作物品質(zhì)改良與“大食物觀”

劉巧泉

（揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院 植物功能基因組學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省作物基因組學(xué)和分子育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，揚(yáng)州 225009）

2022年全國兩會期間，習(xí)近平總書記在參加政協(xié)農(nóng)業(yè)界、社會福利和社會保障界委員聯(lián)組會時強(qiáng)調(diào)，“要樹立大食物觀，從更好滿足人民美好生活需要出發(fā)，掌握人民群眾食物結(jié)構(gòu)變化趨勢”。從“糧食”到“食物”再到“大食物觀”，進(jìn)入新時代以來，總書記精準(zhǔn)研判我國社會主要矛盾的變化，高度重視百姓吃什么、吃得怎么樣，也使我們應(yīng)對糧食安全問題有了更寬廣的視野。當(dāng)前我國已開啟全面建成社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國新征程，城鎮(zhèn)化加快、居民生活水平不斷提高和人口老齡化等因素，必將帶動我國食物消費(fèi)結(jié)構(gòu)持續(xù)轉(zhuǎn)變升級，多元、營養(yǎng)、健康已成為食物消費(fèi)的基本要求。順應(yīng)人民群眾食物結(jié)構(gòu)變化趨勢，讓老百姓吃得更好、吃得更健康，正是樹立“大食物觀”的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。“大食物觀”充分體現(xiàn)新發(fā)展理念，要因地制宜，全方位、多途徑開發(fā)食物資源，提升食物品質(zhì)。

“大食物觀”，基礎(chǔ)是糧食?！爸袊?4億人口，每天一張嘴，就要消耗70萬噸糧、9.8萬噸油、192萬噸菜和23萬噸肉”，今年全國兩會上，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部部長唐仁健給大家算了這樣一筆賬。必須把確保重要農(nóng)產(chǎn)品特別是糧食供給作為首要任務(wù)。這一基本國情對主要農(nóng)作物品種改良提出了一個基本要求，即以高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)保證糧食供給，以優(yōu)質(zhì)保證營養(yǎng)健康和個性化需求。高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)歷來是作物遺傳改良的最主要目標(biāo)。我國主要農(nóng)作物如水稻和小麥等口糧的生產(chǎn)水平較高，但是總體上看，其品質(zhì)尤其是口感、營養(yǎng)與功能品質(zhì)在滿足大眾要求和社會需求上仍需持續(xù)提升。

品質(zhì)是農(nóng)作物最重要的經(jīng)濟(jì)性狀，品質(zhì)的優(yōu)劣決定了農(nóng)產(chǎn)品的應(yīng)用價值和市場競爭力、居民的消費(fèi)體驗(yàn)和營養(yǎng)健康。作物品質(zhì)屬典型的復(fù)雜性狀，包括外觀品質(zhì)（形狀、顏色、大小、缺陷等）、貯藏與加工品質(zhì)（研磨、提取、貯藏、陳化等）、蒸煮食味與風(fēng)味品質(zhì)（烹飪特性、色澤、香氣、口感、風(fēng)味等）及營養(yǎng)品質(zhì)（淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、必需賴氨酸及其它營養(yǎng)成分等）。根據(jù)作物最終用途與加工產(chǎn)品不同，對其品質(zhì)需求、評價指標(biāo)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同。例如以收獲籽粒為主的水稻、小麥、玉米、大豆等重要糧食作物因食用和加工方式不同，被關(guān)注的品質(zhì)性狀也有很大差異，除了共性的營養(yǎng)、功能和儲藏品質(zhì)外，還包括小麥加工品質(zhì)、稻米外觀品質(zhì)和米飯食味品質(zhì)等。

作物生長于大自然，其品質(zhì)主要受品種遺傳控制，但多數(shù)品質(zhì)性狀對環(huán)境敏感，極易受溫度、水、肥和光照等影響。從遺傳上看，作物品質(zhì)是受多基因控制的復(fù)雜性狀，涉及基因與基因、基因與環(huán)境間的互作以及表觀遺傳因子的調(diào)控。因此，利用多學(xué)科手段解析品質(zhì)復(fù)雜性狀的遺傳變異、調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、協(xié)同機(jī)制和環(huán)境響應(yīng)規(guī)律，揭示這些復(fù)雜性狀形成的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，是實(shí)現(xiàn)主要農(nóng)作物品種優(yōu)質(zhì)設(shè)計(jì)理論與技術(shù)突破的關(guān)鍵。進(jìn)入新世紀(jì)以來，國內(nèi)外在作物品質(zhì)相關(guān)的優(yōu)異種質(zhì)篩選及重要基因克隆和分子生物學(xué)研究領(lǐng)域取得了長足的進(jìn)展，其中我國科學(xué)家獲得了一系列原創(chuàng)性、高水平的研究成果。這些優(yōu)異種質(zhì)和基因資源的發(fā)掘及分子機(jī)制的解析為作物品質(zhì)改良的跨越式發(fā)展提供了重要支撐。

品質(zhì)性狀大多摸不著、看不見，只能靠理化測定、加工測試、甚至品嘗鑒定，因此傳統(tǒng)的品質(zhì)遺傳改良相對于產(chǎn)量和抗性等要慢得多、復(fù)雜得多。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基因組學(xué)、代謝組學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)等學(xué)科的興起，催生了分子育種技術(shù)的變革。高通量測序技術(shù)實(shí)現(xiàn)了種質(zhì)資源和育種材料基因型的快速精準(zhǔn)鑒定，以全基因組選擇和基因組編輯為代表的前沿技術(shù)正推動著傳統(tǒng)育種技術(shù)的改造升級，推動了優(yōu)質(zhì)品種的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)。分子標(biāo)記輔助選育、轉(zhuǎn)基因、基因組編輯等現(xiàn)代生物技術(shù)及合成生物學(xué)的發(fā)展為高效快速改良品質(zhì)提供了新的途徑和方法，實(shí)現(xiàn)了由表型選擇到基因型選擇的變革，大大縮短了選育周期。

在此背景下，《生物技術(shù)通報》邀請國內(nèi)從事作物品質(zhì)遺傳改良研究領(lǐng)域的專家學(xué)者，就本領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，撰寫綜述5篇和研究論文6篇，形成了本專題。5篇綜述就水稻品質(zhì)遺傳育種［1］及鋅吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和累積［2］，禾谷類作物高直鏈淀粉含量種質(zhì)創(chuàng)新與利用［3］，馬鈴薯塊莖形成的生理生化和分子機(jī)制［4］，KASP標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用［5］等領(lǐng)域進(jìn)行了較為全面的總結(jié)，并提出了深入研究的建議和展望。6 篇研究論文分別就玉米［6］、白菜［7］、甘蔗［8］、油菜［9-10］和馬鈴薯［11］等作物品質(zhì)及與品質(zhì)相關(guān)的株型、抗逆和育性等內(nèi)容作了相關(guān)研究結(jié)果的分享。

值此專題出版之際，謹(jǐn)向提供稿件的各位同行及審稿專家致謝；向《生物技術(shù)通報》編輯部致謝，感謝該刊及編輯部同志為我國作物品質(zhì)遺傳育種研究成果展示和交流提供了良好的平臺。