗—生产种)。

该技术模式已在北方区大范围推广应用,显著缩短了脱毒种薯繁育周期,病毒再次侵染率由四级供种体系的36.2%下降到10%以内。繁殖系数大幅提高,显著增加了供种规模,降低了繁种成本。

《中国科学报》:“济薯”系列品种产业化推广情况如何?

张立明:自2004年开始,以项目为依托,我们立足山东省,涵盖安徽、河南、河北、福建等加工型甘薯主产区,创立了“龙头企业+科研+基地+农户”的产供销一条龙的产业化发展模式,通过共建研发中心、产业联盟、博士工作站等对接农产品加工重点企业,在各主产区建立了项目育成品种产品回收示范基地100余处,总面积300余万亩,研发加工新产品1000余万吨,实现了科企无缝对接,促进了产业发展。

截至2015年12月,“济薯”系列高淀粉和优质鲜食专用型甘薯品种省内外累计推广面积达到1782万亩,新增经济效益72.4亿元。

来源:news.sciencenet.cn

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