杂交水稻,尤其是超级稻的营养价值和传统水稻比是否有所下降?

2014-11-28 | 作者: 落痕无声 | 标签: 超级稻

如果看栽培水稻的发展历史,最早的出现的应该是常规稻,从我们的祖先直到现在一直都有种植,而杂交稻是 20 世纪 80 年代初才发展起来,超级稻则是在 20 世纪末兴起的。

总的来说,需求是一个重要因素。是一个由质到量,再由量到质的过程。

当面包不够的时候,本能会选择更好吃的;而一旦有机会吃饱,开始不会在意是不是那么好吃;当没有饥饿的困扰后,便又会追求口味更好的。
但事情还没结束,对于消费者来说,好不好吃只有吃过才知道,在那之前如何说服消费者,于是外观色泽又会成为育种家追求的目标。
但是对于农民来说,如何在投入最少的情况获得最大的收益,考虑到肥料以及杀虫剂的投入,抗病,抗虫,肥料利用率高又会成为追逐的目标。
常规稻品种普遍产量不高,地域偏爱性较强,追求更好的口感和稻米品质是主要目标,在长期的栽培过程中形成的复杂群体,人工选择那些符合人们审美口味的常规品种。

而杂交稻的发展使得问题的中心转移到提高产量上来。杂交稻亲本选择是依据不同品种之间杂种优势配合力,这是育种家所追求的主要目标,早期的育种选择是随机的,尽可能多地挑选材料进行组合,挑选优势最大的组合。从 80 年代开始,20 年内单产量几乎增长了 50%,但是选用的亲本背景是相当混杂,造成杂交稻很多性状良莠不齐。因此才给人们留下了认为杂交稻品质很差的假象,这算是历史遗留下来的问题。

超级稻的提出恰好就是为了解决这些遗留的问题,目的是在进一步提高产量的同时,还要考虑品质和抗性等因素。当然这里面也有客观的因素,分子育种的兴起才使得超级稻的策略得以实现。不再是盲目地寻找和杂交,而是有目的地寻找控制这些优良性状的 QTL(数量性状位点),利用 MAS(分子标记辅助选择)将它们聚合在一起。但是这也是一个相当繁琐和耗费时间和精力的过程。因为每一次聚合需要一次杂交过程,同时还要控制背景不会改变。

最近还有一个绿色超级稻的概念,主要目标是少打农药,少施化肥,节水抗旱,优质高产。相比超级稻,需要更精确的育种设计。性状位点控制得越精细,就需要足够多的重组事件,简言之就是需要足够多的杂交次数和后代数量。譬如,我们的目标基因长度约为 2kb,假如在它临近 100kb 的范围内有其他有害的基因干扰,水稻一个 cM 大约 200kb,要将 100kb 外的基因选择掉,需要在这 100kb 内发生一次重组交换,这个概率是 0.5%。若是存在紧密连锁的情况,或是在着丝粒附近,重组概率会更低。这时候就需要转基因育种技术,靶向地导入目标基因,这也许将是未来育种的一个重要方向。

另外,杂交稻的改良中,很重要的一个就是品质改良,就是我们所谓的是否好看好吃。理论上杂交稻结实形成的是一个 F2 分离群体,即每一粒种子都是不同的,这也是品质改良中必须考虑的问题。所有与蒸煮品质相关的基因或染色体片段,在亲本的选育中都必须达到纯合,不然产生的稻米会出现性状分离。

营养品质改良 现在对稻米营养品质的提法和研究还比较粗放,一般认为稻米营养品质指蛋白质含量,而脂肪,维生素等也属于稻米营养品质研究的范围,但是研究比较少。

稻谷中蛋白质含量较低,一般在 8% 左右,但是氨基酸平衡相对较好,其中赖氨酸较丰富。
将蛋白质含量的提高作为提高稻米品质的结论或许有点偏颇,从食味的角度看,稻米蛋白质中的醇溶蛋白含量会对稻米食味产生负面影响,而谷蛋白,白蛋白和球蛋白则会增强食味。
蛋白质含量也是由许多微效 QTL 控制,主要是加性和母体加性效应。在杂交稻种子中,蛋白质含量同时受到母体和种子遗传效应的影响,但母体效应大于种子效应。但是也容易受到环境效应影响,遗传力较低,不稳定。
还有研究表明,产量与蛋白质含量呈负相关。
这些都是蛋白质含量改良中需要考虑的问题,至今关于水稻高蛋白的育种结果收效甚微。如何在保证产量,并且控制蛋白质总量的前提下,有效地提高赖氨酸的含量才是值得关注的。

另外,维生素的含量的改良最引人注目的就是 golden rice。

闲话一点,因为衡阳 golden rice 的新闻,政府的公信力再一次跌到谷底。这也许是这个事件产生的最坏的结果。golden rice 的发明者是苏黎世联邦理工学院的 Ingo Potrykus 教授,七月份来过我们这做过一场报告,非常精彩。他曾提到过,golden rice 的目标是无偿为贫困的人们提供帮助,让他们过得更好。他也多次提出免费提供给我们,但是一直没能实现。或许因为这个事件,引进 golden rice 也将越来越难以实现了。

来源:知乎日报

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