广东省食用豆类种质资源的创新利用与前瞻

时间：2020-03-26 05:23:55 来源：千叶帆本文已影响人

摘要：对中国特别是广东省食用豆类种质资源创新利用的意义、国内外创新利用的情况、进一步创新利用的内容方向、前景等进行了综述介绍和前瞻思考，指出食用豆类种质资源创新利用应加强种质资源收集和创新、新品种选育及繁种、配套栽培技术研究以及传统加工制作模式改进工作，同时应选育蛋白质含量高、抗病虫害能力强、专用型、耐贮运的品种。

关键词：食用豆类作物；种质资源；创新利用；广东省

种质资源是作物新品种培育、遗传育种研究的重要物质基础，纵观作物育种的历史，每次重大突破无不得益于关键性种质材料的发掘与有效利用。如今，社会经济与生态文明发展、人口数量增长均需要有多样性的作物品种及种质资源与之相适应，通过绿色高值的生产与加工技术，提供丰富、可溯、安全的农产品和食物。

豆类种质资源是指豆科作物种质资源。豆类作物主要包括豌豆、豇豆、红小豆（赤豆）、蚕豆、四棱豆、毛豆（菜用大豆）、绿豆、扁豆、利马豆等。由于一般将除了大豆、花生以外的可供食用的豆科作物称为食用豆类作物，因此，食用豆类作物种质资源在作物种质资源中也占有重要地位。广东省食用豆类作物有豇豆、普通菜豆、豌豆、绿豆、赤豆、扁豆、蚕豆、四棱豆、刀豆等，虽在20 a前有一个团队在食用豆类作物方面进行了短暂的研究，但没几年就结束了。除了对菜用豇豆、普通菜豆、豌豆等的育种栽培研究有长期坚持以外，国内至今没有一个科研团队对其他食用豆类进行深入研究，食用豆类整体研究开发工作十分滞后甚至停顿。本文就我国及广东省食用豆类种质资源的创新利用等进行了前瞻性的探讨。

1 食用豆类种质资源创新利用的依据

1.1 食用豆类种质资源是重要的作物种质资源

未来15 a，世界人口可能达到80亿，我国人口也将达到16亿，届时我国粮食的单产水平、总产量必须比现在分别提高55%、60%才能满足人口增长的需要。我国是世界上作物种质资源最为丰富的国家之一，根据现阶段经济发展水平、现代农业产业化发展和现有种质资源保存及研究现状，迫切需要收集更多数量的种质资源尤其是优异的本土种质资源、国外种质资源。但是，目前也存在尤为突出的资源增多与其研究利用效率低下的矛盾，因此，对作物种质资源进行深入研究、创新及其有效的分享利用极为重要。食用豆类种质资源也是重要的作物种质资源之一，我国是普通菜豆、蚕豆、豌豆、绿豆、红豆（赤豆）、豇豆、饭豆等多种食用豆类的主要生产国，也是红豆、绿豆、饭豆等作物的遗传多样性中心、起源中心，豇豆属和木豆属的多个野生种资源在我国也有广泛分布。而广东民间长期以来有生产普通菜豆、红豆、豇豆、蚕豆、豌豆、绿豆、扁豆、四棱豆和刀豆等的习惯。

1.2 食用豆类作物种质资源研究起步较晚、进展滞后

豆类作物既是我国人民生活的重要食物来源，又是用途广泛的工业原料，也是良好的饲料作物和养地作物。但长期以来，食用豆类没有得到应有的重视。我国主要的粮食作物是水稻、小麦、玉米等，而对于豆类作物，除了大豆、花生外，其他豆类作物被称为小杂豆，也称为小杂粮，习惯上被作为一种换茬作物、补充作物进行零星种植，效益差、产量低、品质也不高。

我国是豆类作物的主产和消费大国，栽培历史比较悠久，也有一定甚至较大的栽培面积，豆类作物的多样性与遗传资源丰富，生产、市场上对其新优品种、栽培技术、加工技术与多样化的产品有强烈的需求。尽管过去在资源收集与保存、农艺性状鉴定、目录编写以及形态学、细胞学、遗传育种、栽培生理与加工技术等研究利用方面取得了一些成绩，促进了我国豆类产业的发展，但长期以来，食用豆类作物种质资源的开发研究相对薄弱，国内有关豆类植物研究的机构较少，研究也不深入。

广东省内除花生、大豆、豇豆种植面积较大外，各地也存在丰富的其他豆类种质资源，但至今还没有进行全面收集，且几乎没有系统研究。另外，很多豆类育种、生产和加工方面的技术难题没有解决。因此，除了需要继续优化传统品种和改进加工技术外，还需探求食用豆类资源利用和产业发展的新途径、新技术和新方法。

1.3 豆类作物是具有健康、营养与保健作用的粮食和蔬菜

豆类作物的营养价值非常高，和谷类一样，是对人最有益的食品之一。无论是干豆还是鲜豆，豆芽还是豆荚，都具有丰富的营养价值。其中，鲜豆、豆荚和豆芽主要是作蔬菜来使用，干豆或干豆品则作粮用。国内外研究资料显示，豆类作物富含优质的蛋白质、不饱和脂肪酸、B族维生素，以及钙、磷、镁、钾等无机盐，还含有少量的胡萝卜素等。如四棱豆的脂肪酸含量明显高于其他种类的蔬菜，其中又以不饱和脂肪酸如人体必需的亚油酸和亚麻酸为主，可改善脂肪代谢，有助于降低人体中甘油三酯和胆固醇的含量，另外，四棱豆中所含的B族维生素能维持正常的消化腺分泌功能，促进胃肠道蠕动，帮助消化，增进食欲；而豇豆中所含的磷脂有促进胰岛素分泌、参加糖代谢的作用，是糖尿病人的理想食品。

与多种粮食、其他蔬菜相比，豆类作物营养价值高，是一种优良的营养保健型粮食和蔬菜。因此，进行食用豆类作物种质资源的研究与利用，不仅可改善人民的膳食结构，还可提高人们的健康、营养与保健水平，对丰富和优化我省的“米袋子”和“菜篮子”结构，提高我省的粮、菜食品安全均具有现实和深远的战略意义。

在广东，常把扁豆、红豆、绿豆等作为药食同源的食料和药材，传统绿豆饼在广东客家与潮洲地区很普遍；绿豆、红豆（赤豆）、芸豆、豇豆等豆类籽粒制作成的点心、甜品，是广东（岭南）地区的常见点心，是当地甜品的首选食材；绿豆、豌豆芽等豆芽菜是家庭主妇的必选菜；青豌豆粒、豌豆苗菜是超市的抢手货；将蚕豆粒做成菜肴在河源、梅州地区很流行；而四棱豆则成为稀有蔬菜，价格居高不下。

1.4 市场需求大、研究利用价值高

目前，我国市场对豆类作物产品的需求量有逐步增加的趋势。2001年，我国食用豆类作物中，蚕豆、普通菜豆、豌豆、绿豆的面积分别为133.5万、113.6万、106.7万、133.9万hm2，这4种食用豆类的栽培面积合计达487.7万hm2。目前，估计我国食用豆类的栽培面积超过670万hm2。食用豆类是我国传统的出口农产品，虽然出口量不大，但每年平均出口量在50万t以上，个别年份突破100万t。

食用豆类遗传基因的挖掘与利用潜力很大，如豇豆等的胰蛋白酶抑制剂基因开发前景广阔，该基因已被转化到水稻、玉米、芥菜、杨树、苹果等植物中，增强了植物的抗虫性。食用豆类普遍具有生物固氮作用，也可作为绿肥，通过加强对其的研究和培肥地力等的应用开发，有助于降低氮肥的施用量，减少有关企业生产中造成的环境污染问题，形成当前我国社会所最需要的农业循环经济增长模式，实现农业的可持续发展战略。因此，加强食用豆类种质资源的搜集、整理与发掘利用，对种质资源的创新和利用，对引导我国豆类产业发展作用显著。

在广东岭南地区，四棱豆、蚕豆、扁豆、绿豆、赤豆、毛豆等种植较少，甚至还没有被重视，随着绿豆在省内市场价格的提高，有时甚至高达30元/kg，加之四棱豆、扁豆、赤豆、毛豆品种比较稀少，而消费者喜欢多样化、稀少、无公害安全的粮菜农产品的情况下，目前省内市场对豆类尤其是这些稀少的食用豆类的需求量大增，为其开发创新和推广应用提供了良好的市场前景和市场基础。

我省是食用豆类重要的进出口省份之一，例如，我省是绿豆主要的出口省份之一，2007-2008年出口数量达到3 491 t，位居全国第8位；进口数量则达到3 598 t，位居全国第2位。因此，食用豆类在我省具有较大的市场需求，且其利用价值也很高，值得重视。

2 食用豆类种质资源国内外创新利用情况

2.1 种质资源及其研究方面

我国目前保存了食用豆类种质资源35 000余份，其中以绿豆、豌豆、蚕豆、红豆、普通菜豆为主，其次是豇豆、饭豆和小扁豆，其他豆类较少或很少。“十一五”以来，我国用分子标记技术开展了普通菜豆、豌豆、蚕豆等资源的遗传多样性分析，蚕豆、豌豆的低温筛选，蚕豆、豌豆、普通菜豆、绿豆和红豆的精准鉴定，并对新收集的17种食用豆类资源的田间农艺性状进行了鉴定和编目。

1999年，广东省农业科学院作物研究所参与了河源、梅州市的蚕豆资源考察工作，收集了15份蚕豆地方资源，但后来未对蚕豆性状等进行进一步研究；2000年曾开展四棱豆的繁育工作，但却因发生冻害而失败；2008年从菲律宾引进了四棱豆种质资源，并成功进行了资源扩繁与示范推广，但面积很小；近几年，广东省农业科学院作物研究所李育军研究员所在的团队在河源市东源县、梅州市蕉岭县进行了粮用豇豆、红豆、扁豆等食用豆类的考察与资源收集，收集了一些种质资源，并从国家种质资源库中安排了35份四棱豆资源和5份刀豆资源进行繁种和种质资源多样性的研究，开展了扁豆、豇豆、红豆的资源收集与繁育、生物学和植物学性状的调查研究工作，目前进展顺利。

2.2 育种创新、生产技术和产品方面

除大豆等外，我国其他豆类遗传育种研究水平落后于其他重要作物，豆类种质资源、遗传育种技术力量少且较为分散，且以前的育种目标比较单一，聚焦在丰产性和早熟性上，而育种工作者忽视其在多熟制、生活多样化、健康营养需求以及在产业化结构调整中的重要作用。在食用豆类的生产中普遍存在着品种混杂、老化、质差、缺乏竞争力等问题。即使育成新品种，也缺乏有效的推广应用。另外，种植分散、零星，以粗放型管理为主，生产技术手段极为落后，集约化、规模化的优势产业群和优势区域几乎没有形成。

我国在食用豆类育种方面与发达国家相比还有很大的差距。早在20世纪80年代，国际半干旱热带作物研究所就用木豆栽培种与野生种资源杂交、回交等方法，获得雄性不育系，首先进入木豆杂种优势利用的行列。泰国20世纪90年代，首先开展亚种间远缘杂交，将野生绿豆资源的抗豆象基因成功转育到栽培绿豆中，获得了兼具优异农艺性状和突出抗豆象的优异绿豆品种；日本以种间杂交手段，将饭豆资源的抗豆象基因成功转育到红豆资源中，获得兼具优良农艺性状和突出抗豆象的红豆资源，抗性程度达100%。国外关于利用基因工程技术获得优异种质材料的报道也较多，例如，国际半干旱热带作物研究所将Bt基因转录到鹰嘴豆、木豆资源中，成功培育了稳定的抗食荚螟和抗棉铃虫的高代品系；澳大利亚通过基因克隆、转导和植株再生技术，将普通菜豆资源的抗豆象基因成功转育到豌豆中并得到稳定表达，获得了遗传稳定的抗豆象豌豆品系。

“十一五”以来，我国选育了芸豆绿心1号、芸豆绿心2号；育出抗虫或抗病的绿豆新品种中绿4号、中绿5号和中绿6号，还育成绿豆新品种冀绿9239、冀绿9309、冀绿7号、冀绿8号、潍绿1号、潍绿4号；育成红豆新品种冀红8937、冀红9218、保8824-17、保876-16；育出蚕豆新品种戴韦、青海13；育成豌豆新品种科碗1号、科碗2号、科碗4号和科碗软荚3号。广东育成或推广的豇豆品种有珠豇1号、珠豇3号、丰产2号和夏宝等；推广的豌豆品种有604等。

虽然我国新育成了许多新优食用豆类品种，但是总体来说，我国食用豆类产品质量和国外发达国家相比还有差距，主要是缺乏名牌产品。因此，在今后的食用豆类作物生产中要树立品牌战略思维，做到规模适度，优区优栽，产业链完善，使产品质量不断提高，积极推进豆类生产技术标准化、国际化，提高产品的竞争力。

虽然我国也开展了一些食用豆类品种的配套栽培新技术、新模式的研究，制定了一些无公害、绿色生产技术规程，促进了食用豆类产业的发展。但总体与国外相比，在育种、栽培和加工研究方面仍有待提高。

1997年以来，广东省农业科学院作物研究所在华南地区重点进行了春秋豇豆和冬季豌豆的良种示范与生产技术推广；2004年育成珠豇1号豇豆新品种，通过广东省品种审定，并发表多篇豆类研究论文；近年来，进行了绿豆、普通菜豆、粮用豇豆的繁育与生产示范；2013、2014年编写了《扁豆生产技术》、《四棱豆生产技术》（待出版）。

3 食用豆类种质资源创新利用的内容

目前食用豆类种质资源创新利用的内容主要有以下方面。

①收集、引进和繁殖一批食用豆类种质资源，这里的豆类包括四棱豆、豇豆、绿豆、红豆、扁豆、蚕豆、豌豆、普通菜豆等，以此拓宽食用豆类种质资源的遗传基础，为创新、利用豆类种质资源提供可能。

②开展新型食用豆类种质资源的创新和育种利用研究，利用常规育种技术选择育种亲本，并对育种亲本进行自交纯化，优化育种亲本。

③进行新型食用豆类作物新品种选育及生物技术辅助育种方法的研究，初步建立新型食用豆类作物的育种创新体系，选育出优质、高效、抗病、抗逆的新品种。

④开展食用豆类绿色栽培的关键配套技术研究，以便在新品种的示范、推广应用中发挥作用。

⑤完善新型食用豆类种质资源的繁种技术，提高新品种示范、推广的物质基础，促进其走向良性发展。

⑥改进与创新岭南食用豆类的传统加工制作模式，在食用豆类农产品、食品饮料、保健品、药品产业发展和药食同源饮食文化中创造新的产业优化模式。

4 食用豆类种质资源创新利用的前景

种质资源是作物育种和农牧业生产的源头，也是农牧产业发展的物质基础，优良品种是提高产量、改善品质和增强抗性最为有效的方式。随着社会经济发展和人民生活水平的提高，市场对优质抗性食用豆类新品种和可溯安全生产技术需求越来越旺盛，需要如下类型的食用豆类品种。

①蛋白质含量高的品种高蛋白含量的品种可以为豆奶等生物制品生产提供原料。

②抗病虫草害能力强的品种以减少栽培过程中农药、除草剂的环境释放量，从而获得绿色安全豆类农产品供人们食用。

③抗逆性强的品种以应对生长期间的恶劣环境造成的障碍，如湿害造成的豇豆、普通菜豆等豆类开花结荚期死藤、病害等问题。

④一些专用型品种如在反季节蔬菜栽培中使用抗寒性特别强的品种，以便在实施栽培时减少能源和物质供应，达到节能降耗的低碳要求。

⑤耐贮运品种以方便商品流通和延长商品货架寿命。

⑥豆类自身存在的有毒成分（如普通菜豆、扁豆毒蛋白等）含量低的品种以期从根本上解决常发的普通菜豆、扁豆等食物中毒问题。

只有加强对食用豆类种质资源的认识深度和发掘能力，才能培育出符合新要求的品种，满足巨大的市场需求转变和多样化需要。因此，品质育种、抗逆育种和专用型品种的选育及其资源创新研究任务还十分艰巨，很多难题或问题需要进行协同合作和技术攻关，可溯、高效、安全栽培技术也急需研究提高，因而豆类育种、生产与加工技术发展前景十分可观。

目前，广东省的大豆（含毛豆）栽培面积约为

6.67万hm2，食用豆类（含粮用、菜用）的栽培面积约在10.005万hm2。目前，随着食用豆类消费需求的上升和市场价格的上涨，其生产面积有上升的趋势，但粗产品仍然不足，加工产品更加缺乏，产销市场潜力和前景广阔。

5 结语

广东省的豆类作物尤其是食用豆类的研究和创新利用主要表现在种质资源收集和创新、品种选育、配套栽培生产技术研究、食品加工和药用开发利用等方面，需要得到有关方面的大力支持，以及新团队的组建及其团队成员的齐心协力。

参考文献

[1] 刘澍才，吴燕.国内外作物种质资源研究进展[J].杂粮作物，2001（3）：26-27.

[2] 邱丽娟，常汝镇，袁翠平，等.国外大豆种质资源的基因挖掘利用现状与展望[J].植物遗传资源学报，2006（6）：1-6.

[3] 马镜娣，庞邦传，王学军.食用豆种质繁种更新技术关键[J].种子世界，2002（3）：38-39.

[4] 张小虎，刘学义.食用豆种质资源抗旱性鉴定及其研究[J].山西农业科学，1996（7）：40-43.

[5] 傅翠真，李安智，张丰德，等.食用豆种质资源品质鉴定及营养特性[J].中国农业科学，1994（5）：33-38.

[6] 陈禅友，董元火，张凤银，等.我国豆类植物的研究利用现状与前景[J].江汉大学学报：自然科学版，2012（1）：77-82.

[7] 朱彩梅，张宗文.作物种质资源的价值及其评估[J].植物遗传资源学报，2005（2）：157-158.