功能性小麥新品種及其研發利用

|專欄主持：田紀春|

山東農業大學：田紀春教授

田紀春：男，博士，山東農業大學農學院二級教授，博士生導師，國務院政府特殊津貼專家。先后任農業部谷物品質監督檢驗測試中心（泰安）常務主任、山東省小麥工程技術研究中心副主任、國家農作物品種審定委員會第一、二屆小麥專業委員會委員，山東省農作物品種審定委員會第三、四、五屆常委會委員。現任美國谷物化學家協會會員、《分子植物育種》和《糧油食品科技》期刊編委、全國優質小麥產業聯盟常務理事和專家委員會委員、國家糧食和物資儲備局優質糧食聯盟（濱州）理事、山東農業生態環保協會副會長兼任綠色優質小麥專業委員會會長、山農農技協會常務理事兼任糧食作物專業委員會會長、山東華通集團公司農業板塊首席科學家等。

專注小麥遺傳育種40年，主持包括國家“973”和5項國家自然科學基金在內的國家及省部級課題32項。連續16年任山東省良種工程小麥首席專家，帶領山東“超級小麥育種”團隊育成審定品種65個，累計推廣10億多畝，社會經濟效益巨大。自主育成國家和省審小麥新品種18個。其中，30年前、20年前和10年前分別育成我國第一個優質面包小麥品種PH82-2-2，第一個高白度饅頭小麥品種山農優麥3號和多抗高產新品種山農20，分別獲國家發明二等獎、山東省發明三等獎、國家科技進步二等獎及國家發明專利銀獎。近10年率先在全國開展特殊用途和功能性小麥新品種選育，育成我國第一個高麥黃酮和高色素含量的新品種山農101和山農藍麥1號，山東第一個糯小麥新品種山農糯麥1號，第一個河南專設的抗赤霉病區組審定的新品種山農981,并與面粉加工企業合作，進行功能性食品研發和產業化。獲國家發明專利8項，植物新品種權12項。

培養博、碩士研究生89名，發表科研論文316篇，其中SCI 61篇，CNKI他引5382次。出版專著和教材10部，其中《優質小麥》和《谷物品質測試理論與技術》分別為國內最早介紹小麥品質基礎知識和新儀器新方法的專著；2部英文專著是目前唯一由國內作者撰寫、由Springer 出版的國外發行的小麥分子育種專著。先后被評為山東省優秀教師、山東省優秀知識分子標兵、山東省專業技術拔尖人才和齊魯最美科技工作者。

|專欄主持：鄧志英|

山東農業大學：鄧志英教授

鄧志英：女，博士，教授，研究生導師。現任農業農村部谷物品質監督檢驗測試中心（泰安）副主任、山東農業大學農學院種子科學與工程系系主任。主要從事作物遺傳育種、產量品質形成分子機理及谷物品質檢測分析領域的研究工作。先后主持國家自然科學基金、山東省自然科學基金、山東省重點研發計劃等項目10多項。獲國家科技進步二等獎、山東省科技進步二等獎及山東省高等學校優秀科研成果獎三等獎、中國專利獎銀獎等多項。主編出版教材1部，副主編和第二主編出版中英文專著2部，參編1部，發表學術論文70多篇。參加選育國審及省審小麥新品種多個。授權發明專利4項，培養研究生15名。

|項目背景|

本專欄主要介紹“功能性小麥新品種及其研發利用”方面的內容。隨著工業化、城鎮化、人口老齡化進程加快和新冠疫情猖獗，人們更加關心膳食營養和身體健康，本欄目首次提出的“功能性品種”就是由“吃飽”“吃好”向“吃健康”轉變的品種新類型。例如，高黃酮和高色素小麥品種有抗氧化、清除自由基、調節人體有益代謝，增強機體器官免疫力的作用；高抗性淀粉和低醇溶性蛋白品種，可滿足高血糖和面粉過敏人群的需要。一個功能性品種可以形成一類功能性食品，多個功能性品種可以形成我國功能性食品產業，推動我國整個食品業的發展。近幾年國內外提倡的“營養導向型農業”和“功能性食品”都是國外首先提出的，但“功能性小麥品種”則是本專欄主持根據我國食物發展需求首先提出和定義，并進行了有關功能性成分研究和新品種培育，且已有高黃酮、高色素等審定的功能性品種，是處于世界領先水平的科技創新成果。

|專欄介紹|

本專欄主持田紀春教授帶領其科研團隊專注小麥育種40多年，指導博士生15年前就開展了抗性淀粉、麥黃酮和植酸等小麥功能性成分的研究。現推出6篇代表性論文，主要涉及功能性小麥的概念及研究進展、富含礦質元素的小麥種質及品種選育、Wx蛋白差異與面條品質特性、小麥植酸含量及其遺傳特性等方面的最新研究成果。《功能性小麥品種的概念、類別和發展前景》，提出了繼高產優質品種后培育“功能性小麥品種”的育種目標，首次定義了“功能性小麥品種”的概念和主要內涵，闡明了小麥含有的主要功能性物質，介紹了新育成的“麥黃酮” “高抗性淀粉”“低醇溶蛋白”等6種功能性小麥新品種（系）的營養特性和農藝狀況；結合“健康中國2030”規劃等國家戰略，進行了功能性小麥品種及其食品發展的展望并提出了具體發展建議。《不同顆粒結合型淀粉合成酶I亞基組合對小麥淀粉含量及面條品質的影響分析》，針對淀粉特性對優質面條品質影響的問題，研究了不同Wx蛋白亞基組合類型對直、支鏈淀粉及干、濕面條質構特性的影響，為優質面條的加工和生產提供了理論依據。《富含有益礦質元素小麥種質資源的篩選及育種利用》，針對市場上自然營養強化原材料缺乏的問題，利用電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）分析了不同年份不同環境下小麥種質材料的有益礦質元素和重金屬含量，以期篩選出高有益礦質元素、低重金屬含量的優異種質資源，為富含有益礦質元素功能性小麥新品種的培育及研發奠定基礎。《小麥籽粒植酸含量聚類及相關基因位點研究》針對谷物食品中植酸影響有益礦質元素吸收的問題，分析了不同小麥種質資源材料中植酸含量的差異及其遺傳機制，為功能性低植酸小麥新品種的培育及研發供了理論依據。《小麥高代育種品系的蛋白質含量和淀粉組分與面粉糊化特性相關性分析》，針對面制食品加工過程中內含物互作對加工品質的影響，分析了小麥高代育種品系的淀粉組分、蛋白含量和面團品質之間的相關性，為優質小麥新品種的選育提供參考。《特殊顏色谷物研究進展和小麥相關新品種創制》詳細介紹了谷物中花青素、麥黃酮、類胡蘿卜素三種色素的生物合成途徑和主要功能；除聚焦彩色小麥外，還介紹了紫薯、紫稻米和紫玉米等谷物有色品種的色素種類和營養功能；對檢測功能性色素的代謝組差異及培育有色谷物品種都有重要的參考價值。閱讀專欄文章詳見P1-P49。

田紀春教授在田間介紹功能性小麥農藝性狀和高產栽培技術

拍攝地點：田紀春教授實驗溫室 拍攝時間：2021年2月12日

|專欄文章作者代表|

胥倩，女，教授，博士生導師，2008年博士畢業于中科院上海生命科學研究院，2010年赴澳大利亞CSIRO從事博士后研究，2015年至今在山東農業大學農學院工作，任作物生物學國家重點實驗室課題組長，主要研究代謝組學在農作物品質改良中的應用。主持國家重點研發計劃子課題、國家自然科學基金項目，以第一作者或通訊作者在Plant Cell、JXB、MPP等發表SCI論文12篇，總影響因子超過60。授權國家發明專利3項，國際專利1項。

專欄作者：陳廣鳳博士

陳廣鳳，女，博士，山東德州學院生態與資源環境學院教師，主要從事小麥遺傳育種和分子設計育種。主持和參加山東省自然科學基金項目、山東省高等學校科研發展計劃項目和國家自然科學基金面上項目等多項。在 Euphytica、Journal of genetics、Journal of Integrative Agriculture等發表論文10余篇。參編“Genetic Analyses of Wheat and Molecular Marker Assisted Breeding”和《小麥主要性狀的遺傳解析及分子標記輔助育種》專著兩部。2011和2013年獲德州市科學技術一、二、三等獎各1項，參與授權發明專利2項。

2021年2月