四川甘薯现代绿色薯业技术创新现状与未来研究重点

屈会娟， 王 平， 沈学善*， 潘海平， 王晓黎， 黄静玮， 蒲志刚

(1.四川省农业科学院 生物技术核技术研究所， 四川 成都 610066； 2.四川省农业科学院， 四川 成都 610066； 3.成都大学， 四川 成都 610106)

我国是世界最大甘薯生产国，四川是中国最大甘薯生产省[1-2]。发展甘薯产业对增加绿色食品供给、促进农民脱贫增收具有重要作用。为持续推动甘薯科技创新，四川省配合国家甘薯产业技术体系，启动了四川薯类创新团队建设项目，在甘薯育种、栽培、植保、贮藏、加工等方面开展重点研究[3-4]。2014—2018年，四川薯类创新团队以提升甘薯现代绿色薯业技术创新为目标，开展技术研发与示范推广，累计获部省级科技进步一等奖1项，三等奖3项，市级科技进步二等奖1项。目前，四川甘薯产业发展形势较好，专用品种不断发展，加工利用方式发生很大改变，但总体来说还存在着投入严重不足、品种混杂退化、良繁滞后、耕种粗放及加工转化增值差等方面的问题，其中优质专用新品种推广不力、脱毒种薯(苗)应用差表现尤为突出。鉴于此，对四川薯类创新团队在近5年(2014—2018年)甘薯产业上的主要科技创新进行总结与归纳，并提出未来5年(2019—2023年)的研究展望，旨在为四川甘薯发展指明方向，以促进四川乃至全国甘薯绿色薯业的进一步发展。

1四川甘薯现代绿色薯业技术创新现状

1.1优质专用型绵薯系列品种的选育与应用

1.1.1提出以“带蔓收获、综合评判和多点鉴定”为核心内容的专用型品种选育新方法该选育方法的核心内容是地下地上产量相互参照，T/R(冠根比值)大于1.5的品种不宜选留；基部分枝5～8个，单株结薯4～6个，最长蔓100～300 cm，茎粗0.65～0.74 cm是选留品系的最佳性状；带蔓收获确保选择的最佳效果。

1.1.2选育的品种具有胡萝卜素含量和花青素含量高的突出特点2014—2018年，选育出的食用品种绵薯8号鲜薯的胡萝卜素含量为12.48 mg/100g，是四川省已审定品种中胡萝卜素含量最高的品种，达国家高胡萝卜素类型品种的鉴定标准。绵紫薯9号[5]鲜薯的花青素含量为76.53 mg/100g，是四川省已审定品种中花青素素含量最高的品种。

1.1.3制定专用型品种高产高效栽培技术规程以“一控两增”为核心的淀粉型甘薯栽培技术规程，大幅提高甘薯产量，增产幅度在20%以上。以地膜覆盖为核心的食用甘薯栽培技术规程解决了甘薯地下害虫严重、商品薯率不高等问题，提高商品薯产量，增加种植效益。以“早育早栽、蘸根免浇”为核心的甘薯轻简化栽培技术规程，解决甘薯栽插后浇水费工、劳动强度高的瓶颈问题。

1.2甘薯高β-胡萝卜素生物强化育种与应用

针对四川传统食用甘薯品种β-胡萝卜素含量低的情况，筛选出49份高胡萝卜素甘薯材料，建立以集团杂交、轮回选择和定向生物强化为核心的综合育种技术体系，2014—2018年选育β-胡萝卜素生物强化甘薯品种2个。其中，南薯010在区域试验中产量达33 527.70 kg/hm2，较对照(南薯88)增产5.14%，β-胡萝卜素含量达15.80 mg/100g；南薯012在区域试验中产量为24 600.85 kg/hm2，薯形美观，食味品质特优，β-胡萝卜素含量达10.42 mg/100 g。

1.3优质专用甘薯产业关键技术创新与集成推广

1.3.1提质增效关键栽培技术研究2014—2018年，筛选出淀粉加工型、食用型、紫肉食用型、高花青素加工型优质专用甘薯新品种16个，创新“壮苗、增密、高垄、增钾”提质增效4项关键栽培技术，系统研究紫色薯和高淀粉薯产量、品质、生理和栽培特性，集成创新紫色薯和高淀粉薯提质增效栽培技术体系；集成创新早春食用薯和夏秋淀粉薯1年2季甘薯周年生产新型种植模式。

1.3.2提质增效精深加工关键技术创新创新紫薯营养成分保护技术，研发紫薯加工制品护色新工艺；创新优质淀粉加工专用甘薯淀粉粉丝和全粉精深加工提质增效新工艺；研发甘薯全粉、全薯粉丝、薯泥、快餐营养粉和甘薯非油炸方便面五大系列主食加工新产品。

1.3.3创新甘薯成果转化新模式阐明优质专用甘薯品种创新三环模型(研发创新环、孵化创新环、市场创新环)和技术创新五级价值转化增值(项目化增值、产权化增值、产品化增值、产业化增值及资本化增值)原理；建立“构建技术创新链-延伸产业创新链-提升科技价值链”三链联动转型升级机制和市场导向的甘薯产业链运行模式。建立甘薯三级脱毒种薯高效快繁体系；加强新品种优质安全标准化原料基地建设，实现甘薯主食工业化产品和品牌创新，培育壮大甘薯产业化龙头企业和全国知名甘薯专业合作社。

2四川甘薯现代绿色薯业未来五年(2019—2023年)研究重点

2.1推进优异种质利用与特色专用品种选育

2.1.1挖掘甘薯核心基因资源，丰富品质育种遗传背景加强对甘薯近缘野生种资源的利用，发掘其高产、优质、抗逆等核心优异基因资源。通过集团杂交、轮回选择、群体改良、近交系育种等，筛选出自交亲合性较好的亲本进行自交、回交，选择配合力好的高淀粉、高类胡萝卜素、高花青素含量、高抗病的近交系作为骨干亲本材料，然后再利用其他品种(系)与近亲系杂交产生杂种优势，进而培育新品种。

2.1.2选育特色优质专用型甘薯新品种食用型甘薯品种选育中，鲜食和蒸煮品种要求含糖量高，薯肉呈红色、紫色、白色或黄色，干物质含量中等，粗纤维少；烘烤型品种要求干物质含量略低，糖分和果胶含量高，成品色泽亮丽，质地透明柔韧，口感香甜。上述类型都应选育一批特早熟食用品种，以满足甘薯周年生产供给的市场需求。加工型品种选育中，高淀粉品种着重选择薯块淀粉含量高、出粉率高等特性；薯片薯条加工品种着重选择薯肉呈红至黄色，干物率中等，还原糖低，粗纤维少，食味好等特性；花青素色素加工品种要求花青素含量高，色价高，干物率高，产量高等特性。适宜机械化作业的品种以短蔓、结薯浅、薯形好、机械收获损伤率低、伤口愈合强、抗病性强为育种性状选择重点[6-7]。

2.2加强生物技术在甘薯育种中的应用

2.2.1开展甘薯分子标记开发和应用研究将测序技术应用到甘薯分子标记研究中[8]，大量发掘甘薯序列水平的遗传多态性标记，检测基因组水平的基因型差异。以测序数据为基础，大量开发与相关功能基因关联的SSRs、SNPs等分子标记，通过筛选、验证扩增稳定、多态性丰富的分子标记，设计开发甘薯基因芯片，利用芯片对甘薯控制淀粉合成相关酶、花青素合成相关酶、抗病性及抗逆性等重要农艺性状相关基因进行研究。

2.2.2开展甘薯基因克隆和功能解析研究一是将测序、基因编辑等新技术应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，不断丰富甘薯功能基因克隆的数量和种类；二是对优异甘薯及其近缘属种质资源开展筛选和鉴定工作，充分利用近缘野生种创制具有优异农艺性状的中间材料，利用分子生物学技术克隆其重要基因并应用到育种中。

2.3研究脱毒种薯技术与建设良繁体系

2.3.1甘薯脱毒种苗高效扩繁关键技术研究2011年以来，四川部分地区发现甘薯SPVD复合病毒。SPVD浸染可使茎叶和鲜薯产量分别降低69.9%和49.1%。为此，需加大脱毒种薯种苗高效扩繁关键技术研究和集成，大力推广脱毒种薯扩繁高产栽培技术，降低种薯繁育成本和市场价格。

2.3.2构建甘薯三代脱毒种薯繁育体系建立以政府为引导、企业为主体、科研为支撑、基地为依托的市场化甘薯良繁体系[10-11]。统一实行原原种(苗)、原种(苗)和生产种(苗)三代脱毒种薯繁育体系。全省甘薯脱毒基础苗由国家甘薯改良中心南充分中心统一供给。加强自育品种资源利用，提高自育品种的生产利用率。

2.4周年绿色生产技术体系研究与示范

2.4.1研究特色甘薯提质增效栽培的关键技术在“小麦/玉米/普通甘薯”的基础上，研究套作和净作条件下特色专用甘薯提质增效栽培关键技术[12]。一是甘薯安全生产技术，研究氮肥减量高效施用、增施钾肥、专用配方肥以及肥料种类、施用量和施用时期对甘薯产量和品质的影响；二是甘薯水肥高效利用技术[13-14]，研究水肥高效品种筛选、改土培肥、抗旱保水、壮苗培育、群体优化等对甘薯产量和品质的影响；三是有机甘薯生产技术，研究专用有机肥、保水剂、植物生长调节剂等新产品对有机甘薯生产中产量和品质的影响。

2.4.2构建甘薯多熟种植新模式与周年生产供应体系优化特早熟品种提早育苗关键技术[15]，在温室、普通大棚和小拱棚等不同条件下，通过不同加温措施，实现甘薯育苗所需的生长条件，研究不同条件下生产成本、产苗数量、薯苗质量的差异。优化“早春甘薯-夏秋甘薯”种植模式，集成以春甘薯早栽早收关键技术为核心，结合夏秋甘薯高产高效栽培和安全贮藏技术的甘薯周年生产供应体系[16]。

2.5构建主要生产环节机械化技术体系

2.5.1研究甘薯栽培主要环节机械化的关键技术甘薯的移栽、收获是最重要的生产环节[17-18]，其用工量占生产全过程65%左右。目前，甘薯种植高性能机械化联合收获与机械化移栽是迫切需要突破的瓶颈。以引进为主筛选适宜四川省甘薯栽培的中小型移栽机、收获机[19]，解决甘薯主要环节机械化的关键技术问题。

2.5.2研究集成甘薯机械化栽培技术规程加强农机农艺融合，集成四川丘陵区甘薯机械化栽培技术规程[20]，重点包括适宜机械化甘薯品种筛选、集约化育苗、甘薯机械配置和优化、机械化操作规程。重点研究关键流程：秸秆粉碎、旋耕→起垄→秧蔓粉碎还田→薯块收获。

2.6建立轻简化绿色综合防控技术体系

2.6.1筛选抗病优质高产甘薯品种研究不同土壤类型、区域气候、种植模式和市场需求下，甘薯品种的抗病性、适应性及高产潜力等，筛选不同生态区适宜的抗病高产优质专用型甘薯新品种。加强甘薯黑斑病抗性的遗传基础研究[21-22]，抗源材料的收集、筛选和创新，利用新抗源材料进行有性杂交，聚合抗病基因，培育抗病品种。

2.6.2建立绿色安全生产综合防治技术体系在SPVD复合病毒产量损失、病毒检测、茎尖脱毒培养、健壮种苗快繁和种苗带药移栽等方面进行深入研究[23]；研究窖贮甘薯黑斑病、干腐病的发病规律和防控机制；严防甘薯蚁象的引种输入[24]；明确甘薯叶甲的世代变化、迁飞特性、危害特性等；研究不同时期施药对地下害虫的防治效果；运用超低容量喷雾等技术，开展“高效、低毒、低残留”环境友好型农药筛选。集成以培育脱毒健壮种苗带药移栽关键技术为核心，有机融合生物、化学、物理综合防治和高产高效栽培模式的轻简化绿色综合防控技术体系[25]。

2.7挖掘调控块根萌芽特性的关键基因

2.7.1解析甘薯块根萌芽生理调控过程挖掘调控关键基因不同甘薯品种萌芽强弱差异明显，新材料绵12-25-1在11月初收获时就已开始萌芽，属于萌芽性极强的特殊材料。比较萌芽性强的品种(绵12-25-1)和萌芽较弱的品种(南薯88)分别在13℃和25℃环境的基因表达变化趋势，寻找因温度促进块根萌芽所引起的生理过程和基因表达差异。

2.7.2探究生长素、赤霉素和油菜素内酯对块根萌芽调控机理转录组测序揭示生长素、赤霉素和油菜素内酯与绵12-25-1强萌芽特性密切相关，探究这3种植物生长调节剂对块根萌芽及壮苗的影响，建立与早栽技术配套的促进块根萌芽和壮苗的方法[26]。

2.8研究主食化加工产品与加工新技术

2.8.1研究甘薯方便即食食品关键技术及新产品重点开发甘薯馒头、面条、米粉、原薯制品等主食新产品[27-28]，开展基于挤压重组技术的甘薯方便主食品加工关键技术与装备研究。突破低温冲泡复水技术和复合品质改良技术，集成预糊化、挤压重组、防粘连造粒成型、干燥和包装等成套生产技术装备，开发甘薯方便面、甘薯方便米粉、甘薯方便粉丝系列食品。

2.8.2研发甘薯茎尖特色营养蔬菜筛选甘薯茎尖食用型品种，建立其品质评价体系；研究茎尖的贮藏保鲜物流技术，增强其耐储藏性，延长其货架期；从护色、干燥等工艺方面，研究全营养茎尖脱水蔬菜及甘薯茎尖粉生产关键技术，并结合四川饮食习惯开发其应用产品。

3结语

2014—2018年四川薯类创新团队在优质专用型绵薯系列品种的选育与应用、甘薯高β-胡萝卜素生物强化育种与应用、优质专用甘薯产业关键技术创新与集成推广方面取得较多的成果。为进一步改善四川甘薯产业中存在的投入严重不足、品种混杂退化、良繁滞后等现状，在未来5年(2019—2023年)，四川薯类创新团队将重点研究优异种质利用与特色专用品种选育、生物技术在甘薯育种中的应用、脱毒种薯技术研究与良繁体系、周年绿色生产技术体系、主要生产环节机械化技术体系、轻简化绿色综合防控技术体系、调控块根萌芽特性的关键基因、主食化加工产品与加工新技术等8个方面，在优质专用新品种选育、脱毒种薯种苗高效扩繁、绿色安全简化高效生产、甘薯产品精深加工等关键领域进行科技创新与成果转化，提升四川甘薯鲜薯和加工制品的质量和效益，从而推动四川甘薯绿色薯业的技术创新。