“十二五”国家科技支撑计划“水生蔬菜高效生产技术研究与示范”项目重要进展

柯卫东 ，黄新芳 ，李建洪 ，刘义满 ，王清章 ，何建军

（1.武汉市农业科学院蔬菜研究所，430345；2.华中农业大学；3.湖北省农业科学院）

“十二五”国家科技支撑计划“水生蔬菜高效生产技术研究与示范”项目重要进展

柯卫东1，黄新芳1，李建洪2，刘义满1，王清章2，何建军3

（1.武汉市农业科学院蔬菜研究所，430345；2.华中农业大学；3.湖北省农业科学院）

综述了“十二五”国家科技支撑计划“水生蔬菜高效生产技术研究与示范”（项目编号：2012BAD27B00）所取得的重要成果及其创新性。

水生蔬菜；“十二五”国家科技支撑计划；进展

水生蔬菜是我国的传统蔬菜，在世界上独具特色，主要包括莲藕、子莲、茭白、芋、荸荠、菱角、水芹、慈姑、莼菜、豆瓣菜等10余种。“十二五”国家科技支撑计划 “水生蔬菜高效生产技术研究与示范”（项目编号：2012BAD27B00）由武汉市蔬菜科学研究所主持，首席科学家柯卫东。项目的主要任务是重点解决“十二五”期间我国水生蔬菜产业中存在的技术瓶颈问题，主要包括以下方面：选育水生蔬菜专用新品种；构建水生蔬菜微型种苗繁殖技术体系，推进用种方式变革；构建从原原种－原种－良种的常规种苗繁育体系，提高优质种苗的覆盖率；构建水生蔬菜高效种植模式技术体系，重点突破轻简化栽培技术瓶颈；构建水生蔬菜主要病虫草害绿色防控技术体系，重点突破主要病虫草害绿色防控技术瓶颈；构建保鲜与加工技术体系，重点突破保鲜技术、加工技术副产物综合利用瓶颈，延长产业链。项目下设育种、栽培、加工3个课题，参与单位共16个，其中，事业型研究单位6个、大专院校8个、企业2个。项目在科技部及湖北省科学技术厅等单位的正确领导下，经过5 a的攻关，圆满完成。项目的完成，进一步促进了我国水生蔬菜学科的发展，稳定和壮大了我国水生蔬菜科研队伍，发挥了科技对生产的支撑和促进作用。

1 项目取得的成果

创建了芋、荸荠、慈姑等无性繁殖作物杂交育种新方法，建立了菰黑粉菌人工接种茭白植株技术体系；克隆了莲藕淀粉合成相关基因2个、膨大相关基因1个；筛选与莲淀粉合成相关基因紧密连锁的分子标记3个，为进一步高效选育新品种奠定良好基础。

选育出设施莲藕、鲜食子莲等水生蔬菜新品种12个，构建了“原原种-原种-生产良种”的种苗繁育体系和组培微型种苗新技术体系。研究、集成创新了轻简化、设施栽培、水生蔬菜—鱼种养结合等高效种植新技术26项和水生蔬菜病虫草害绿色防控新技术12项，创建了水生蔬菜产品有害物质快速检测技术5项。研发莲藕天然保鲜防腐剂等新型保鲜剂5种、藕带保鲜等保鲜技术8项；研发藕带栅栏加工等加工新技术7项，开发了马蹄爽等新产品24个；培植壮大加工龙头企业10个，其中产值过亿元企业2个。

编著论著14部，发表论文194篇。制定各类标准28部，其中农业行业标准3部、地方标准20部、企业标准5部。申请国家发明专利47项，其中，取得国家发明专利授权35项。登记省级科学技术成果21项，获得省部级科技进步奖11项。累计推广36.93万hm2，新增社会经济效益69亿元，有力地推动了我国水生蔬菜学科及产业的发展。

2 成果的创新性

2.1 研究方面创新性

①育种方法创新 水生蔬菜大部分为无性繁殖作物，只有莲藕等较容易采用杂交等有性育种技术，而芋、荸荠、慈姑、莼菜等作物主要依赖自然变异进行新品种选育，品种更新速度缓慢，严重影响产业发展。芋、慈姑、荸荠、莼菜等水生蔬菜杂交育种等有性育种技术的成功，打破了我国在这些作物育种技术方面长期停滞不前的局面，填补国内研究空白，并将加快这些作物的新品种选育进程。

茭白黑粉菌（Ustilago esculenta P.Henn.）人工接种成功，为茭白的人工接种黑粉菌选育新品种奠定了基础。茭白属无性繁殖作物，其变异由茭白与自身黑粉菌变异互作产生，但变异机理尚不清楚。目前茭白育种一般采取从自然变异中选择变异单株的方法进行，尚不能采取类似其他作物“杂交”的育种方法。茭白黑粉菌人工接种成功，为通过黑粉菌人工接种方式选育茭白新品种成为可能，是茭白研究中的重大突破。

成功开发3个与莲淀粉合成相关基因紧密连锁的分子标记：ADPG-焦磷酸化酶基因 （AGP）的标记 FMAGPL-I1、己糖激酶基因（HXK）的标记FMHXK-E1、颗粒结合型淀粉合成酶基因（GBSS）的标记FMGBSS-I8。同时，克隆莲藕淀粉合成相关基因2个（NnAGP、NnSSS3）、莲藕膨大素基因 1个（NnEXPA1）。以上研究为以莲藕为主的水生蔬菜分子标记辅助育种研究奠定了基础。

②品种及种苗繁殖技术创新 选育莲藕、子莲、茭白、芋、荸荠等水生蔬菜专用新品种12个，进一步丰富了我国水生蔬菜品种类型，其中莲藕设施专用品种1个、大粒加工型子莲1个、鲜食型子莲1个、秋茭早熟茭白品种2个、秋茭晚熟茭白品种2个、优质多子芋品种1个、鲜食型荸荠品种3个、加工型荸荠品种1个，其中通过省农作物品种审定委员会审（认）定品种10个。鄂莲10号熟性比原来我国莲藕最早熟的鄂莲7号还早熟7～10 d，尤其适合保护地早熟栽培。大粒加工型子莲新品种建选31号单粒鲜质量4.36 g，比目前主推品种太空36号单粒鲜质量平均提高0.56 g。高温早熟型双季茭白品种浙茭3号秋茭及夏茭667 m2产量共3 793 kg，比浙茭2号平均增产7.8%。低温型晚熟双季茭白品种浙茭6号秋茭及夏茭667 m2产量共4 084 kg，比浙茭2号平均增产16.1%，采收期迟6～8 d。浙茭7号夏茭和秋茭皆早熟，是目前国内唯一的一个秋茭和夏茭皆早熟的双季茭白新品种，与浙茭911和梭子茭相比，夏茭始收期早 5～7 d，秋茭始收期早 3～5 d；秋茭及夏茭667 m2产量共4 087 kg，比浙茭911和梭子茭平均增产10.1%。

研究并优化莲、芋、荸荠、慈姑组培快繁技术，建立了这些作物的组培快繁技术体系及莲中芋花叶病毒的分子检测方法，使莲、芋、荸荠组培分化率由原来的 70%、60%、75%分别提高到 80%、66%、86%，增殖率由原来的4%、8%、8%分别提高到5%、22%、42%，较好地解决了现阶段我国水生蔬菜种苗体积大、质量大、易带病、繁殖系数低、退化现象严重等生产技术难题；还开展了茭白愈伤组织诱导及分化培养研究，并首次获得茭白愈伤组织。5 a间，共繁殖莲藕、芋、荸荠微型种苗 793万株，其中莲藕微型种苗46.2万支、芋脱毒种苗93.8万株、荸荠脱毒种苗653万株。莲藕微型种苗推广至湖北、河南、安徽、陕西、重庆、云南、广西等地，荸荠脱毒种苗应用到广西、广东、湖南、安徽、江西、湖北等荸荠主产区，芋脱毒种苗推广应用至广西荔浦，湖北蕲春、武汉等地，取得良好的社会经济效益。

③栽培新技术创新 集成创新了一批高效种植模式和高效复合种养技术模式，构建了水生蔬菜高效种植模式技术体系，包括莲藕轻简化栽培技术、优化了藕带—莲籽、早熟莲藕—荸荠、双季茭白—荸荠2 a三熟轮作栽培、莲藕无设施周年采挖栽培、甜瓜—荸荠—水稻—油菜—荸荠轮作栽培、荸荠—甜瓜—油菜—水稻—甜瓜—荸荠轮作栽培等高效种植模式及子莲—小龙虾、子莲—异育银鲫、藕莲—湘鲫—鲤—草鱼、中华鳖—鱼—水蕹菜、鳜—水蕹菜等高效复合种养技术模式的构建，改变了传统水生蔬菜单一的种植模式，显著提高了生产效益。重点突破了莲藕轻简化栽培技术瓶颈，大大节省莲藕采挖劳动力。

④水生蔬菜重要病虫草害及绿色防控技术创新 研究了荸荠茎点霉秆枯病、荸荠病毒病、莲藕食根金花虫、莲斜纹夜蛾、茭白二化螟、菱角萤叶甲、菱角水螟和蕹菜筒小卷蛾等水生蔬菜主要病虫害生物学特性；研究了莲藕田害虫信息素诱杀技术、灯光诱集技术、植物诱集莲藕斜纹夜蛾技术、“藕—鱼”共生防害虫技术、害虫天敌寄生蜂扩繁与释放技术、莲藕黑斑病、荸荠茎点霉秆枯病农药防治技术、莲藕田杂草化学防治技术、茭白田套养麻鸭农业控草技术等，筛选出抗荸荠茎点霉秆枯病较好的品种4个，筛选具有生防潜力寄生性昆虫病毒1种等。建立水生蔬菜产品有害物质快速检测，莲藕、茭白产品农药残留检测以及荸荠和莲藕产品Cu2+、Cr3+、Hg2+等重金属检测技术。重要病虫草害及绿色防控技术创新主要表现在以下方面。

a.荸荠茎点霉秆枯病研究。通过形态学、生理生化反应，并辅以分子生物学手段，首次鉴定荸荠茎点霉秆枯病病原为半知菌亚门茎点霉属（Phoma bellidis Neerg.），并阐明病原的生物学及侵染过程。通过室内生物活性测定和田间药效试验，筛选出对荸荠茎点霉秆枯病防效最好的杀菌剂为噁酮·氟硅唑。

b.荸荠病毒病研究。首次开展了荸荠病毒病的调查和鉴定，明确了CMV以及2种新的+ssRNA病毒可感染荸荠，检测获得一种整合于荸荠基因组中的内源性DNA病毒，明确了以上4种病毒的分子特性，分析了其传播途径，研究结果填补了国内外研究空白。内源DNA病毒属花椰菜花叶病毒科大豆褪绿斑驳病毒属（Soymovirus）新种，2种新的RNA病毒分别属于长线形病毒科和伴生豇豆病毒科水稻矮化病毒属（Waikavirus）。

c.茭白二化螟转寄主为害规律研究。研究发现我国大部分地区茭白和水稻二化螟种群间没有出现明显的遗传分化现象。水稻二化螟种群可在茭白和水稻间转移为害，而茭白二化螟种群仅为害茭白。

d.莲藕、茭白田主要杂草绿色防控技术研究。调查了莲藕、茭白田间杂草群落组成。莲藕田间杂草共 25种（含变种），隶属于19科、24属。优势杂草为空心莲子草和浮萍；区域性优势杂草为双穗雀稗、稗草、节节菜、荸荠、黑藻。茭白田间杂草共21种（含变种），隶属于15科、19属。优势杂草为空心莲子草、浮萍、黑藻；区域性优势杂草为水竹叶、水绵、野慈姑。莲田杂草采用“一封一杀”技术：莲藕移栽前，丁草胺均匀喷雾，保持水层5～8 cm，保水5 d，药后15 d，水落干后，种植莲藕，缓慢灌溉水保持浅水层7 cm；移栽后15 d，水层5 cm时，精喹禾灵或五氟磺草胺均匀喷雾。茭白田禾本科杂草采用精喹禾灵、精吡氟禾草灵防治效果较好。

e.主要虫害生物防治研究取得重要进展。研究了斜纹夜蛾寄生性昆虫天敌——斯氏侧沟茧蜂的人工扩繁、储藏运输、滞育诱导与解除等系列技术，并明确了其在“病毒-蜂-害虫”生态调控系统中的关键作用，初步实现了斜纹夜蛾的生物防治。研究了茭白二化螟蜕皮激素合成的关键基因。二化螟幼虫取食添加表达dsRNA大肠杆菌的人工饲料后，二化螟体内蜕皮激素合成通路中关键基因的表达受到抑制，从而延缓幼虫生长，阻碍蜕皮，严重影响其正常的生长发育。以上研究为水生蔬菜害虫的生物防治提供了可供借鉴的良好范例。

⑤水生蔬菜保鲜加工技术创新 研发莲藕天然保鲜防腐剂、藕带防褐变剂、马蹄保鲜剂、水芹防褐变保鲜剂、蒲菜防褐变保鲜剂5种。研发莲藕、莲藕发酵、藕带、青鲜莲籽、高山茭白、水芹、马蹄、鲜切藕片保鲜技术8项。推广应用藕带防褐变、马蹄保鲜、水芹防褐变保鲜、蒲菜防褐变保鲜剂4种。推广应用莲藕无褐变保鲜，茭白、水芹、莲蓬采后商品化处理，水芹、蒲菜、高山茭白物流保鲜等贮藏保鲜技术7项。研发即食调味藕带加工保鲜、莲籽膨化改性、藕带生物发酵、空气放电生成气抑菌保鲜、置换充气气调保鲜、莲藕粉浆液沉淀、膳食纤维提取改性主要加工新技术7项。开发即食调味藕带、莲籽膨化食品、即食莲籽、马蹄饮料、莼菜饮料、莲籽低盐鱼露、低聚木糖富硒发芽莲籽醋、酱腌藕、肉汤莲藕南瓜糊、莲藕粉浆液沉淀技术、莼菜复合饮料、莼菜口含片、低聚果糖莲藕醋、莲籽鱼糕、糯米藕、马蹄鱼丸、即食莲籽银耳汤、莲藕排骨汤、复合莲心微粉茶、腌制荷叶脱腥鱼包、莲籽心—发芽米醋、莲籽清酒、莲藕藕节可溶性膳食纤维新产品24个。推广即食调味藕带、马蹄饮料、莼菜饮料、糯米藕、莼菜复合饮料应用新技术5项。

⑥保鲜加工技术创新主要表现在以下几个方面。a.保鲜加工基础研究。开发出多酚氧化酶（PPO） 新型抑制剂 4-（4-羟基-苯基）-丁-2-烯酸，抑制莲藕等水生蔬菜酶促褐变。研究发现螯合态果胶/水溶性果胶比值0.25是区分莲藕热加工粉、脆质地的分界点。利用超高压液相色谱（UPLC）阐明了藕带、莲藕非酶褐变的机理是由于氧气导致多酚氧化，并发现调控褐变方法。鉴定出尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）是莲藕采后贮藏期腐败主要病因，空气放电生成气是最优控制措施。

b.保鲜加工技术研究。采用空气放电杀菌技术和休眠技术，使鲜莲藕保鲜期达60 d，比传统技术延长40 d。采用保鲜剂护色处理，包装材料优化、带冰保温等技术措施，使藕带保鲜期达10 d，比传统技术延长8 d。采用气调结合气体微环境调控、包装材料优化及低温处理，使鲜莲籽保鲜期达20 d，比传统技术延长18 d。采用冰水预冷+低温（4±1）℃贮藏，使水芹的保鲜期达 20 d，比传统技术延长12 d。通过研究贮藏温度、预冷方式、包装材料、运输形式等，使茭白采后贮藏保鲜期达60 d。这些保鲜技术研究的成功，有效地扩大了水生蔬菜的销售半径。

运用护色、保脆、调味、杀菌技术，开发出具有湖北地方特色的泡藕带加工产品，并成功进行工业化、标准化、规模化生产。莲藕粉、脆质地鉴别技术，为生产企业的原料提供了品质保障。非酶褐变调控技术，实现了莲藕加工品色泽控制，使藕片保持白色，糯米藕保持红褐色。

2.2 产业方面创新性

①莲藕、子莲新品种、栽培新技术、新模式、保鲜加工新技术的综合应用，进一步促进了我国莲藕、子莲产业的发展，尤其是我国北方及西南地区莲藕产业的发展。

②莲藕、茭白、水芹新品种、栽培新技术、新模式、保鲜加工新技术的综合应用，使莲藕、茭白、水芹由原来的季节性供应达到周年生产供应的能力。

③荸荠脱毒种苗及配套栽培技术的应用，显著提高了荸荠的产量和品质，进一步促进了我国荸荠主产区荸荠产业的发展。

④泡藕带加工技术的成功，促成泡藕带加工产业大发展，并进一步推动莲藕产业的发展。泡藕带加工技术已在湖北省近百家企业应用，年加工总产值达40亿元以上，产生了巨大的社会经济效益，有力地推动了湖北省莲藕产业的进一步发展。目前，藕带已成为湖北省莲藕产业中的新兴产业，并向国内其他地区推广，应用前景十分广阔。

Important Progress on National Science and Technology Pillar Program during Twelfth Five-year Plan Period'Study and Demonstration on Efficient Production and Technology of Aquatic Vegetables'

KE Weidong1,HUANG Xinfang1,LIJianhong2,LIU Yiman1,WANG Qingzhang2,HE Jianjun3
(1.Vegetable Research Institute,Whuan Academy of Agricultural Sciences,430345;2.Huazhong Agricultural University;3.Hubei Academy of Agricultural Sciences)

This article summarized the important progress and innovation of National Science&Technology Pillar Program during the Twelfth Five-year Plan Period' Study and Demonstration on Efficient Production and Technology of Aquatic Vegetables'(Item number：2012BAD27B00).

Aquatic vegetables;National Science and Technology Pillar Program during the Twelfth Five-year Plan Period;Development

S645

A

1001-3547（2017）18-0161-04

10.3865/j.issn.1001-3547.2017.18.050

“十二五”国家科技支撑计划“水生蔬菜高效生产技术研究与示范”（项目编号：2012BAD27B00）

柯卫东，研究员，主要从事水生蔬菜种质资源及育种研究，E-mail：wdke63@163.com

2017-07-31