饲用燕麦育种研究进展与展望_叶雪玲.pdf

第 32 卷第 2 期Vol.32，No.2160-1772023 年 2 月草业学报ACTA PRATACULTURAE SINICA叶雪玲，甘圳，万燕，等.饲用燕麦育种研究进展与展望.草业学报，2023，32（2）：160177.YE Xue-ling，GAN Zhen，WAN Yan，et al.Advances and perspectives in forage oat breeding.Acta Prataculturae Sinica，2023，32（2）：160177.饲用燕麦育种研究进展与展望叶雪玲，甘圳，万燕，向达兵，邬晓勇，吴琪，刘长英，范昱，邹亮*（成都大学食品与生物工程学院，农业农村部杂粮加工重点实验室，四川省杂粮产业化工程技术研究中心，四川 成都 610106）摘要：燕麦是一种一年生禾本科作物，具有耐瘠薄、耐盐碱、抗旱耐寒、适应性广等特性，可广泛种植于欧洲、北美洲和亚洲的北纬 40以北的温带地区。同时，燕麦产草量高、营养价值高、适口性好、消化率高、适于青贮和调制干草，因此，燕麦是一种粮饲兼用的重要杂粮作物。根据燕麦籽粒是否被麸皮包裹可分为皮燕麦和裸燕麦。目前，我国多种植不带麸皮的裸燕麦，主要用于食用，而国外以种植带麸皮的皮燕麦为主，主要用于饲喂牲畜。在大力发展畜牧业的今天，我国的饲用燕麦品种是严重不足的。因此，我国制定并实施了“草牧业”“粮改饲”“引草入田”等系列政策，促进了饲用燕麦产业的快速发展。在国家政策和产业需求的大力支持和引导下，饲用燕麦的种植面积不断扩大，对新品种的需求也日益迫切，对饲用燕麦的育种工作也提出更高的要求。本研究综述了国内外饲草燕麦的：1）种质资源收集、整理和鉴定评价；2）常规育种的 4个发展阶段；3）分子技术在燕麦科研与育种中的利用。基于以上研究的梳理总结，明确当前饲用燕麦的育种需求，分析饲用燕麦育种的重点、难点和热点问题，为我国饲用燕麦育种的现代化发展提供重要参考。关键词：饲用燕麦；种质资源；育种；分子技术；基因工程Advances and perspectives in forage oat breedingYE Xue-ling，GAN Zhen，WAN Yan，XIANG Da-bing，WU Xiao-yong，WU Qi，LIU Chang-ying，FAN Yu，ZOU Liang*School of Food and Biological Engineering，Chengdu University，Key Laboratory of Coarse Cereal Processing，Ministry ofAgriculture and Rural Affairs，Sichuan Province Engineering Technology Research Center of Coarse Cereal Industrialization，Chengdu 610106，ChinaAbstract：Oat（Avena sativa）is an annual crop belonging to the Poaceae family with resistance to salinity，drought，cold stress，and adaptability to a wide range of environmental conditions including lower soil fertility.Oats are widelygrown in temperate regions north of 40 N latitude in Europe，North America，and Asia.Oats also have a highforage yield，high nutritional value，good palatability，high digestibility，and the crop is suitable for silage and hayproduction.Therefore，oat is a versatile grain crop useful for food and forage purposes.Oat cultivars can beclassified as naked or hulled oats depending on whether the grains readily separate from the husk or lemma atthreshing.Hulled oats retain their husk.Naked oats without husks are mostly grown in China and are commonlyused for food，while hulled oats which retain their husks are mainly grown in other countries，and are often used forfeeding livestock.With the rapid development of animal husbandry in China in recent years，the available forage oatvarieties are currently in need of improvement.Our country has formulated and implemented a series of policies thatDOI：10.11686/cyxb2022263http：/收稿日期：2022-06-20；改回日期：2022-07-29基金项目：现代农业产业技术体系建设专项资金（CARS-07-B-1）和四川省科技计划项目（2022NSFSC1725）资助。作者简介：叶雪玲（1988-），女，四川广汉人，助理研究员，博士。E-mail： 通信作者 Corresponding author.E-mail：第 32 卷第 2 期草业学报 2023 年include“grass-based livestock husbandry”，“grain to forage”and“planting grass in fields”，which have promoted therapid development of the forage oat industry.Under the strong support and guidance of these national policies andindustry need，the planting area of forage oats has continued to expand，and the demand for new varieties has becomeincreasingly urgent，which also points to higher requirements for the breeding of forage oats.In this study，wereviewed：1）Collection，sorting，identification，and evaluation of germplasm resources of forage oats at home andabroad；2）Four development stages of conventional breeding；and 3）The application of molecular technology inscientific research and breeding of oats.Based the above review，the current breeding objectives of forage oats areclarified，and the key points，difficulties，and immediate issues of forage oat breeding are discussed and analyzed，thus providing an important resource to underpin further developments in forage oat breeding.Key words：forage oats；germplasm resources；breeding；molecular techniques；genetic engineering燕麦（Avena sativa）是禾本科（Gramineae）燕麦属（Avena）一年生草本植物，不仅是重要的杂粮作物，还是优质的饲用植物。燕麦具有耐瘠薄、耐盐碱、耐干旱、耐严寒等耐极端环境的突出特点，适应性广，可大范围推广种植。随着我国畜牧业快速发展的强劲需求，燕麦已发展成为重要的饲用作物。根据世界粮农组织统计数据记录与分析，截至 2021年，我国燕麦种植面积约 77万 hm2，籽粒产量达 62.5万 t，其中全国燕麦商品草种植面积超过 17万 hm2，生产燕麦干草 130多万 t。饲用燕麦具有产量高、营养价值高、适口性好、消化率高、适于青贮和调制干草等诸多优点，最为重要的是种植饲用燕麦可以解决冬春草场牧草供应不足的重大问题，是保护草地资源，促进草地畜牧业和生态环境可持续发展的关键。同时，发展饲用燕麦也可以实现燕麦干草的自给自足，减少进口的依赖性。因此，在产业需求、饲料安全和国家政策的支持和引导下，饲用燕麦的种植面积不断扩大，对新品种的需求也日益迫切，对饲用燕麦的育种工作也提出新的挑战。纵观我国燕麦的育种历史，从 20世纪 50年代至今经历了农家种筛选、系统选育、品种间杂交、远缘杂交 4个主要阶段1。目前培育出经全国草品种审定委员会审定登记的饲用燕麦品种 15个（截至 2021年），主要在青藏高原、内蒙古、新疆和甘肃等地区种植2-5。而国外的燕麦育种工作已有上百年的历史6。由于我国饲用燕麦产业起步较晚，基础薄弱，导致饲用燕麦的育种和科研工作发展缓慢，缺乏育种新技术、新品种。因此，本研究旨在综述饲用燕麦的育种进程，从种质资源、育种目标、育种技术和育种成果等方面进行梳理总结，结合现代饲用燕麦产业需求，分析饲用燕麦育种的重点、难点和热点问题，以期为我国饲用燕麦育种的现代化发展提供指导。1饲用燕麦种质资源研究现状1.1种质资源的收集目前，全世界已知的燕麦属物种有 30个，广泛种植的燕麦为普通栽培燕麦，主要分布于欧洲、北美洲和亚洲北纬 40以北的温带地区5。包括俄罗斯、加拿大、中国、美国、巴西、乌克兰、波兰、芬兰、德国、西班牙、瑞典和英国等。此外，大洋洲和南美洲等地区也有栽培燕麦的种植，比如澳大利亚、新西兰和阿根廷等7。根据燕麦籽粒是否有麸皮包裹可分为皮燕麦和裸燕麦。国外大多数种植带麸皮的皮燕麦，主要用于饲养家畜家禽；而我国是裸燕麦的起源地，一直以栽培裸燕麦为主，在北方地区又称莜麦，主要种植于东北、华北、西北和西南等高寒地区。其中裸燕麦种植量占燕麦种植总量的 90%8-9，收获的籽粒主要用于食用，茎叶部分用于饲喂牲畜。随着我国畜牧业的大力发展，对牧草的需求量也日益增大。饲用燕麦由于其优异的抗逆性和营养品质成为优势牧草，得到了大力推广。根据中国奶业协会、中商产业研究院数据整理统计分析，从 2015（15.15万 t）到 2020年（33.5万 t）间，我国的燕麦干草进口总量总体呈上升趋势（图 1）。为了满足我国畜牧业的饲喂需求，降低燕麦干草进口的依赖性，保障我国的饲料安全，国家也陆续出台了“草牧业”“粮改饲”“引草入田”等政策，饲用燕麦得到了大面积推广种植。在 2021年，我国燕麦干草进口量急剧下降至 21.22万 t（图 1）。同时，饲用燕麦的大