野生燕麥的收集、評價和利用

野生燕麥的收集、評價和利用

根據(jù)植物分類，麥冬屬（a.satival）、裸顏小麥、普通麥冬（a.fatual）、紅麥野生（a.sterisl）等25種類型。我國是燕麥起源地之一,據(jù)記載我國燕麥栽培始于戰(zhàn)國時期,距今至少有2100a的歷史。世界上其他國家栽培的燕麥以皮燕麥為主,絕大多數(shù)用于家畜或家禽的飼料;我國栽培的燕麥以裸燕麥為主,籽實作為糧食食用,莖葉則用作牲畜的飼草,因此,在我國裸燕麥是1種糧草兼用型作物。由于我國燕麥多生長在高寒干旱地區(qū),長期惡劣單一的生態(tài)環(huán)境,形成了燕麥耐旱不抗倒、耐瘠不高產(chǎn)的單一資源類型,特別是因缺乏抗黃矮病種質資源而無法培育抗病燕麥品種,影響了燕麥產(chǎn)量的進一步提高。近年來,隨著人們對燕麥營養(yǎng)保健價值的逐漸認識,對燕麥的研究工作也越來越深入和廣泛,對于燕麥的深加工研究也日益受到人們的重視,除常見的燕麥片外,人們還開發(fā)了多種燕麥新型產(chǎn)品,如燕麥方便食品、燕麥糕點、燕麥乳飲料、燕麥化妝品等。這就對燕麥品種在加工特性等多方面提出了更高的要求,如粒型、蛋白質含量、脂肪含量、賴氨酸含量和β-葡聚糖含量等,傳統(tǒng)的燕麥品種顯然已經(jīng)遠遠不能滿足需求。野生燕麥在我國30多個省(區(qū))均有分布,是一種頑固性的田間雜草,其抗逆性極強,久除不滅,分布廣而類型多,這也決定了野生燕麥遺傳背景的豐富多樣性,但對燕麥野生資源的搜集和應用的系統(tǒng)工作還未見相關報導。對我國燕麥種質資源的收集、評價和利用工作進行回顧,旨為今后我國開展燕麥野生資源的收集、利用和評價等工作提供借鑒。1燕麥品種資源在其他作物上,野生資源的收集大多是伴隨著對栽培資源的收集而同時進行[3~5],國內有關燕麥野生資源收集的資料也是如此。我國對于燕麥種質資源的收集、整理工作開始于20世紀50年代末,截止到1966年,國內收集和國外引進的國內外燕麥資源共有1497份。1973年中國農(nóng)業(yè)科學院國外引種室恢復外引工作后,又陸續(xù)引進200余份燕麥資源。1980~1984年西藏作物品種資源考察隊共采集到普通野燕麥(A.fatuaL.)161份、異燕麥屬西南燕麥種5份、野生近緣植物扁芒草4份。我的燕麥研究工作者于1980年和1996年分別編寫了《中國燕麥品種資源目錄》(第一冊)和《中國燕麥品種資源目錄》(第二冊)2冊燕麥品種資源目錄,共計編入目錄資源2978份,其中裸燕麥資源1699份(國內1663份,國外36份)、皮燕麥資源1278份(國內309份,國外969份)、野燕麥1份。2冊品種資源目錄入編的燕麥資源分別隸屬于燕麥屬(Avena)中的9個種,即六倍體種6個:裸燕麥(A.nudaL.)、普通栽培燕麥(A.sativaL.)、野紅燕麥(A.sterilisL.)、地中海燕麥(A.byzantinaHochest)、普通野燕麥(A.fatuaL.)、東方燕麥(A.orentalisSchreb);四倍體種1個:大燕麥(A.magnaMur);2倍體種2個:砂燕麥(A.strigosaSchreb),小粒裸燕麥(A.nudibrevisvar)。2對燕尾野生資源的評價參照燕麥種質資源的性狀劃分,認為燕麥野生種質資源的評價性狀應該主要包括植物學性狀、生物學性狀、農(nóng)藝性狀、抗性性狀和籽實品質性狀等。2.1種子特性及大小主要包括株高、須根系入土深度、幼苗特性(直立、半直立、匍匐)、葉舌和葉耳特性、花序、穗型(緊穗型、側散型、周散型)、每小穗稃片數(shù)、每小穗小花數(shù)、異交率、種子顏色以及葉色等。2.2生物學特性主要包括萌發(fā)溫度、適宜的發(fā)芽溫度、土壤水分、土壤要求和日照要求等。2.3農(nóng)業(yè)藝術的品質主要包括有效分蘗數(shù)、種子千粒重、全株粒重和秸稈產(chǎn)量等。2.4燕麥抗旱性的適應性研究燕麥野生種質資源中豐富的抗性基因資源是野生燕麥適應不同區(qū)域地理氣候以及不良外界環(huán)境條件的基礎,主要包括抗病性、抗旱性和抗寒性。多數(shù)野生燕麥資源在此方面具有非常突出的表現(xiàn)。2.5野生燕麥的籽實品質燕麥的籽實品質性狀主要包括蛋白含量、脂肪含量和亞油酸含量。因此,野生燕麥種質的籽實品質性狀的評價也應該著重圍繞這幾個方面展開。野生燕麥中有許多品種的籽實品質性狀非常突出,如大燕麥(A.magnaMur)的蛋白質含量高達32.4%,千粒重為36.1g,是很好的野生種質資源。隨著人們對燕麥保健價值的進一步關注和認識,以及對燕麥新產(chǎn)品研發(fā)的不斷深入,建議將野生燕麥資源的其他一些性狀,如β-葡聚糖含量、膳食纖維含量、賴氨酸含量以及與加工性狀相關的一些性狀,也列為評價的標準。3燕麥品種的選育及利用從20世紀70年代后期開始,張慶勤等[11~14]采用通北野生燕麥與小麥近緣屬種進行雜交,選育出一批超高產(chǎn)的優(yōu)良小麥品系。之后,湖南農(nóng)學院張海清等在此領域進行重復試驗,也獲得成功,并在“兩系”小麥上獲得突破。李水彬還通過對野燕麥的花器結構特性和散粉規(guī)律的觀察,制定了雜交方案,初步得出小麥與野燕麥雜交的規(guī)律;但對其在當?shù)嘏c小麥花期如何相遇、何時為花粉活性的最強時期,以及獲得更多雜交種子的雜交技術、遺傳學和細胞學機制等方面的研究尚未明確,還有待做進一步深入研究。對于野生燕麥資源在燕麥育種中的應用研究,前人也做了大量工作。楊才和趙云云等[17~20]從收集到的野生燕麥材料中發(fā)現(xiàn)了一些抗黃矮病、抗倒伏、高蛋白的野生資源,并利用這些野生燕麥資源與栽培燕麥雜交,取得了較好的效果。如利用大燕麥(A.magna)與大粒裸燕麥(A.nuda)雜交,獲得了蛋白質含量高達24.4%和24.6%的新種質S109和S20。還有一些育種單位,利用燕麥野生資源和栽培資源培育出了生產(chǎn)上表現(xiàn)較好的栽培燕麥品種。4分子遺傳研究近些年,我國在燕麥種質資源的收集、評價和利用方面取得了一定成績,但主要工作集中在對現(xiàn)有資源的收集、鑒定評價利用以及對優(yōu)良種質的篩選上,對于燕麥野生種質資源的收集、評價和利用工作尚未系統(tǒng)展開。另外,我國對于燕麥的分子遺傳學研究,主要集中在表達載體的構建方面,而在轉化受體系統(tǒng)的建立和轉化體的篩選以及對優(yōu)良種質中目的基因的分離與轉化工作方面研究不多,尤其是在目的基因的分離、構建分子連鎖圖譜和基因定位方面研究相對較少。上述方面的工作,亟需在栽培燕麥和野生資源中同時展開進行。雖然在已經(jīng)收集到的野生燕麥資源中發(fā)現(xiàn)了抗性和品質表現(xiàn)較好的類型,有些也已成功應用到育種工作當中,但