“十二五”國家科技支撐計劃“水生蔬菜高效生產技術研究與示范”項目重要進展

柯衛東 ，黃新芳 ，李建洪 ，劉義滿 ，王清章 ，何建軍

（1.武漢市農業科學院蔬菜研究所，430345；2.華中農業大學；3.湖北省農業科學院）

“十二五”國家科技支撐計劃“水生蔬菜高效生產技術研究與示范”項目重要進展

柯衛東1，黃新芳1，李建洪2，劉義滿1，王清章2，何建軍3

（1.武漢市農業科學院蔬菜研究所，430345；2.華中農業大學；3.湖北省農業科學院）

綜述了“十二五”國家科技支撐計劃“水生蔬菜高效生產技術研究與示范”（項目編號：2012BAD27B00）所取得的重要成果及其創新性。

水生蔬菜；“十二五”國家科技支撐計劃；進展

水生蔬菜是我國的傳統蔬菜，在世界上獨具特色，主要包括蓮藕、子蓮、茭白、芋、荸薺、菱角、水芹、慈姑、莼菜、豆瓣菜等10余種。“十二五”國家科技支撐計劃 “水生蔬菜高效生產技術研究與示范”（項目編號：2012BAD27B00）由武漢市蔬菜科學研究所主持，首席科學家柯衛東。項目的主要任務是重點解決“十二五”期間我國水生蔬菜產業中存在的技術瓶頸問題，主要包括以下方面：選育水生蔬菜專用新品種；構建水生蔬菜微型種苗繁殖技術體系，推進用種方式變革；構建從原原種－原種－良種的常規種苗繁育體系，提高優質種苗的覆蓋率；構建水生蔬菜高效種植模式技術體系，重點突破輕簡化栽培技術瓶頸；構建水生蔬菜主要病蟲草害綠色防控技術體系，重點突破主要病蟲草害綠色防控技術瓶頸；構建保鮮與加工技術體系，重點突破保鮮技術、加工技術副產物綜合利用瓶頸，延長產業鏈。項目下設育種、栽培、加工3個課題，參與單位共16個，其中，事業型研究單位6個、大專院校8個、企業2個。項目在科技部及湖北省科學技術廳等單位的正確領導下，經過5 a的攻關，圓滿完成。項目的完成，進一步促進了我國水生蔬菜學科的發展，穩定和壯大了我國水生蔬菜科研隊伍，發揮了科技對生產的支撐和促進作用。

1 項目取得的成果

創建了芋、荸薺、慈姑等無性繁殖作物雜交育種新方法，建立了菰黑粉菌人工接種茭白植株技術體系；克隆了蓮藕淀粉合成相關基因2個、膨大相關基因1個；篩選與蓮淀粉合成相關基因緊密連鎖的分子標記3個，為進一步高效選育新品種奠定良好基礎。

選育出設施蓮藕、鮮食子蓮等水生蔬菜新品種12個，構建了“原原種-原種-生產良種”的種苗繁育體系和組培微型種苗新技術體系。研究、集成創新了輕簡化、設施栽培、水生蔬菜—魚種養結合等高效種植新技術26項和水生蔬菜病蟲草害綠色防控新技術12項，創建了水生蔬菜產品有害物質快速檢測技術5項。研發蓮藕天然保鮮防腐劑等新型保鮮劑5種、藕帶保鮮等保鮮技術8項；研發藕帶柵欄加工等加工新技術7項，開發了馬蹄爽等新產品24個；培植壯大加工龍頭企業10個，其中產值過億元企業2個。

編著論著14部，發表論文194篇。制定各類標準28部，其中農業行業標準3部、地方標準20部、企業標準5部。申請國家發明專利47項，其中，取得國家發明專利授權35項。登記省級科學技術成果21項，獲得省部級科技進步獎11項。累計推廣36.93萬hm2，新增社會經濟效益69億元，有力地推動了我國水生蔬菜學科及產業的發展。

2 成果的創新性

2.1 研究方面創新性

①育種方法創新 水生蔬菜大部分為無性繁殖作物，只有蓮藕等較容易采用雜交等有性育種技術，而芋、荸薺、慈姑、莼菜等作物主要依賴自然變異進行新品種選育，品種更新速度緩慢，嚴重影響產業發展。芋、慈姑、荸薺、莼菜等水生蔬菜雜交育種等有性育種技術的成功，打破了我國在這些作物育種技術方面長期停滯不前的局面，填補國內研究空白，并將加快這些作物的新品種選育進程。

茭白黑粉菌（Ustilago esculenta P.Henn.）人工接種成功，為茭白的人工接種黑粉菌選育新品種奠定了基礎。茭白屬無性繁殖作物，其變異由茭白與自身黑粉菌變異互作產生，但變異機理尚不清楚。目前茭白育種一般采取從自然變異中選擇變異單株的方法進行，尚不能采取類似其他作物“雜交”的育種方法。茭白黑粉菌人工接種成功，為通過黑粉菌人工接種方式選育茭白新品種成為可能，是茭白研究中的重大突破。

成功開發3個與蓮淀粉合成相關基因緊密連鎖的分子標記：ADPG-焦磷酸化酶基因 （AGP）的標記 FMAGPL-I1、己糖激酶基因（HXK）的標記FMHXK-E1、顆粒結合型淀粉合成酶基因（GBSS）的標記FMGBSS-I8。同時，克隆蓮藕淀粉合成相關基因2個（NnAGP、NnSSS3）、蓮藕膨大素基因 1個（NnEXPA1）。以上研究為以蓮藕為主的水生蔬菜分子標記輔助育種研究奠定了基礎。

②品種及種苗繁殖技術創新 選育蓮藕、子蓮、茭白、芋、荸薺等水生蔬菜專用新品種12個，進一步豐富了我國水生蔬菜品種類型，其中蓮藕設施專用品種1個、大粒加工型子蓮1個、鮮食型子蓮1個、秋茭早熟茭白品種2個、秋茭晚熟茭白品種2個、優質多子芋品種1個、鮮食型荸薺品種3個、加工型荸薺品種1個，其中通過省農作物品種審定委員會審（認）定品種10個。鄂蓮10號熟性比原來我國蓮藕最早熟的鄂蓮7號還早熟7～10 d，尤其適合保護地早熟栽培。大粒加工型子蓮新品種建選31號單粒鮮質量4.36 g，比目前主推品種太空36號單粒鮮質量平均提高0.56 g。高溫早熟型雙季茭白品種浙茭3號秋茭及夏茭667 m2產量共3 793 kg，比浙茭2號平均增產7.8%。低溫型晚熟雙季茭白品種浙茭6號秋茭及夏茭667 m2產量共4 084 kg，比浙茭2號平均增產16.1%，采收期遲6～8 d。浙茭7號夏茭和秋茭皆早熟，是目前國內唯一的一個秋茭和夏茭皆早熟的雙季茭白新品種，與浙茭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產量共4 087 kg，比浙茭911和梭子茭平均增產10.1%。

研究并優化蓮、芋、荸薺、慈姑組培快繁技術，建立了這些作物的組培快繁技術體系及蓮中芋花葉病毒的分子檢測方法，使蓮、芋、荸薺組培分化率由原來的 70%、60%、75%分別提高到 80%、66%、86%，增殖率由原來的4%、8%、8%分別提高到5%、22%、42%，較好地解決了現階段我國水生蔬菜種苗體積大、質量大、易帶病、繁殖系數低、退化現象嚴重等生產技術難題；還開展了茭白愈傷組織誘導及分化培養研究，并首次獲得茭白愈傷組織。5 a間，共繁殖蓮藕、芋、荸薺微型種苗 793萬株，其中蓮藕微型種苗46.2萬支、芋脫毒種苗93.8萬株、荸薺脫毒種苗653萬株。蓮藕微型種苗推廣至湖北、河南、安徽、陜西、重慶、云南、廣西等地，荸薺脫毒種苗應用到廣西、廣東、湖南、安徽、江西、湖北等荸薺主產區，芋脫毒種苗推廣應用至廣西荔浦，湖北蘄春、武漢等地，取得良好的社會經濟效益。

③栽培新技術創新 集成創新了一批高效種植模式和高效復合種養技術模式，構建了水生蔬菜高效種植模式技術體系，包括蓮藕輕簡化栽培技術、優化了藕帶—蓮籽、早熟蓮藕—荸薺、雙季茭白—荸薺2 a三熟輪作栽培、蓮藕無設施周年采挖栽培、甜瓜—荸薺—水稻—油菜—荸薺輪作栽培、荸薺—甜瓜—油菜—水稻—甜瓜—荸薺輪作栽培等高效種植模式及子蓮—小龍蝦、子蓮—異育銀鯽、藕蓮—湘鯽—鯉—草魚、中華鱉—魚—水蕹菜、鱖—水蕹菜等高效復合種養技術模式的構建，改變了傳統水生蔬菜單一的種植模式，顯著提高了生產效益。重點突破了蓮藕輕簡化栽培技術瓶頸，大大節省蓮藕采挖勞動力。

④水生蔬菜重要病蟲草害及綠色防控技術創新 研究了荸薺莖點霉稈枯病、荸薺病毒病、蓮藕食根金花蟲、蓮斜紋夜蛾、茭白二化螟、菱角螢葉甲、菱角水螟和蕹菜筒小卷蛾等水生蔬菜主要病蟲害生物學特性；研究了蓮藕田害蟲信息素誘殺技術、燈光誘集技術、植物誘集蓮藕斜紋夜蛾技術、“藕—魚”共生防害蟲技術、害蟲天敵寄生蜂擴繁與釋放技術、蓮藕黑斑病、荸薺莖點霉稈枯病農藥防治技術、蓮藕田雜草化學防治技術、茭白田套養麻鴨農業控草技術等，篩選出抗荸薺莖點霉稈枯病較好的品種4個，篩選具有生防潛力寄生性昆蟲病毒1種等。建立水生蔬菜產品有害物質快速檢測，蓮藕、茭白產品農藥殘留檢測以及荸薺和蓮藕產品Cu2+、Cr3+、Hg2+等重金屬檢測技術。重要病蟲草害及綠色防控技術創新主要表現在以下方面。

a.荸薺莖點霉稈枯病研究。通過形態學、生理生化反應，并輔以分子生物學手段，首次鑒定荸薺莖點霉稈枯病病原為半知菌亞門莖點霉屬（Phoma bellidis Neerg.），并闡明病原的生物學及侵染過程。通過室內生物活性測定和田間藥效試驗，篩選出對荸薺莖點霉稈枯病防效最好的殺菌劑為噁酮·氟硅唑。

b.荸薺病毒病研究。首次開展了荸薺病毒病的調查和鑒定，明確了CMV以及2種新的+ssRNA病毒可感染荸薺，檢測獲得一種整合于荸薺基因組中的內源性DNA病毒，明確了以上4種病毒的分子特性，分析了其傳播途徑，研究結果填補了國內外研究空白。內源DNA病毒屬花椰菜花葉病毒科大豆褪綠斑駁病毒屬（Soymovirus）新種，2種新的RNA病毒分別屬于長線形病毒科和伴生豇豆病毒科水稻矮化病毒屬（Waikavirus）。

c.茭白二化螟轉寄主為害規律研究。研究發現我國大部分地區茭白和水稻二化螟種群間沒有出現明顯的遺傳分化現象。水稻二化螟種群可在茭白和水稻間轉移為害，而茭白二化螟種群僅為害茭白。

d.蓮藕、茭白田主要雜草綠色防控技術研究。調查了蓮藕、茭白田間雜草群落組成。蓮藕田間雜草共 25種（含變種），隸屬于19科、24屬。優勢雜草為空心蓮子草和浮萍；區域性優勢雜草為雙穗雀稗、稗草、節節菜、荸薺、黑藻。茭白田間雜草共21種（含變種），隸屬于15科、19屬。優勢雜草為空心蓮子草、浮萍、黑藻；區域性優勢雜草為水竹葉、水綿、野慈姑。蓮田雜草采用“一封一殺”技術：蓮藕移栽前，丁草胺均勻噴霧，保持水層5～8 cm，保水5 d，藥后15 d，水落干后，種植蓮藕，緩慢灌溉水保持淺水層7 cm；移栽后15 d，水層5 cm時，精喹禾靈或五氟磺草胺均勻噴霧。茭白田禾本科雜草采用精喹禾靈、精吡氟禾草靈防治效果較好。

e.主要蟲害生物防治研究取得重要進展。研究了斜紋夜蛾寄生性昆蟲天敵——斯氏側溝繭蜂的人工擴繁、儲藏運輸、滯育誘導與解除等系列技術，并明確了其在“病毒-蜂-害蟲”生態調控系統中的關鍵作用，初步實現了斜紋夜蛾的生物防治。研究了茭白二化螟蛻皮激素合成的關鍵基因。二化螟幼蟲取食添加表達dsRNA大腸桿菌的人工飼料后，二化螟體內蛻皮激素合成通路中關鍵基因的表達受到抑制，從而延緩幼蟲生長，阻礙蛻皮，嚴重影響其正常的生長發育。以上研究為水生蔬菜害蟲的生物防治提供了可供借鑒的良好范例。

⑤水生蔬菜保鮮加工技術創新 研發蓮藕天然保鮮防腐劑、藕帶防褐變劑、馬蹄保鮮劑、水芹防褐變保鮮劑、蒲菜防褐變保鮮劑5種。研發蓮藕、蓮藕發酵、藕帶、青鮮蓮籽、高山茭白、水芹、馬蹄、鮮切藕片保鮮技術8項。推廣應用藕帶防褐變、馬蹄保鮮、水芹防褐變保鮮、蒲菜防褐變保鮮劑4種。推廣應用蓮藕無褐變保鮮，茭白、水芹、蓮蓬采后商品化處理，水芹、蒲菜、高山茭白物流保鮮等貯藏保鮮技術7項。研發即食調味藕帶加工保鮮、蓮籽膨化改性、藕帶生物發酵、空氣放電生成氣抑菌保鮮、置換充氣氣調保鮮、蓮藕粉漿液沉淀、膳食纖維提取改性主要加工新技術7項。開發即食調味藕帶、蓮籽膨化食品、即食蓮籽、馬蹄飲料、莼菜飲料、蓮籽低鹽魚露、低聚木糖富硒發芽蓮籽醋、醬腌藕、肉湯蓮藕南瓜糊、蓮藕粉漿液沉淀技術、莼菜復合飲料、莼菜口含片、低聚果糖蓮藕醋、蓮籽魚糕、糯米藕、馬蹄魚丸、即食蓮籽銀耳湯、蓮藕排骨湯、復合蓮心微粉茶、腌制荷葉脫腥魚包、蓮籽心—發芽米醋、蓮籽清酒、蓮藕藕節可溶性膳食纖維新產品24個。推廣即食調味藕帶、馬蹄飲料、莼菜飲料、糯米藕、莼菜復合飲料應用新技術5項。

⑥保鮮加工技術創新主要表現在以下幾個方面。a.保鮮加工基礎研究。開發出多酚氧化酶（PPO） 新型抑制劑 4-（4-羥基-苯基）-丁-2-烯酸，抑制蓮藕等水生蔬菜酶促褐變。研究發現螯合態果膠/水溶性果膠比值0.25是區分蓮藕熱加工粉、脆質地的分界點。利用超高壓液相色譜（UPLC）闡明了藕帶、蓮藕非酶褐變的機理是由于氧氣導致多酚氧化，并發現調控褐變方法。鑒定出尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）是蓮藕采后貯藏期腐敗主要病因，空氣放電生成氣是最優控制措施。

b.保鮮加工技術研究。采用空氣放電殺菌技術和休眠技術，使鮮蓮藕保鮮期達60 d，比傳統技術延長40 d。采用保鮮劑護色處理，包裝材料優化、帶冰保溫等技術措施，使藕帶保鮮期達10 d，比傳統技術延長8 d。采用氣調結合氣體微環境調控、包裝材料優化及低溫處理，使鮮蓮籽保鮮期達20 d，比傳統技術延長18 d。采用冰水預冷+低溫（4±1）℃貯藏，使水芹的保鮮期達 20 d，比傳統技術延長12 d。通過研究貯藏溫度、預冷方式、包裝材料、運輸形式等，使茭白采后貯藏保鮮期達60 d。這些保鮮技術研究的成功，有效地擴大了水生蔬菜的銷售半徑。

運用護色、保脆、調味、殺菌技術，開發出具有湖北地方特色的泡藕帶加工產品，并成功進行工業化、標準化、規模化生產。蓮藕粉、脆質地鑒別技術，為生產企業的原料提供了品質保障。非酶褐變調控技術，實現了蓮藕加工品色澤控制，使藕片保持白色，糯米藕保持紅褐色。

2.2 產業方面創新性

①蓮藕、子蓮新品種、栽培新技術、新模式、保鮮加工新技術的綜合應用，進一步促進了我國蓮藕、子蓮產業的發展，尤其是我國北方及西南地區蓮藕產業的發展。

②蓮藕、茭白、水芹新品種、栽培新技術、新模式、保鮮加工新技術的綜合應用，使蓮藕、茭白、水芹由原來的季節性供應達到周年生產供應的能力。

③荸薺脫毒種苗及配套栽培技術的應用，顯著提高了荸薺的產量和品質，進一步促進了我國荸薺主產區荸薺產業的發展。

④泡藕帶加工技術的成功，促成泡藕帶加工產業大發展，并進一步推動蓮藕產業的發展。泡藕帶加工技術已在湖北省近百家企業應用，年加工總產值達40億元以上，產生了巨大的社會經濟效益，有力地推動了湖北省蓮藕產業的進一步發展。目前，藕帶已成為湖北省蓮藕產業中的新興產業，并向國內其他地區推廣，應用前景十分廣闊。

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”國家科技支撐計劃“水生蔬菜高效生產技術研究與示范”（項目編號：2012BAD27B00）

柯衛東，研究員，主要從事水生蔬菜種質資源及育種研究，E-mail：wdke63@163.com

2017-07-31