胡洪林,關濤,高偉政,李艷麗,張闊,王瑋
(1.黑龍江省農(nóng)墾科學院農(nóng)作物開發(fā)研究所,黑龍江佳木斯 154007;2.國家現(xiàn)代玉米產(chǎn)業(yè)體系佳木斯綜合試驗站,黑龍江佳木斯 154007;3.鐵嶺市農(nóng)業(yè)科學院,遼寧鐵嶺 112001)
鮮食玉米是指在乳熟期采摘果穗,供鮮食或保鮮加工的各類型玉米,主要包括甜玉米和糯玉米(包括甜加糯玉米)。鮮食玉米風味獨特,適口性好,“糧蔬果”三位一體,是理想的天然全谷物食品,除含碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪、膳食纖維等一般營養(yǎng)外,還富含葉酸、維生素C、維生素E、鋅、鐵及多酚類生物活性物質(zhì)等。經(jīng)常食用鮮食玉米有降血壓血脂、調(diào)節(jié)腸道菌群、防便秘、保護視力等功效[1-2]。隨著產(chǎn)業(yè)升級、終端消費市場細分,消費者對食品營養(yǎng)更加注重,鮮食玉米市場需求越來越大,對鮮食玉米的品質(zhì)要求也越來越高。制定滿足市場需求的選育目標,進而通過常規(guī)育種與生物技術結合選育出滿足市場需求的品種是鮮食玉米產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展的基礎和保障。該文結合多年選育實踐,從產(chǎn)量、品質(zhì)、耐(抗)逆性、熟期和其他易被忽略的方面進行重點闡釋,總結鮮食玉米選育細節(jié)和目標,為推進鮮食玉米種質(zhì)資源創(chuàng)新、選育符合市場需求的雜交種提供參考。
鮮食玉米產(chǎn)量根據(jù)市場需求可按重量或穗數(shù)出售,產(chǎn)量選育目標需符合市場需求。按重量計價出售,在保證一定單穗重量前提下提高單位面積鮮穗重量,按重量計價的鮮穗中有帶苞葉出售的情況,此時苞葉和穗軸偏重的品種可能就更具產(chǎn)量優(yōu)勢;按穗數(shù)計價出售,產(chǎn)量要求為提高單位面積商品穗數(shù),耐密植、中等穗、穗勻的品種就更具產(chǎn)量優(yōu)勢,穗長以15~20 cm 為宜。
鮮食玉米直接供給餐桌,品質(zhì)好是最基本的要求,其次平衡產(chǎn)量、抗性、熟期等指標。果皮、適宜采收期持續(xù)時間和延遲加工能力等是影響鮮食玉米品質(zhì)的重要因素。
鮮食玉米果皮直接影響柔嫩性和皮渣感,從而對食味品質(zhì)產(chǎn)生較大影響,是影響鮮食玉米口感的最重要因素。具有優(yōu)異食味品質(zhì)的鮮食玉米食用時無皮感、無渣、柔嫩細膩,反之品質(zhì)差的則皮渣感強、皮厚硬,甚至難以咀嚼。玉米果皮由來自子房壁形成的果皮和珠被發(fā)育而來的種皮結合而形成,果皮的厚度大約為30~150 μm,果皮細胞層數(shù)一般為4~30 層[3]。果皮厚度是影響口感的重要因素之一,但與果皮柔嫩性并不必然存在相關性,柔嫩性還受其他性狀影響。果皮性狀包含了果皮細胞層數(shù)、細胞排列緊密程度、細胞壁木質(zhì)化程度、纖維素含量、淀粉含量、蛋白質(zhì)含量等,這些果皮性狀就決定了果皮的食味品質(zhì)[4-5]。而果皮性狀是多基因控制的數(shù)量性狀,測定技術缺乏、測定難度大而且還會影響其他農(nóng)藝性狀,是鮮食玉米選育的難點。需平衡玉米果皮和其他農(nóng)藝性狀的關系,在對其他農(nóng)藝性狀不造成明顯傷害的前提下,同時考慮品種的銷售加工方式,選育果皮品質(zhì)適宜的品種。
果皮中淀粉、可溶性膳食纖維等成分含量不同,熟食會不同程度降低果皮的厚度及韌性,熟穗果皮測試時會放大遺傳方差,利于選擇。因此果皮品質(zhì)鑒定要在鮮食玉米的正常食用狀態(tài)下進行,如糯玉米要測試熟穗而不是生穗。鑒于果皮生食與熟食口感存在差異及雜交種果皮有低親、中親遺傳優(yōu)勢,可將雜交種果皮柔嫩、皮渣感低而親本尤其是母本生穗果皮厚度及韌性適中作為選育目標,這樣可以兼顧雜交種的口感和種子果皮不易損傷破裂的目標。
適宜采收期持續(xù)時間長、延遲加工能力強是出于鮮穗保鮮、延長鮮穗采收的需要,對采收后直接鮮食或加工都有非常重要的意義,也有利于鮮穗采后的秸稈持綠,增加秸稈的飼用價值。這與普通玉米選育中要求籽粒脫水快相反,在鮮食玉米選育中應引起注意。為達到適宜采收期長的目標,要求鮮食玉米灌漿前期(R1~R3 期)灌漿速率快。而中期(R3~R4 期)慢、持續(xù)時間長、脫水慢、可溶性糖含量適宜,這樣熟期偏早且適宜采收期長,這一目標可能很難完成,但至少要做到中期(R3~R4 期)灌漿期長、脫水慢。墾粘189 就是按此目標選育的白色糯玉米組合,結合果皮等優(yōu)良性狀,該組合適宜采收期長達7 d。
鮮食玉米從采收到加工,食味品質(zhì)會隨溫度、時間增加而下降,采收后貯存溫度≥20℃、貯存時間≥18 h,品質(zhì)無明顯下降為佳,即蒸煮評分下降不超過10%,同時總分不低于80 分(滿分100 分)。墾甜糯19A 就是按此目標選育的黃白雙色甜加糯玉米組合,該組合鮮果穗采摘后貯存在溫度15℃~18℃、濕度75%~85%條件下28 h 后蒸煮,品質(zhì)無明顯降低。
鮮食玉米為了提早上市,需在春季促早播種。冷涼地區(qū)易發(fā)生芽苗期低溫冷害,造成種子發(fā)芽率低、絲黑穗病等土傳病害發(fā)病率高、成苗率低、苗大小不一致等情況。發(fā)芽期、苗期耐寒能力和對土傳病害的抗性是冷涼地區(qū)早播品種必備的特性,否則會造成成苗率低、苗不整齊,降低鮮食玉米產(chǎn)量、增加采收加工成本,進而影響品質(zhì)。
為延長鮮食玉米上市銷售或者加工時間,需進行晚播以延遲收獲時間,但低溫降低光合速率,光合產(chǎn)物積累少,籽粒建成受到抑制,連續(xù)3~7 d 日均氣溫低于10℃~14℃或者1 次輕霜,都會抑制物質(zhì)轉(zhuǎn)運水平,也可能會誘導黑層提前出現(xiàn),導致玉米灌漿提前終止、干物質(zhì)積累降低、果皮韌性增加,影響鮮食玉米品質(zhì),所以乳熟期(R3~R4 期)耐低溫和耐輕霜能力是冷涼地區(qū)鮮食玉米重要的選育目標。如墾粘181,乳熟期耐低溫能力強,輕霜后品質(zhì)無明顯下降。
組配糯玉米單交種時雙親中食味品質(zhì)更好的作母本,選育出的單交種食味品質(zhì)相對更好,正交或反交也要考慮制種產(chǎn)量問題。雙親熟期或灌漿脫水速率有差異,這樣配制的單交種后代果穗上的籽粒灌漿脫水速率會有差異,易達到糯香與甜軟的品質(zhì)目標。如墾粘182,糯香甜軟,食味品質(zhì)好。
甜加糯玉米是糯玉米中的一種特殊類型,同一果穗上既有甜粒又有糯粒,現(xiàn)有審定品種以糯?!锰鹆?∶1(籽粒表現(xiàn)型)居多,也是目前市場認可度最高的甜加糯類型。甜加糯玉米雙親是不同類型基因突變體,母本、父本的選育目標差異較大,母本選育目標為糯質(zhì),比父本熟期早,灌漿前期(R1~R3 期)灌漿速率快而中期(R3~R4期)慢,糯性好、香味足、籽粒中等大小、穗粒數(shù)多、硬粒、種子芽勢強、對常用除草劑不敏感;父本選育目標為甜糯雙隱,比母本熟期晚,甜度高且持續(xù)時間長、無異味、粒深、粒大、種子芽率好、抗性好。這樣配制的組合后代穗上糯粒灌漿速率稍快、雙隱粒灌漿速率稍慢,可兼顧糯性與甜度。如墾甜糯18A,外觀品質(zhì)好,糯性優(yōu),甜度高,風味佳,抗倒耐逆,商品穗率高。
保證食味品質(zhì)的同時,突出品種的多元化特色,能提高鮮食玉米附加值,增強競爭力,以鮮明特點吸引不同消費群體,是滿足多元化細分市場需求的重要目標。提高品種對微量元素如硒、鋅等元素的吸收積累能力,阻隔對人體有害的元素如鎘元素;引入優(yōu)質(zhì)蛋白基因、注重賴氨酸和色氨酸含量的選擇;進行葉酸、核黃素強化研究,挖掘高葉酸、核黃素玉米種質(zhì)資源并選育品種;改善高花青素品種的食味品質(zhì)及抗性;不同果皮、糊粉層、胚乳顏色疊加后雜交創(chuàng)制不同花色品種;不同基因突變體聚合后(雙隱、三隱、四隱)雜交創(chuàng)制不同籽粒表現(xiàn)型品種。選育優(yōu)質(zhì)蛋白、氨基酸、類胡蘿卜素、花青素、葉酸、核黃素、維生素E、硒、鐵、鋅等營養(yǎng)中有多種物質(zhì)含量較高,在保證食味品質(zhì)前提下,開發(fā)產(chǎn)量高、適應性廣、花色類型多樣的多性狀聚合營養(yǎng)保健功能型玉米品種是鮮食玉米選育的重要目標[6-9]。
中國鮮食玉米加工以速凍和高溫滅菌真空包裝為主,這兩種加工方式都要求苞葉軟、口松,利于機械或人工扒皮,但要注意不是要求苞葉薄、層數(shù)少,此類型通常延遲加工能力差,用機械扒皮的生穗果皮厚度及韌性應適中,過于柔嫩的果穗破損率高還會降低作業(yè)效率。
速凍加工雖能較大程度地保持新鮮玉米原有的色澤、質(zhì)地、口感及其獨特的香味和營養(yǎng)價值,但隨著消費者對食味品質(zhì)要求的提升,品種選育目標也要相應提高,即要求加工后原有品質(zhì)保持能力好,無凍味,加工后耐貯性好。如墾粘189,速凍加工包裝后在-18℃下貯存,1 年內(nèi)品質(zhì)與鮮穗無差異,2 年內(nèi)品質(zhì)也較好。
高溫滅菌真空包裝雖降低了倉儲運輸成本,但由于加工工藝及倉儲運輸?shù)挠绊?,使其相對于速凍加工不易保持原有品質(zhì),這就對品種選育目標有更高要求,即要求加工后原有品質(zhì)保持能力強,加工后耐貯性強,尤其注重減輕非酶褐變等引起的色澤、風味氣味、甜度變劣。穗細長、穗軸軟或中空更易滅菌,可縮短滅菌時間,容易保持玉米原有品質(zhì),但穗軸軟或中空可能會犧牲部分延遲加工能力及產(chǎn)量。由于淀粉糊化特性的影響,有些品種高溫滅菌后會暫時出現(xiàn)胚乳過軟、口感不好的現(xiàn)象,但其抗老化、耐貯存,存放后隨著淀粉老化口感會在1~2 個月后恢復正常。淀粉糊化時有較高的糊化溫度、峰值粘度、崩解值、回復值,細長穗、穗軸中空的性狀更利于滅菌時保持原有品質(zhì)及加工后更耐貯。滅菌時的高溫高壓對果穗的軟化作用更強,所以品種選育對果皮及柔嫩度可適當降低要求。
品種選育要有突出優(yōu)點,柔嫩度、香味、糯性、甜度、外觀、適宜采收期持續(xù)時間、產(chǎn)量、延遲加工能力、加工后原有品質(zhì)保持和耐貯性。品種至少具備上述優(yōu)點中的3 個(食味品質(zhì)必須有突出優(yōu)點)且無明顯短板,才能做到產(chǎn)品有賣點,品種有市場。選育目標要平衡產(chǎn)量、品質(zhì)、耐(抗)逆性和熟期,根據(jù)用途、種植區(qū)域選育和種植品種,結合適當?shù)脑耘喙芾怼⒉墒占庸べA存工序,品種的潛力才能較好地發(fā)揮出來。需遵循效率優(yōu)先的原則設計精巧的實施路線,挖掘優(yōu)異的種質(zhì)資源,采用常規(guī)育種與生物技術高效融合的方法,結合選系低中高世代材料、雜交種的品質(zhì)分析品嘗,這是持續(xù)選育特色自交系和具有突破性、適合產(chǎn)業(yè)需求的雜交種的有效途徑。