野生燕麦的收集、评价和利用

野生燕麦的收集、评价和利用

根据植物分类，麦冬属（a.satival）、裸颜小麦、普通麦冬（a.fatual）、红麦野生（a.sterisl）等25种类型。我国是燕麦起源地之一,据记载我国燕麦栽培始于战国时期,距今至少有2100a的历史。世界上其他国家栽培的燕麦以皮燕麦为主,绝大多数用于家畜或家禽的饲料;我国栽培的燕麦以裸燕麦为主,籽实作为粮食食用,茎叶则用作牲畜的饲草,因此,在我国裸燕麦是1种粮草兼用型作物。由于我国燕麦多生长在高寒干旱地区,长期恶劣单一的生态环境,形成了燕麦耐旱不抗倒、耐瘠不高产的单一资源类型,特别是因缺乏抗黄矮病种质资源而无法培育抗病燕麦品种,影响了燕麦产量的进一步提高。近年来,随着人们对燕麦营养保健价值的逐渐认识,对燕麦的研究工作也越来越深入和广泛,对于燕麦的深加工研究也日益受到人们的重视,除常见的燕麦片外,人们还开发了多种燕麦新型产品,如燕麦方便食品、燕麦糕点、燕麦乳饮料、燕麦化妆品等。这就对燕麦品种在加工特性等多方面提出了更高的要求,如粒型、蛋白质含量、脂肪含量、赖氨酸含量和β-葡聚糖含量等,传统的燕麦品种显然已经远远不能满足需求。野生燕麦在我国30多个省(区)均有分布,是一种顽固性的田间杂草,其抗逆性极强,久除不灭,分布广而类型多,这也决定了野生燕麦遗传背景的丰富多样性,但对燕麦野生资源的搜集和应用的系统工作还未见相关报导。对我国燕麦种质资源的收集、评价和利用工作进行回顾,旨为今后我国开展燕麦野生资源的收集、利用和评价等工作提供借鉴。1燕麦品种资源在其他作物上,野生资源的收集大多是伴随着对栽培资源的收集而同时进行[3~5],国内有关燕麦野生资源收集的资料也是如此。我国对于燕麦种质资源的收集、整理工作开始于20世纪50年代末,截止到1966年,国内收集和国外引进的国内外燕麦资源共有1497份。1973年中国农业科学院国外引种室恢复外引工作后,又陆续引进200余份燕麦资源。1980~1984年西藏作物品种资源考察队共采集到普通野燕麦(A.fatuaL.)161份、异燕麦属西南燕麦种5份、野生近缘植物扁芒草4份。我的燕麦研究工作者于1980年和1996年分别编写了《中国燕麦品种资源目录》(第一册)和《中国燕麦品种资源目录》(第二册)2册燕麦品种资源目录,共计编入目录资源2978份,其中裸燕麦资源1699份(国内1663份,国外36份)、皮燕麦资源1278份(国内309份,国外969份)、野燕麦1份。2册品种资源目录入编的燕麦资源分别隶属于燕麦属(Avena)中的9个种,即六倍体种6个:裸燕麦(A.nudaL.)、普通栽培燕麦(A.sativaL.)、野红燕麦(A.sterilisL.)、地中海燕麦(A.byzantinaHochest)、普通野燕麦(A.fatuaL.)、东方燕麦(A.orentalisSchreb);四倍体种1个:大燕麦(A.magnaMur);2倍体种2个:砂燕麦(A.strigosaSchreb),小粒裸燕麦(A.nudibrevisvar)。2对燕尾野生资源的评价参照燕麦种质资源的性状划分,认为燕麦野生种质资源的评价性状应该主要包括植物学性状、生物学性状、农艺性状、抗性性状和籽实品质性状等。2.1种子特性及大小主要包括株高、须根系入土深度、幼苗特性(直立、半直立、匍匐)、叶舌和叶耳特性、花序、穗型(紧穗型、侧散型、周散型)、每小穗稃片数、每小穗小花数、异交率、种子颜色以及叶色等。2.2生物学特性主要包括萌发温度、适宜的发芽温度、土壤水分、土壤要求和日照要求等。2.3农业艺术的品质主要包括有效分蘖数、种子千粒重、全株粒重和秸秆产量等。2.4燕麦抗旱性的适应性研究燕麦野生种质资源中丰富的抗性基因资源是野生燕麦适应不同区域地理气候以及不良外界环境条件的基础,主要包括抗病性、抗旱性和抗寒性。多数野生燕麦资源在此方面具有非常突出的表现。2.5野生燕麦的籽实品质燕麦的籽实品质性状主要包括蛋白含量、脂肪含量和亚油酸含量。因此,野生燕麦种质的籽实品质性状的评价也应该着重围绕这几个方面展开。野生燕麦中有许多品种的籽实品质性状非常突出,如大燕麦(A.magnaMur)的蛋白质含量高达32.4%,千粒重为36.1g,是很好的野生种质资源。随着人们对燕麦保健价值的进一步关注和认识,以及对燕麦新产品研发的不断深入,建议将野生燕麦资源的其他一些性状,如β-葡聚糖含量、膳食纤维含量、赖氨酸含量以及与加工性状相关的一些性状,也列为评价的标准。3燕麦品种的选育及利用从20世纪70年代后期开始,张庆勤等[11~14]采用通北野生燕麦与小麦近缘属种进行杂交,选育出一批超高产的优良小麦品系。之后,湖南农学院张海清等在此领域进行重复试验,也获得成功,并在“两系”小麦上获得突破。李水彬还通过对野燕麦的花器结构特性和散粉规律的观察,制定了杂交方案,初步得出小麦与野燕麦杂交的规律;但对其在当地与小麦花期如何相遇、何时为花粉活性的最强时期,以及获得更多杂交种子的杂交技术、遗传学和细胞学机制等方面的研究尚未明确,还有待做进一步深入研究。对于野生燕麦资源在燕麦育种中的应用研究,前人也做了大量工作。杨才和赵云云等[17~20]从收集到的野生燕麦材料中发现了一些抗黄矮病、抗倒伏、高蛋白的野生资源,并利用这些野生燕麦资源与栽培燕麦杂交,取得了较好的效果。如利用大燕麦(A.magna)与大粒裸燕麦(A.nuda)杂交,获得了蛋白质含量高达24.4%和24.6%的新种质S109和S20。还有一些育种单位,利用燕麦野生资源和栽培资源培育出了生产上表现较好的栽培燕麦品种。4分子遗传研究近些年,我国在燕麦种质资源的收集、评价和利用方面取得了一定成绩,但主要工作集中在对现有资源的收集、鉴定评价利用以及对优良种质的筛选上,对于燕麦野生种质资源的收集、评价和利用工作尚未系统展开。另外,我国对于燕麦的分子遗传学研究,主要集中在表达载体的构建方面,而在转化受体系统的建立和转化体的筛选以及对优良种质中目的基因的分离与转化工作方面研究不多,尤其是在目的基因的分离、构建分子连锁图谱和基因定位方面研究相对较少。上述方面的工作,亟需在栽培燕麦和野生资源中同时展开进行。虽然在已经收集到的野生燕麦资源中发现了抗性和品质表现较好的类型,有些也已成功应用到育种工作当中,但