作者簡介
田紀春，男，博士，山東農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院教授（二級），博士生導師，獲國務院特殊津貼。專注小麥遺傳育種40多年，主持包括國家“973”和5項國家自然科學基金在內(nèi)的國家及省部級課題32項，自主育成國家和省審小麥新品種18個，獲國家發(fā)明專利8項，植物新品種權(quán)12項。培養(yǎng)博、碩士研究生89名，發(fā)表科研論文316篇，其中SCI論文61篇，出版專著和教材10部。獲國家科技進步二等獎、國家發(fā)明二等獎、國家發(fā)明專利銀獎、山東省優(yōu)秀教師和齊魯最美科技工作者等獎項榮譽稱號。
1
功能性小麥品種的提出背景和概念
新中國成立70多年來，特別是經(jīng)過40多年的改革開放，我國糧食生產(chǎn)取得舉世矚目成就，實現(xiàn)了從“吃不飽”到“吃的飽”，再到“吃的好”的歷史性轉(zhuǎn)變。近十年，隨著商品生產(chǎn)經(jīng)濟轉(zhuǎn)向服務型經(jīng)濟的后工業(yè)時代的到來，特別是近幾年新冠病毒有可能長期與人類共存的警示，人們更加關(guān)心健康長壽及與其直接有的食物質(zhì)量。小麥是全世界、特別是我國的主要糧食作物，隨著人們再次由“吃得飽”、“吃的好”向“吃健康”轉(zhuǎn)變，小麥品種也會由“高產(chǎn)品種”、“綠色優(yōu)質(zhì)品種”向“功能性品種”發(fā)展。
“功能性小麥品種”是國內(nèi)外至今沒有提出的新名詞。從廣義方面講,功能性小麥品種有“加工功能性品種”和“營養(yǎng)功能性品種”兩類。加工功能性品種主要指能改善食品結(jié)構(gòu)及品質(zhì)的一類品種，例如，糯小麥能增加面制品的吸水率，延長貨架期，屬于“加工功能性品種”?，F(xiàn)在國家大力發(fā)展的強筋小麥和弱筋小麥品種，分別能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)面包或餅干蛋糕，也應該屬于“加工功能性品種”。這類品種是目前政府大力推動、生產(chǎn)上已有的品種，是與人們“吃得好”有關(guān)的品種，本文不展開討論。
本團隊首次提出并重點討論的“功能性小麥品種”，是與人們“吃健康”有關(guān)的一類品種。其基本定義是“含有對人體健康有益活性成份，可調(diào)節(jié)人體有益代謝，能給人體健康帶來某種益處或滿足特定人群的特特殊需求，同時可以作為日常食物的口感正常、無毒副作用的小麥品種類型。”這類品種有5個方面的內(nèi)涵：a.含有較高的有益健康的活性成份，例如含有麥黃酮，多肽等；b.可調(diào)節(jié)人體有益代謝，增強機體器官的免疫力，例如抗氧化、清除自由基的色素，激活酶的鋅、硒等微量礦質(zhì)元素；c.滿足特定人群的特定需求，例如高血糖和肥胖人群需要的抗性淀粉；面粉過敏人群需要的低醇溶性蛋白品種；d. 無毒副作用、外觀口感均正常日常食物原料；e.不必擔心某些微量元素超標和其它物質(zhì)存在風險。因為這類品種是育種家利用特異種質(zhì)資源和聚合育種技術(shù)，定向培育的定向含有較高有益成份的品種。例如，培育“富鋅品種”，育種家在籽粒鋅含量變幅較大的種質(zhì)資源中選擇親本，通過聚合雜交可以培育出鋅含量比現(xiàn)有品種平均值高出2倍左右、正好適合人體需求的富鋅品種。因不是轉(zhuǎn)基因品種，也不是人工添加（添加過程可能存在過量或污染風險）強化的食品,其產(chǎn)量、抗病性性和農(nóng)藝性狀與當前主推品種相當，其籽粒和面粉與普通品種相同，其食品加工方式和口感與正常面粉無異。因此，功能性小麥品種是繼高產(chǎn)品種、優(yōu)質(zhì)品種、綠色品種后的新類型，具有“農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收、人民增壽”的顯著優(yōu)勢。
2
功能性物質(zhì)和功能性小麥育種進展
功能農(nóng)業(yè)是國內(nèi)外最近幾年才提出的新概念。2014年，F(xiàn)AO與WHO舉辦的第二屆國際營養(yǎng)大會(ICN2)形成《營養(yǎng)問題羅馬宣言》和2017年我國制定了《健康中國行動（2019—2030年）》分別是國內(nèi)外功能農(nóng)業(yè)的標志性事件。這些國際和國內(nèi)的重大行動雖然沒有出現(xiàn)功能小麥名詞，但我國的小麥功能性物質(zhì)和功能小麥育種起步很早。2000年田紀春教授作為美國谷物市場研究中心的高級訪問學者回國后，立即啟動了小麥功能成份的的前瞻性研究，利用主持山東省小麥育種又兼任“農(nóng)業(yè)農(nóng)村部谷物品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心”主任的有利條件，先后將”功能蛋白”、“抗性淀粉”、“植酸”、“功能性脂類”等功能成份作為10多名博士和碩士的研究題目，啟動了小麥功能成份基因定位和種質(zhì)創(chuàng)制的開拓性研究，發(fā)表國內(nèi)外論文30多篇。并率先開展了功能性小麥新品種培育，已育成審定和即將審定的多個功能性品種（系）。主要簡介如下：（1）富含麥黃酮的功能小麥新品種山農(nóng)1012020年山東省審定（魯審麥20206035）。麥黃酮含量1.013mg/kg，是普通小麥平均含量的3.5-5倍。黃酮類物質(zhì)是小麥籽粒中重要的生理活性物質(zhì)，具有擴張血管、抗菌消炎和增強人體免疫力等多重功效，對高血脂、心血管疾病、動脈硬化和腫瘤等疾病有一定療效。（2）富含類胡羅卜素小麥品種“山農(nóng)藍麥1號”， 2020年通過山東省農(nóng)作物品種審定委員會審定（魯審麥20206033）。該品種含有人體不能合成的花青色素而呈深藍色，富含多種色素和VE、VB等多種維生素，是營養(yǎng)價值突出的功能性小麥新品種。（3）抗消化淀粉小麥新品系，抗性淀粉(resistant starch)又稱抗酶解淀粉及難消化淀粉，，可控制血糖平衡，特別適宜糖尿病患者食用;而且在大腸中分解為短鏈脂肪酸，促進腸蠕動，可減少便秘和結(jié)腸癌的危險;抗性淀粉也可可減少血膽固醇和三甘油脂的量，因而具有一定的減肥作用。另外，低植酸和低醇溶蛋白等功能新小麥品系也已穩(wěn)定，即將出圃。科技日報等刊物均已“國內(nèi)第一個功能小麥培育成功”為標題進行了報道。
3
功能小麥育種體會
（1）功能性品種是功能農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)，是功能食品的原料。一種功能性品種可以形成一類功能性食品，多種功能性品種可以形成起我國功能性食品產(chǎn)業(yè)，推動我國高端食品和人民健康事業(yè)的發(fā)展。我們小麥育種工作者，應該在繼續(xù)培育高產(chǎn)品種和優(yōu)質(zhì)品種的同時，重視培育“功能性小麥品種”的育種工作。
（2）種質(zhì)是新品種的芯片。從現(xiàn)有小麥種質(zhì)庫（含野生和國外）中鑒定發(fā)現(xiàn)高含各種“營養(yǎng)物質(zhì)和活性功能成份”的特異種質(zhì)，通過QTL定位等創(chuàng)制富含功能成份和已知分子標記的“分子育種元件”，是我團隊20多年的重點工作之一。的種質(zhì)資源，特別是培育“定向含有”的特殊用途或功能性小麥新品種，
（3）功能成份的檢測分析是功能小麥新品種培育所必需的，是根據(jù)“功能明確、成份易檢測和含量差異大”等原則開展功能性小麥新品種培育的基本保障。
（4）功能小麥培育在國內(nèi)外都是新的育種方向，目前國內(nèi)外幾乎沒有小麥重要功能性物質(zhì)的檢測標準，也沒有小麥功能成份的含量標準。因此，制訂功能性品種功能成份含量極其檢測方法的標準，對該類品種選育、品種審定及市場認可都有非常重要的意義。
4
高抗性淀粉小麥、高麥黃酮小麥和低植酸小麥三種重要功能小麥團體標準解讀
為了滿足社會需求和選育及審定功能性小麥品種的需求，2021年8月，本團隊組織山東華田農(nóng)業(yè)科技有限公司、山東國倉健生物科技和山東農(nóng)業(yè)大學等9家單位共同成立標準起草委員會，成員包括小麥育種、檢測、種植、加工和小麥制品生產(chǎn)等產(chǎn)業(yè)鏈上下游科研工作者，還包括醫(yī)學健康領(lǐng)域的相關(guān)專家，主要成員18人。起草制定了高抗性淀粉、高麥黃酮和低植酸三種重要功能小麥團體標準，于2022年2月8日在國家標準委員會全國信息平臺發(fā)布實施。
（1）《高抗性淀粉小麥籽粒中抗性淀粉含量指標和檢測方法》（T/CI005-2022）
規(guī)定了高抗性淀粉小麥的術(shù)語定義和感官、質(zhì)量、抗性淀粉含量等技術(shù)要求及檢驗方法、檢驗規(guī)則。將高抗性淀粉小麥定義為 ：在生長發(fā)育過程中，自然產(chǎn)生和積累的抗性淀粉含量>6%的一類小麥品種（系）。其確定依據(jù)是根據(jù)現(xiàn)有普通小麥的抗性淀粉含量和人工創(chuàng)制高抗性淀粉的最高含量，及高抗性淀粉對面團理化特性影響和穩(wěn)血糖試驗確定的；標準規(guī)定的抗性淀粉檢測方法，是改進的愛爾蘭Megazyme抗性淀粉檢測試劑盒方法，提取步驟中增加了3處預處理，去除蛋白質(zhì)等更徹底，測定結(jié)果更準確；效率高；成本低，（詳見具體標準）。
（2）《高麥黃酮小麥籽粒中麥黃酮含量指標和檢測方法》（T/CI004-2022）
本標準規(guī)定了高麥黃酮小麥籽粒中游離態(tài)麥黃酮（tricin）和總麥黃酮2個重要成份的術(shù)語定義及檢驗方法、檢驗規(guī)則。高麥黃酮小麥也分為高游離態(tài)麥黃酮（tricin）和高總麥黃酮2個指標。高麥黃酮小麥的定義為：小麥生長發(fā)育過程自然產(chǎn)生和積累的游離態(tài)麥黃酮含量大于0.5mg/kg（含）或者總麥黃酮含量大于1mg/kg（含）的小麥品種（不含黑、紫、藍等彩色小麥）。標準規(guī)定的游離態(tài)麥黃酮的測定方法——液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法；總麥黃酮的測定方法——分光光度比色法（以蘆丁計）。兩類高麥黃酮小麥的定量值及檢測方法均參考國內(nèi)外有關(guān)研究結(jié)果及反復驗證制定的（詳見具體標準）。
（3）《低植酸小麥籽粒中植酸含量指標和檢測方法》（T/CI003-2022）
本標準規(guī)定了植酸及低植酸小麥的術(shù)語、定義及檢驗方法、檢驗規(guī)則。將低植酸小麥定義為 ：通過生長過程，自然產(chǎn)生和積累的植酸含量低于5 g/kg的小麥品種（系）。其確定依據(jù)是根據(jù)現(xiàn)有小麥品種中，特別是麥麩中植酸含量較高（9.6 ～22.2 g/kg）和我們創(chuàng)制的品種中可以獲得低于5g/kg的小麥品種（系）確定的。標準規(guī)定的植酸檢測方法為分光光度比色法，但對樣品提取、凈化過程進行了優(yōu)化，提高了檢測的準確性，方便易操作，更有利于育種家使用（詳見具體標準）。
高抗性淀粉、高麥黃酮和低植酸三種重要功能小麥團體標準的制定和頒布實施，是國內(nèi)外功能小麥研究的重要進展，對育種家培育新品種及國家審定功能性品種提供了依據(jù)，對滿足人民生活質(zhì)量和健康水平日益增長的需求，確保我國營養(yǎng)導向型農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展也具有重要意義。希望全國有興趣的種業(yè)同行、糧食和食品企業(yè)朋友，合作共贏于功能性品種培育及功能食品開發(fā)，使其盡快產(chǎn)業(yè)化、市場化，大眾餐桌化，為健康中國做出貢獻！
