屈會娟， 王 平， 沈?qū)W善*， 潘海平， 王曉黎， 黃靜瑋， 蒲志剛

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 生物技術(shù)核技術(shù)研究所， 四川 成都 610066； 2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 四川 成都 610066； 3.成都大學(xué)， 四川 成都 610106)

我國是世界最大甘薯生產(chǎn)國，四川是中國最大甘薯生產(chǎn)省[1-2]。發(fā)展甘薯產(chǎn)業(yè)對增加綠色食品供給、促進(jìn)農(nóng)民脫貧增收具有重要作用。為持續(xù)推動甘薯科技創(chuàng)新，四川省配合國家甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系，啟動了四川薯類創(chuàng)新團隊建設(shè)項目，在甘薯育種、栽培、植保、貯藏、加工等方面開展重點研究[3-4]。2014—2018年，四川薯類創(chuàng)新團隊以提升甘薯現(xiàn)代綠色薯業(yè)技術(shù)創(chuàng)新為目標(biāo)，開展技術(shù)研發(fā)與示范推廣，累計獲部省級科技進(jìn)步一等獎1項，三等獎3項，市級科技進(jìn)步二等獎1項。目前，四川甘薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢較好，專用品種不斷發(fā)展，加工利用方式發(fā)生很大改變，但總體來說還存在著投入嚴(yán)重不足、品種混雜退化、良繁滯后、耕種粗放及加工轉(zhuǎn)化增值差等方面的問題，其中優(yōu)質(zhì)專用新品種推廣不力、脫毒種薯(苗)應(yīng)用差表現(xiàn)尤為突出。鑒于此，對四川薯類創(chuàng)新團隊在近5年(2014—2018年)甘薯產(chǎn)業(yè)上的主要科技創(chuàng)新進(jìn)行總結(jié)與歸納，并提出未來5年(2019—2023年)的研究展望，旨在為四川甘薯發(fā)展指明方向，以促進(jìn)四川乃至全國甘薯綠色薯業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1四川甘薯現(xiàn)代綠色薯業(yè)技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)狀

1.1優(yōu)質(zhì)專用型綿薯系列品種的選育與應(yīng)用

1.1.1提出以“帶蔓收獲、綜合評判和多點鑒定”為核心內(nèi)容的專用型品種選育新方法該選育方法的核心內(nèi)容是地下地上產(chǎn)量相互參照，T/R(冠根比值)大于1.5的品種不宜選留；基部分枝5～8個，單株結(jié)薯4～6個，最長蔓100～300 cm，莖粗0.65～0.74 cm是選留品系的最佳性狀；帶蔓收獲確保選擇的最佳效果。

1.1.2選育的品種具有胡蘿卜素含量和花青素含量高的突出特點2014—2018年，選育出的食用品種綿薯8號鮮薯的胡蘿卜素含量為12.48 mg/100g，是四川省已審定品種中胡蘿卜素含量最高的品種，達(dá)國家高胡蘿卜素類型品種的鑒定標(biāo)準(zhǔn)。綿紫薯9號[5]鮮薯的花青素含量為76.53 mg/100g，是四川省已審定品種中花青素素含量最高的品種。

1.1.3制定專用型品種高產(chǎn)高效栽培技術(shù)規(guī)程以“一控兩增”為核心的淀粉型甘薯栽培技術(shù)規(guī)程，大幅提高甘薯產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度在20%以上。以地膜覆蓋為核心的食用甘薯栽培技術(shù)規(guī)程解決了甘薯地下害蟲嚴(yán)重、商品薯率不高等問題，提高商品薯產(chǎn)量，增加種植效益。以“早育早栽、蘸根免澆”為核心的甘薯輕簡化栽培技術(shù)規(guī)程，解決甘薯栽插后澆水費工、勞動強度高的瓶頸問題。

1.2甘薯高β-胡蘿卜素生物強化育種與應(yīng)用

針對四川傳統(tǒng)食用甘薯品種β-胡蘿卜素含量低的情況，篩選出49份高胡蘿卜素甘薯材料，建立以集團雜交、輪回選擇和定向生物強化為核心的綜合育種技術(shù)體系，2014—2018年選育β-胡蘿卜素生物強化甘薯品種2個。其中，南薯010在區(qū)域試驗中產(chǎn)量達(dá)33 527.70 kg/hm2，較對照(南薯88)增產(chǎn)5.14%，β-胡蘿卜素含量達(dá)15.80 mg/100g；南薯012在區(qū)域試驗中產(chǎn)量為24 600.85 kg/hm2，薯形美觀，食味品質(zhì)特優(yōu)，β-胡蘿卜素含量達(dá)10.42 mg/100 g。

1.3優(yōu)質(zhì)專用甘薯產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與集成推廣

1.3.1提質(zhì)增效關(guān)鍵栽培技術(shù)研究2014—2018年，篩選出淀粉加工型、食用型、紫肉食用型、高花青素加工型優(yōu)質(zhì)專用甘薯新品種16個，創(chuàng)新“壯苗、增密、高壟、增鉀”提質(zhì)增效4項關(guān)鍵栽培技術(shù)，系統(tǒng)研究紫色薯和高淀粉薯產(chǎn)量、品質(zhì)、生理和栽培特性，集成創(chuàng)新紫色薯和高淀粉薯提質(zhì)增效栽培技術(shù)體系；集成創(chuàng)新早春食用薯和夏秋淀粉薯1年2季甘薯周年生產(chǎn)新型種植模式。

1.3.2提質(zhì)增效精深加工關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)新紫薯營養(yǎng)成分保護(hù)技術(shù)，研發(fā)紫薯加工制品護(hù)色新工藝；創(chuàng)新優(yōu)質(zhì)淀粉加工專用甘薯淀粉粉絲和全粉精深加工提質(zhì)增效新工藝；研發(fā)甘薯全粉、全薯粉絲、薯泥、快餐營養(yǎng)粉和甘薯非油炸方便面五大系列主食加工新產(chǎn)品。

1.3.3創(chuàng)新甘薯成果轉(zhuǎn)化新模式闡明優(yōu)質(zhì)專用甘薯品種創(chuàng)新三環(huán)模型(研發(fā)創(chuàng)新環(huán)、孵化創(chuàng)新環(huán)、市場創(chuàng)新環(huán))和技術(shù)創(chuàng)新五級價值轉(zhuǎn)化增值(項目化增值、產(chǎn)權(quán)化增值、產(chǎn)品化增值、產(chǎn)業(yè)化增值及資本化增值)原理；建立“構(gòu)建技術(shù)創(chuàng)新鏈-延伸產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈-提升科技價值鏈”三鏈聯(lián)動轉(zhuǎn)型升級機制和市場導(dǎo)向的甘薯產(chǎn)業(yè)鏈運行模式。建立甘薯三級脫毒種薯高效快繁體系；加強新品種優(yōu)質(zhì)安全標(biāo)準(zhǔn)化原料基地建設(shè)，實現(xiàn)甘薯主食工業(yè)化產(chǎn)品和品牌創(chuàng)新，培育壯大甘薯產(chǎn)業(yè)化龍頭企業(yè)和全國知名甘薯專業(yè)合作社。

2四川甘薯現(xiàn)代綠色薯業(yè)未來五年(2019—2023年)研究重點

2.1推進(jìn)優(yōu)異種質(zhì)利用與特色專用品種選育

2.1.1挖掘甘薯核心基因資源，豐富品質(zhì)育種遺傳背景加強對甘薯近緣野生種資源的利用，發(fā)掘其高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆等核心優(yōu)異基因資源。通過集團雜交、輪回選擇、群體改良、近交系育種等，篩選出自交親合性較好的親本進(jìn)行自交、回交，選擇配合力好的高淀粉、高類胡蘿卜素、高花青素含量、高抗病的近交系作為骨干親本材料，然后再利用其他品種(系)與近親系雜交產(chǎn)生雜種優(yōu)勢，進(jìn)而培育新品種。

2.1.2選育特色優(yōu)質(zhì)專用型甘薯新品種食用型甘薯品種選育中，鮮食和蒸煮品種要求含糖量高，薯肉呈紅色、紫色、白色或黃色，干物質(zhì)含量中等，粗纖維少；烘烤型品種要求干物質(zhì)含量略低，糖分和果膠含量高，成品色澤亮麗，質(zhì)地透明柔韌，口感香甜。上述類型都應(yīng)選育一批特早熟食用品種，以滿足甘薯周年生產(chǎn)供給的市場需求。加工型品種選育中，高淀粉品種著重選擇薯塊淀粉含量高、出粉率高等特性；薯片薯條加工品種著重選擇薯肉呈紅至黃色，干物率中等，還原糖低，粗纖維少，食味好等特性；花青素色素加工品種要求花青素含量高，色價高，干物率高，產(chǎn)量高等特性。適宜機械化作業(yè)的品種以短蔓、結(jié)薯淺、薯形好、機械收獲損傷率低、傷口愈合強、抗病性強為育種性狀選擇重點[6-7]。

2.2加強生物技術(shù)在甘薯育種中的應(yīng)用

2.2.1開展甘薯分子標(biāo)記開發(fā)和應(yīng)用研究將測序技術(shù)應(yīng)用到甘薯分子標(biāo)記研究中[8]，大量發(fā)掘甘薯序列水平的遺傳多態(tài)性標(biāo)記，檢測基因組水平的基因型差異。以測序數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，大量開發(fā)與相關(guān)功能基因關(guān)聯(lián)的SSRs、SNPs等分子標(biāo)記，通過篩選、驗證擴增穩(wěn)定、多態(tài)性豐富的分子標(biāo)記，設(shè)計開發(fā)甘薯基因芯片，利用芯片對甘薯控制淀粉合成相關(guān)酶、花青素合成相關(guān)酶、抗病性及抗逆性等重要農(nóng)藝性狀相關(guān)基因進(jìn)行研究。

2.2.2開展甘薯基因克隆和功能解析研究一是將測序、基因編輯等新技術(shù)應(yīng)用到甘薯功能基因克隆中去[9]，探索高效、快捷的甘薯功能基因克隆新方法，不斷豐富甘薯功能基因克隆的數(shù)量和種類；二是對優(yōu)異甘薯及其近緣屬種質(zhì)資源開展篩選和鑒定工作，充分利用近緣野生種創(chuàng)制具有優(yōu)異農(nóng)藝性狀的中間材料，利用分子生物學(xué)技術(shù)克隆其重要基因并應(yīng)用到育種中。

2.3研究脫毒種薯技術(shù)與建設(shè)良繁體系

2.3.1甘薯脫毒種苗高效擴繁關(guān)鍵技術(shù)研究2011年以來，四川部分地區(qū)發(fā)現(xiàn)甘薯SPVD復(fù)合病毒。SPVD浸染可使莖葉和鮮薯產(chǎn)量分別降低69.9%和49.1%。為此，需加大脫毒種薯種苗高效擴繁關(guān)鍵技術(shù)研究和集成，大力推廣脫毒種薯擴繁高產(chǎn)栽培技術(shù)，降低種薯繁育成本和市場價格。

2.3.2構(gòu)建甘薯三代脫毒種薯繁育體系建立以政府為引導(dǎo)、企業(yè)為主體、科研為支撐、基地為依托的市場化甘薯良繁體系[10-11]。統(tǒng)一實行原原種(苗)、原種(苗)和生產(chǎn)種(苗)三代脫毒種薯繁育體系。全省甘薯脫毒基礎(chǔ)苗由國家甘薯改良中心南充分中心統(tǒng)一供給。加強自育品種資源利用，提高自育品種的生產(chǎn)利用率。

2.4周年綠色生產(chǎn)技術(shù)體系研究與示范

2.4.1研究特色甘薯提質(zhì)增效栽培的關(guān)鍵技術(shù)在“小麥/玉米/普通甘薯”的基礎(chǔ)上，研究套作和凈作條件下特色專用甘薯提質(zhì)增效栽培關(guān)鍵技術(shù)[12]。一是甘薯安全生產(chǎn)技術(shù)，研究氮肥減量高效施用、增施鉀肥、專用配方肥以及肥料種類、施用量和施用時期對甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響；二是甘薯水肥高效利用技術(shù)[13-14]，研究水肥高效品種篩選、改土培肥、抗旱保水、壯苗培育、群體優(yōu)化等對甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響；三是有機甘薯生產(chǎn)技術(shù)，研究專用有機肥、保水劑、植物生長調(diào)節(jié)劑等新產(chǎn)品對有機甘薯生產(chǎn)中產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。

2.4.2構(gòu)建甘薯多熟種植新模式與周年生產(chǎn)供應(yīng)體系優(yōu)化特早熟品種提早育苗關(guān)鍵技術(shù)[15]，在溫室、普通大棚和小拱棚等不同條件下，通過不同加溫措施，實現(xiàn)甘薯育苗所需的生長條件，研究不同條件下生產(chǎn)成本、產(chǎn)苗數(shù)量、薯苗質(zhì)量的差異。優(yōu)化“早春甘薯-夏秋甘薯”種植模式，集成以春甘薯早栽早收關(guān)鍵技術(shù)為核心，結(jié)合夏秋甘薯高產(chǎn)高效栽培和安全貯藏技術(shù)的甘薯周年生產(chǎn)供應(yīng)體系[16]。

2.5構(gòu)建主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)機械化技術(shù)體系

2.5.1研究甘薯栽培主要環(huán)節(jié)機械化的關(guān)鍵技術(shù)甘薯的移栽、收獲是最重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)[17-18]，其用工量占生產(chǎn)全過程65%左右。目前，甘薯種植高性能機械化聯(lián)合收獲與機械化移栽是迫切需要突破的瓶頸。以引進(jìn)為主篩選適宜四川省甘薯栽培的中小型移栽機、收獲機[19]，解決甘薯主要環(huán)節(jié)機械化的關(guān)鍵技術(shù)問題。

2.5.2研究集成甘薯機械化栽培技術(shù)規(guī)程加強農(nóng)機農(nóng)藝融合，集成四川丘陵區(qū)甘薯機械化栽培技術(shù)規(guī)程[20]，重點包括適宜機械化甘薯品種篩選、集約化育苗、甘薯機械配置和優(yōu)化、機械化操作規(guī)程。重點研究關(guān)鍵流程：秸稈粉碎、旋耕→起壟→秧蔓粉碎還田→薯塊收獲。

2.6建立輕簡化綠色綜合防控技術(shù)體系

2.6.1篩選抗病優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)甘薯品種研究不同土壤類型、區(qū)域氣候、種植模式和市場需求下，甘薯品種的抗病性、適應(yīng)性及高產(chǎn)潛力等，篩選不同生態(tài)區(qū)適宜的抗病高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)專用型甘薯新品種。加強甘薯黑斑病抗性的遺傳基礎(chǔ)研究[21-22]，抗源材料的收集、篩選和創(chuàng)新，利用新抗源材料進(jìn)行有性雜交，聚合抗病基因，培育抗病品種。

2.6.2建立綠色安全生產(chǎn)綜合防治技術(shù)體系在SPVD復(fù)合病毒產(chǎn)量損失、病毒檢測、莖尖脫毒培養(yǎng)、健壯種苗快繁和種苗帶藥移栽等方面進(jìn)行深入研究[23]；研究窖貯甘薯黑斑病、干腐病的發(fā)病規(guī)律和防控機制；嚴(yán)防甘薯蟻象的引種輸入[24]；明確甘薯葉甲的世代變化、遷飛特性、危害特性等；研究不同時期施藥對地下害蟲的防治效果；運用超低容量噴霧等技術(shù)，開展“高效、低毒、低殘留”環(huán)境友好型農(nóng)藥篩選。集成以培育脫毒健壯種苗帶藥移栽關(guān)鍵技術(shù)為核心，有機融合生物、化學(xué)、物理綜合防治和高產(chǎn)高效栽培模式的輕簡化綠色綜合防控技術(shù)體系[25]。

2.7挖掘調(diào)控塊根萌芽特性的關(guān)鍵基因

2.7.1解析甘薯塊根萌芽生理調(diào)控過程挖掘調(diào)控關(guān)鍵基因不同甘薯品種萌芽強弱差異明顯，新材料綿12-25-1在11月初收獲時就已開始萌芽，屬于萌芽性極強的特殊材料。比較萌芽性強的品種(綿12-25-1)和萌芽較弱的品種(南薯88)分別在13℃和25℃環(huán)境的基因表達(dá)變化趨勢，尋找因溫度促進(jìn)塊根萌芽所引起的生理過程和基因表達(dá)差異。

2.7.2探究生長素、赤霉素和油菜素內(nèi)酯對塊根萌芽調(diào)控機理轉(zhuǎn)錄組測序揭示生長素、赤霉素和油菜素內(nèi)酯與綿12-25-1強萌芽特性密切相關(guān)，探究這3種植物生長調(diào)節(jié)劑對塊根萌芽及壯苗的影響，建立與早栽技術(shù)配套的促進(jìn)塊根萌芽和壯苗的方法[26]。

2.8研究主食化加工產(chǎn)品與加工新技術(shù)

2.8.1研究甘薯方便即食食品關(guān)鍵技術(shù)及新產(chǎn)品重點開發(fā)甘薯饅頭、面條、米粉、原薯制品等主食新產(chǎn)品[27-28]，開展基于擠壓重組技術(shù)的甘薯方便主食品加工關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究。突破低溫沖泡復(fù)水技術(shù)和復(fù)合品質(zhì)改良技術(shù)，集成預(yù)糊化、擠壓重組、防粘連造粒成型、干燥和包裝等成套生產(chǎn)技術(shù)裝備，開發(fā)甘薯方便面、甘薯方便米粉、甘薯方便粉絲系列食品。

2.8.2研發(fā)甘薯莖尖特色營養(yǎng)蔬菜篩選甘薯莖尖食用型品種，建立其品質(zhì)評價體系；研究莖尖的貯藏保鮮物流技術(shù)，增強其耐儲藏性，延長其貨架期；從護(hù)色、干燥等工藝方面，研究全營養(yǎng)莖尖脫水蔬菜及甘薯莖尖粉生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合四川飲食習(xí)慣開發(fā)其應(yīng)用產(chǎn)品。

3結(jié)語

2014—2018年四川薯類創(chuàng)新團隊在優(yōu)質(zhì)專用型綿薯系列品種的選育與應(yīng)用、甘薯高β-胡蘿卜素生物強化育種與應(yīng)用、優(yōu)質(zhì)專用甘薯產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與集成推廣方面取得較多的成果。為進(jìn)一步改善四川甘薯產(chǎn)業(yè)中存在的投入嚴(yán)重不足、品種混雜退化、良繁滯后等現(xiàn)狀，在未來5年(2019—2023年)，四川薯類創(chuàng)新團隊將重點研究優(yōu)異種質(zhì)利用與特色專用品種選育、生物技術(shù)在甘薯育種中的應(yīng)用、脫毒種薯技術(shù)研究與良繁體系、周年綠色生產(chǎn)技術(shù)體系、主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)機械化技術(shù)體系、輕簡化綠色綜合防控技術(shù)體系、調(diào)控塊根萌芽特性的關(guān)鍵基因、主食化加工產(chǎn)品與加工新技術(shù)等8個方面，在優(yōu)質(zhì)專用新品種選育、脫毒種薯種苗高效擴繁、綠色安全簡化高效生產(chǎn)、甘薯產(chǎn)品精深加工等關(guān)鍵領(lǐng)域進(jìn)行科技創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化，提升四川甘薯鮮薯和加工制品的質(zhì)量和效益，從而推動四川甘薯綠色薯業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新。