西北农林科技大学荞麦研究进展

　　

　　1.荞麦研究概况

　　西北农林科技大学是教育部直属全国重点大学，由教育部与农业部、水利部、国家林业局、中国科学院和陕西省共建。现为国家“985工程”和“211工程”重点建设高校之一，也是全国设有研究生院的56所高校之一。

　　西北农林科技大学和陕西省从二十世纪80年代就开展荞麦品种资源整理、筛选、综合利用以及荞麦品种选育工作，先后选育榆荞2号（甜荞）、榆6－21（苦荞）、西农9920（苦荞）、西农9909（苦荞）、西农9940（苦荞）、西农9976（甜荞）、西农9978（甜荞）等荞麦新品种，并已在全国大面积推广。同时形成了荞麦良种繁育与丰产栽培技术推广体系，在陕西靖边、定边建立了具有一定生产规模和出口能力的红花甜荞试验示范基地。

　　学校从事荞麦品种资源、育种、栽培研究的在职人员8名，形成了一个老、中、青结合、团结协作、学科齐全的学术团队。作物学一级学科点，作物栽培学与耕作学、作物遗传育种学二级学科点，进行硕士、博士研究生培养，并与生命学院、植保学院、资环学院、食品学院等单位及一批博士、硕士研究生配合工作。西北农林科技大学是全国开展荞麦教学和培养荞麦育种、栽培、食品加工方向研究生最早的单位之一，目前，我校遗传育种、栽培耕作、生态、食品加工等硕士、博士研究生中有6人正在从荞麦品种资源筛选、品质改良与加工、抗逆育种、抗旱生理生态、种子产业化等方面广泛开展研究。

　　西北农林科技大学校内有杂粮研究试验地200亩，种质资源库、实验温室、种子库、晒场的基础设施完备。在陕西榆林建立了固定的荞麦试验基地，并与内蒙古、山西、宁夏、甘肃、青海、云南、四川、贵州、重庆、湖北、湖南、西藏等省区的荞麦科研单位建立良好的合作关系，保证了田间试验和异地鉴定推广的顺利进行。学校有陕西省农业分子生物学重点实验室、农业部旱地农业重点实验室、国家杨凌农业生物技术育种中心。实验室已拥有进行DNA、RNA分子生物学、细胞遗传学与育种研究所必需的分子生物学操作室、细胞遗传学操作室、无菌室、暗室、培养基室与同位素室。拥有可进行PCR扩增、DNA多态性检测、分子克隆、分子杂交、基因定位、细胞遗传学分析所需的实验设备，可以保证实验研究顺利进行。还有分子生物学和生物信息学分析所需的软件包，如用于PCR引物设计的软件primer 5，DNA序列分析的软件包DNAstar、BioEdit，用于基因克隆分析的软件Vector NTI 9.0，用于遗传定位的软件Mapmaker、Joinmap等，以及数量遗传、群体遗传方面的软件，如QTLCartographer 2.5、Popgen 32、NTSYSpc 2.1等。

　　2006年，学校成立了西北农林科技大学小宗粮豆研究中心，建立了杂粮科技创新平台。

　　2.荞麦研究进展及成就

　　2.1资源搜集鉴定与种质创新

　　（1）荞麦资源鉴选与利用研究

西北农林科技大学和陕西省是国内最早开展荞麦资源鉴定和育种的省区之一，1979年开展荞麦资源搜集鉴定和利用研究。1998年以来，对搜集的荞麦品种资源进行了资源筛选评价工作，先后对陕西地方品种资源以及来自我国北方、南方等不同地域的资源约1000余份进行田间形态性状及产量性状观察记载，筛选产量高、黄酮含量高、结实率高、易脱壳的优异资源。

　　（2）高黄酮荞麦品种选育和遗传多样性研究

1997年以来，在种质资源研究的基础上开展了高芦丁（高黄酮）荞麦新品种的选育工作，育成荞麦新品种榆荞2号（甜荞）、榆6－21（苦荞）、西农9920（苦荞）、西农9909（苦荞）、西农9940（苦荞）已通过国家或省级审（鉴）定，并拥有一批优良品系有待于参加全国荞麦品种区域试验和有关部门的进一步鉴定。利用SSR和AFLP分子标记技术对荞麦优异基因资源的遗传多样性进行了研究，开始对我们构建的荞麦的多个遗传分离群体进行重要农艺性状相关基因的定位与分子标记研究等工作，已建立了较为完善的荞麦DNA、RNA提取，SSR和AFLP分子标记分析等技术体系，对荞麦种质资源的结实性和黄酮合成的代谢机理已从生理生化等方面进行了深入研究，获得了一批结实率高、黄酮含量较高的荞麦材料，同时利用功能基因组学方法对荞麦结实率和黄酮合成的分子机理进行了探索。

　　为了准确揭示甜荞遗传资源的遗传多样性，采用因子分析法对甜荞遗传资源农艺性状数据进行分析；采用内含子切接点引物和长随机引物的PCR分子标记技术，对9个甜荞品种和1个苦荞品种的种内和品种间的遗传多样性研究表明，所使用的4个引物均能在9份甜荞品种和1份苦荞品种中稳定扩增出条带，共获得了45条条带，其中多态性条带42条，占总数的93.3％；甜荞同一品种内存在一定的遗传差异，但遗传距离较小，不同甜荞品种间的遗传差异远远大于其品种内的遗传差异。采用上述建立的甜荞遗传多样性研究取样策略，提取86个甜荞种质的的基因组DNA，采用内含子切接点引物和长随机引物的PCR分子标记技术，对其遗传多样性分析。

　　2.2 荞麦黄酮代谢合成相关基因的克隆及分析

　　采用PCR、RT-PCR方法克隆荞麦黄酮代谢合成相关的3个酶基因，利用生物信息学分析比较。采用PCR、RT-PCR方法克隆得到苦荞和甜荞CHS基因DNA、cDNA片段，分别命名为FtCHS、FeCHS、FtrCHS和FerCHS，长度均为1027bp，均包含编码326个氨基酸的阅读框。采用RT-PCR方法克隆得到4个苦荞PAL基因的cDNA片段，命名为FtPAL1、FtPAL2、FtPAL3、FtPAL4。其中FtPAL1、FtPAL2、FtPAL3是同一对引物扩增得到的，长度为969bp。采用RT-PCR方法克隆得到苦荞DFR基因的cDNA片段，命名为FtDFR，长度为1120bp，包含一个编码341氨基酸残基的阅读框。

　　2.3 荞麦功能成分研究与功能产品研发

　　在苦荞功能食品开发利用研究中，以苦荞油脂与黄酮提取物为研究对象，对苦荞调脂功能物质基础及作用机理进行深入探讨。在苦荞油中首次发现了麦角甾-5-稀-3β-醇，24-亚甲基环阿屯烷醇、4,14-甲基-麦角甾-8,24(28)-二烯-3β-醇、邻苯二甲酸二异丁酯4个化合物；其中邻苯二甲酸二异丁酯与当归脂溶性部位中具有动脉血管扩张作用的有效成分邻苯二甲酸二甲酯和邻苯二甲酸二乙酯为结构相似物，这为苦荞油降血压功能性研究提供了有价值的线索。建立了高效液相同时分析苦荞中芦丁、槲皮素含量的检测方法；确定了槲皮素是苦荞黄酮体外抗氧化活性的主要成分。目前研究室在围绕苦荞降脂功能性研究基础上，又进一步展开了苦荞黄酮抗氧化活性成分的分离鉴定、苦荞RP-HPLC指纹图谱的建立与降脂功能组-效关系研究、生物改性苦荞超微粉生产工艺研究等一系列课题研究。其研究内容将苦荞的降脂功能与降糖功能性综合考察，由于糖尿病人血糖紊乱后期必定引发血脂紊乱，为充分发挥苦荞的降糖抗脂效应，研究室将采用生物改性技术，在增加苦荞中手性肌醇及苦荞黄酮吸收率的同时提高三磷酸肌醇（抗炎、降压、防止血小板积聚）及肌醇（降脂、抗脂肪肝）的含量，以确保其有效功能性。与此同时，在新产品的开发方面，已成功获得苦荞有效部位的改性产品，并获得苦荞活性奶粉，苦荞活性米酒等产品，并与我国最大的速冻食品企业建立合作关系，研制开发系列苦荞快餐食品（包括水饺、汤圆、速食米饭、馒头、凉面等）。

　　荞麦功能成分和降脂抗氧化功能性的研究表明，苦荞的多酚类物质、脂类物质提取物、蛋白质酶解产物在体外化学和生物抗氧化实验模型中均表现出抗氧化能力，特别是苦荞的多酚类物质、脂类物质提取物在高脂动物模型的实验中表现出抵抗动物血脂、肝脂升高的能力，两种材料的血清和肝脏抗氧化能力在某些指标上超过药物对照组，说明苦荞中的有效成分具有降脂、抗氧化功能性，由于苦荞麦中存在多种抗氧化成分，阻止了体内自由基的链式反应，防止了自由基对体内正常细胞和组织的氧化损伤，因此在药用计量下起到了抵抗高脂动物血脂上升的效果，同时也预示在了机体在长时间低剂量摄入将对心血管有保护作用。这也揭示了长期食用荞麦人群发生现代文明病的概率较低的客观原因。这些都是苦荞的功能产品的开发的重要理论依据。

　　荞麦生物活性成分提取工艺研究表明，荞麦含有酚性成分，糖、多糖及苷类成分，黄酮及苷类，内酯、香豆素及苷类，氨基酸、多肽和蛋白质；可能含有鞣质，生物碱，不含皂苷，甾体萜类成分，蒽醌及苷类，强心苷，挥发油、油脂类。用95%的工业乙醇提取苦荞全株粉末，提取液经减压浓缩后，先反复沉淀除去大量芦丁粗品，然后将浓缩液分别用石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇萃取，分成五部分，然后用氯仿、甲醇、水剃度洗脱，最终得到8个比较纯的化合物，经鉴定后确定为芦丁、槲皮素、山奈酚-3-O-芸香糖苷、山奈酚、β-谷甾醇、胡萝卜苷、蔗糖、果糖。

　　2.4 主持国家荞麦品种区试验

　　1998年以来受农业部农技中心委托，西北农林科技大学主持国家荞麦等国家小宗粮豆品种区域试验，目前参加荞麦区域试验的有陕西、山西、内蒙古、宁夏、甘肃、云南、四川、贵州、重庆、西藏等省区38个试点，负责向国家推荐优质高产专用的荞麦新品种。

　　2.5 组织国际、全国荞麦会议及考察活动

　　（1） 组织召开第十届国际荞麦会议

　　2007年8月14－18日由西北农林科技大学主办，国际生物多样性中心、农业部全国农技中心、宁夏回族自治区农业厅、陕西省农业厅、陕西省科技厅、陕西省榆林市人民政府、山西食品科学技术学会协办，组织召开了第十届国际荞麦会议。来自俄罗斯、乌克兰、白俄罗斯、波兰、斯洛文尼亚、瑞典、捷克、意大利、比利时、加拿大、日本、韩国、巴基斯坦、孟加拉、中国以及国际生物多样性中心的15个国家和组织的222位代表出席了会议。

　　（2） 组织全国荞麦科研协作

　　2007年10月27-28日，全国荞麦科研协作组在陕西杨凌召开会议，来自甘肃、宁夏、陕西、内蒙古、山西、四川、贵州、云南等全国荞麦主产区有关科研单位共15人参加了会议。各科研单位交流了近年来荞麦科研取得的进展，分析了我国当前荞麦研究形势和生产中存在的主要问题，重点讨论了国家荞麦科技支撑计划子专题的相关研究内容，研究提出了近期荞麦科研协作的具体实施方案。

　　（3）组织国内荞麦考察

　　2008年7月组织全国苦荞生产科研考察，来自陕西、四川、贵州荞麦专家5人，考察了四川、云南、贵州苦荞主产区，检查了各单位的试验研究进展情况。

　　2009年8月组织全国甜荞生产和科研考察。来自全国荞麦专家20多人前往内蒙古、陕西、甘肃、宁夏等地实地考察甜荞和科研状况，交流了荞麦育种技术好经验。

　　（4） 开展荞麦高产创建活动

　　2008年在榆林市组织荞麦高产创建活，经专家们对荞麦创高产示范田、高产示范区以及进行了实地抽样测产：甜荞创高产示范田面积30.25亩，其中靖边试点亩产量达到164.6公斤。苦荞创高产示范田面积26.1亩，其中靖边试点亩产量达到257.8公斤；定边试点亩产量达到273.4公斤。

　　2.6 国际交流与合作

　　1994年以来，先后与日本、捷克、加拿大、俄罗斯、斯洛维尼亚等国家开展荞麦科研协作与交流，2007年成功举办第十届国际荞麦会议，期间来自俄罗斯、乌克兰、波兰、白俄罗斯、比利时、斯洛文尼亚、捷克、意大利、瑞典、日本、加拿大、韩国、巴基斯坦、孟加拉、中国以及国际生物多样性中心共15个国家和组织的222位代表出席了会议。第十届国际荞麦会议学术交流结束后，81位中外专家参加了会议组织的榆林荞麦生产考察，出席了中国首届榆林国际荞麦节。

　　2007年以来，与俄罗斯豆类及制米作物研究所建立了荞麦长期合作关系，先后互访3次，并进行了荞麦种质资源、育种技术、试验研究等方面的广泛合作与交流。

　　3.近年来发表的荞麦研究论文

　　[1] 刘春花，高金锋，王鹏科，冯佰利，柴岩.超声波法提取苦荞黄酮的工艺研究[J].西北农业学报，2009，18(1):281-284

　　[2] 巩巧玲，冯佰利，高金锋，柴岩，石虎，周继华.干旱胁迫对荞麦幼苗活性氧代谢的影响[J].华北农学报，2009，24(4):153-157

　　[3] 王忠景，冯佰利，柴岩，胡银岗.甜荞品种内与品种间的遗传多样性研究[J].西北植物学报，2009，29(7):1314-1319

　　[5] 巩巧玲，冯佰利，高金锋，高小丽，王鹏科，柴岩.不同基因型荞麦生育后期叶片衰老特性研究[J].干旱地区农业研究2008，26（5）：27-31

　　[6] 高金锋，高小丽，韩海，邱军，柴岩，冯佰利.秩次分析法评价甜荞品种产量性能及稳定性[J].干旱地区农业研究，2008，26(4)：185-190

　　[7] 胡亚军，姜莹，冯丽君，高金锋，冯佰利.苦荞芽菜活性成分变化规律及营养成分分析评价[J]. 旱地区农业研究，2008，26(2):111-115

　　[8] 张艳，柴岩，冯佰利，胡银岗.苦荞和甜荞查尔酮合成酶基因的克隆及序列比较[J].西北植物学报，2008，28(3):0447-0451

　　[9] 高金锋，张慧成，高小丽，卓嘎，柴岩，李瑞国，冯佰利.西藏苦荞种质资源主要农艺性状分析[J].河北农业大学学报，2008，31(2）：1-5

　　[10] 何海英，冯佰利，王鹏科，高金锋，柴岩.作物抗旱鉴定指标体系研究进展，中国特色作物产业发展研究进展[M].杨凌：西北农林科技大学出版社，2008，189-195

　　[11] 柴岩，高冬丽，王鹏科，高金锋，高小丽，冯佰利.氮磷配比对荞麦籽粒黄酮及蛋白质含量的影响，中国特色作物产业发展研究进展[M].杨凌：西北农林科技大学出版社，2008，210-216

　　[12] 冯佰利，何永艳，高金锋，王鹏科，高小丽，柴岩.荞麦苗提取物的抗氧化活性研究，中国特色作物产业发展研究进展[M].杨凌：西北农林科技大学出版社，2008，217-221

　　[13] 冯佰利，何永艳，高金锋，王鹏科，高小丽，柴岩.栽培环境对荞麦抗氧化活性的影响，中国特色作物产业发展研究进展[M].杨凌：西北农林科技大学出版社，2008，222-232

　　[14] 徐芦，冯佰利，高金锋，高小丽，王鹏科.荞麦优质高产栽培技术研究进展，中国特色作物产业发展研究进展[M].杨凌：西北农林科技大学出版社，2008，243-248

　　[15] 何永艳，冯佰利，邓涛，安守强，高金锋，柴岩.荞麦提取物抗氧化活性研究[J].西北农业学报，2007，16(6):76-79 ，84

　　[16] 胡亚军，姜　莹，冯丽君，冯佰利.苦荞芽菜综合利用工艺探讨[J].陕西农业科学，2007，（6）:136-138

　　[17] 冯佰利，代惠萍，柴岩，薛少平，朱瑞祥.小杂粮保护性耕作技术探讨[J].旱地区农业研究2007，25(1):206-210

　　[18] He Yongyan，Feng Baili，Gao Jinfeng，Pang Ming，Chai Yan.Antioxidant Activity of Seed Ethanol Extracts of Different Buckwheat Cultivars，ADVANCES IN BUCKWHEAT RESEARCH[100].Yangling:Northwest A & F University press，2007，567-575

　　[19] He Yongyan，Feng Baili，Deng Tao，Liu Pengtao，Gao Jinfeng，Chai Yan.Antioxidant Activity of Ethanol Extracts of Different Buckwheat，ADVANCES IN BUCKWHEAT RESEARCH[100].Yangling:Northwest A & F University press，2007，527-532

　　[20] Feng Baili，Gao Dongli，Chai Yan，Gao Xiaoli，Gao Jinfeng，An Shouqiang.Effect of Ecological Environment on Flavonoids Content of Tartary Buckwheat，DVANCES IN BUCKWHEAT RESEARCH [100]. Yangling: Northwest A & F University press，2007，277-280

　　[21] Hu Yingang，Li Ruiguo，Zhang Yan，Zhuo Ga，Feng Baili，Chai Yan.Genetic Diversity of Tartary Buckwheat(Fagopyrum Tataricum) Landraces from Tibet，DVANCES IN BUCKWHEAT RESEARCH[100]. Yangling:Northwest A & F University press，2007，76-84

　　[22] Gao Jinfeng，An Shouqiang，Gao Xiaoli，Gao Dongli，Chai Yan，Feng Baili.Effects of Sowing at Different Time on Flavonoids Content of Buckwheat，DVANCES IN BUCKWHEAT RESEARCH[100]. Yangling:Northwest A & F University press，2007，338-342

　　[23] Gao Xiaoli，Gao Jinfeng，Feng Baili，Chai Yan.Performances and Stabilities of Yield of Tartary Buckwheat Varieties，DVANCES IN BUCKWHEAT RESEARCH[100].Yangling:Northwest A & F University press，2007，343-348

　　[24] 苏旺，冯佰利，高金锋，王鹏科，高小丽，柴岩.西部小杂粮产业发展思路与对策[J]. 干旱地区农业研究，2007，25(增)：213-217

　　[25] 李瑞国，高冬丽，柴岩，胡银岗，高金锋，安守强.苦荞资源农艺性状因子聚类分析[J].干旱地区农业研究，2007，25（6）：80-84

　　[26] 张雄，山仑，李增嘉，王立祥，柴岩.黄土高原小杂粮作物生产态势与地域分异[J].中国生态农业学报2007，15（3）：80-85

　　[27] 安守强，李瑞国，梁成真，高冬丽，柴岩.微波提取苦荞籽粒总黄酮最佳工艺的研究[J].安徽农业科学，2007，35(10)：2833-2834

　　[28] 高小丽，高金锋，冯佰利，柴岩.西部有机特色小杂粮产业发展战略研究[J].干旱地区农业研究，2006，24（6）：227-230

　　[29] 胡银岗，冯佰利，周济铭，柴岩.荞麦遗传资源利用及其改良研究进展[J].2005，14(5):101-109

　　[30] 张雄，李增嘉，山颖，姚学慧，柴岩，王立祥.小杂粮市场竞争力分析及产业开发研究[J].中国粮油学报，2005，20（6）：44-49

　　[31] 王健胜，柴岩，赵喜特，吉万全.中国荞麦栽培品种的核型比较分析[J].西北植物学报，2005，25（6）：1114-1117

　　[32] 冯佰利，姚爱华，高金锋，高小丽，柴岩.中国荞麦优势区域布局与发展研究[J]. 中国农学通报，2005，21（3）：375-377

　　[33] 张雄，王立祥，柴岩，廖允成.小杂粮生产可持续发展探讨[J].中国农业科学，2003，36(12):1595-1598

　　[34] 高小丽，孙健敏，冯佰利，高金锋，柴岩.国家苦荞区试品种产量性能及稳定性分析[J].干旱地区农业研究，2003，21（4）：10-14

　　[35] 柴岩，冯佰利.中国小杂粮产业发展现状及对策[J].干旱地区农业研究，2003，21（3）：145-151

　　[36] 柴岩，冯佰利.小杂粮生产现状及对策[J].中国农业科技导报，2001，3（5）：57-61

　　[37] 尚爱军，张雄，柴岩.播期对荞麦籽粒蛋白质及其组分含量的影响愉林高等专科学校学报1999，9（4）：48-51

　　[38] 冯佰利，张保军.陕西省小宗粮豆作物产业开发探寻[J].陕西农业科学，1995，6：30-31

　　4.荞麦专著及教材

　　[1] 柴岩，万富世.中国小杂粮产业发展报告[M].北京：中国农业科学技术出版社，2007

　　[2] 柴岩，等.中国小杂粮产业发展指南[M].杨凌：西北农林科技大学出版社，2007

　　[3] 柴岩，等.中国小杂粮品种[M].北京：中国农业科学技术出版社，2007

　　[4] 于振文.作物栽培学（北方本荞麦部分）[M].北京：中国农业出版社，2003

　　[5] 张耘，等.榆林小杂粮[M].北京：中国农业科学技术出版社，2007

　　[6] 丁明，等.宁夏小杂粮[M].银川：宁夏人民出版社，2008

　　[7] 柴岩，等.中国特色作物产业发展研究[100].杨凌：西北农林科技大学出版社，2008

　　[8] Chaiyan，zhangzongwen. Advaces in Buckwheat Research- Proceedings of the 10th International Symposium on Buckwheat[100].Yangling:Northwest A & F University Press,2007

　　[9] 高小丽，王鹏科.特色杂粮产业技术问答[M].杨凌：西北农林科技大学出版社，2009

　　[10] 柴岩.中国小杂粮[M].北京：中国农业科技出版社，2002

　　[11] 林汝法，柴岩.中国荞麦[M].北京：中国农业出版社，1994

　　[12] 柴岩.中国荞麦科学研究论文集（第一辑）　　[100].北京：学术期刊出版社，1989

 

　　5.荞麦研究成果及获奖情况

　　[1] 荞麦丰产栽培技术研究，陕西省政府三等奖，1992.5

　　[2] 陕西主要小杂粮良种及丰产栽培技术推广，陕西省政府二等奖，1998.4

　　[3] 中国荞麦遗传资源繁种编目鉴定评价与利用，中国农科院二等奖，1998.12

　　[4] 西农9920（苦荞），国家小宗粮豆品种鉴定委员会鉴定,2004

　　[5] 高黄酮荞麦系列功能产品研发.大学生挑战杯比赛陕西省二等奖，学校一等奖，2005

　　[6] 西农9909（苦荞），国家小宗粮豆品种鉴定委员会鉴定,2008

　　[7] 西农9940（苦荞），宁夏自治区种子站审定，2009

　　[8] 榆荞2号（甜荞），陕西省审定，1995

　　[9] 榆6-21（苦荞），青海省种子管理站审定，1997