雜交水稻,尤其是超級稻的營養價值和傳統水稻比是否有所下降?

能量獲取相當,產量卻翻幾番,個人感覺吃起來更容易餓。又如產量與口感往往難以兼得


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如果看栽培水稻的發展歷史,最早的出現的應該是常規稻,從我們的祖先直到現在一直都有種植,而雜交稻是20世紀80年代初才發展起來,超級稻則是在20世紀末興起的。

總的來說,需求是一個重要因素。是一個由質到量,再由量到質的過程。

  • 當麵包不夠的時候,本能會選擇更好吃的;而一旦有機會吃飽,開始不會在意是不是那麼好吃;當沒有飢餓的困擾後,便又會追求口味更好的。
  • 但事情還沒結束,對於消費者來說,好不好吃只有吃過才知道,在那之前如何說服消費者,於是外觀色澤又會成為育種家追求的目標。
  • 但是對於農民來說,如何在投入最少的情況獲得最大的收益,考慮到肥料以及殺蟲劑的投入,抗病,抗蟲,肥料利用率高又會成為追逐的目標。

常規稻品種普遍產量不高,地域偏愛性較強,追求更好的口感和稻米品質是主要目標,在長期的栽培過程中形成的複雜群體,人工選擇那些符合人們審美口味的常規品種。

而雜交稻的發展使得問題的中心轉移到提高產量上來。雜交稻親本選擇是依據不同品種之間雜種優勢配合力,這是育種家所追求的主要目標,早期的育種選擇是隨機的,儘可能多的挑選材料進行組合,挑選優勢最大的組合。從80年代開始,20年內單產量幾乎增長了50%,但是選用的親本背景是相當混雜,造成雜交稻很多性狀良莠不齊。因此才給人們留下了認為雜交稻品質很差的假象,這算是歷史遺留下來的問題。

超級稻的提出恰好就是為了解決這些遺留的問題,目的是在進一步提高產量的同時,還要考慮品質和抗性等因素。當然這裡面也有客觀的因素,分子育種的興起才使得超級稻的策略得以實現。不再是盲目地尋找和雜交,而是有目的尋找控制這些優良性狀的QTL(數量性狀位點)(http://en.wikipedia.org/wiki/Quantitative_trait_locus),利用MAS(分子標記輔助選擇)(http://en.wikipedia.org/wiki/Marker_assisted_selection)將它們聚合在一起。但是這也是一個相當繁瑣和耗費時間和精力的過程。因為每一次聚合需要一次雜交過程,同時還要控制背景不會改變。

最近還有一個綠色超級稻的概念(http://www.pnas.org/content/104/42/16402.long),主要目標是少打農藥,少施化肥,節水抗旱,優質高產。相比超級稻,需要更精確的育種設計。性狀位點控制的越精細,就需要的足夠多的重組事件,簡言之就是需要足夠多的雜交次數和後代數量。譬如,我們的目標基因長度約為2kb,假如在它臨近100kb的範圍內有其他有害的基因干擾,水稻一個cM大約200kb,要將100kb外的基因選擇掉,需要在這100kb內發生一次重組交換,這個概率是0.5%。若是存在緊密連鎖的情況,或是在著絲粒附近,重組概率會更低。這時候就需要轉基因育種技術,靶向地導入目標基因,這也許將是未來育種的一個重要方向。

另外,雜交稻的改良中,很重要的一個就是品質改良,就是我們所謂的是否好看好吃。理論上雜交稻結實形成的是一個F2分離群體,即每一粒種子都是不同的,這也是品質改良中必須考慮的問題。所有與蒸煮品質相關的基因或染色體片段,在親本的選育中都必須達到純合,不然產生的稻米會出現性狀分離。

營養品質改良 現在對稻米營養品質的提法和研究還比較粗放,一般認為稻米營養品質指蛋白質含量,而脂肪,維生素等也屬於稻米營養品質研究的範圍,但是研究比較少。

  • 稻穀中蛋白質含量較低,一般在 8%左右,但是氨基酸平衡相對較好,其中賴氨酸較豐富。
  • 將蛋白質含量的提高作為提高稻米品質的結論或許有點偏頗,從食味的角度看,稻米蛋白質中的醇溶蛋白含量會對稻米食味產生負面影響,而谷蛋白,白蛋白和球蛋白則會增強食味。
  • 蛋白質含量也是由許多微效QTL控制,主要是加性和母體加性效應。在雜交稻種子中,蛋白質含量同時受到母體和種子遺傳效應的影響,但母體效應大於種子效應。但是也容易受到環境效應影響,遺傳力較低,不穩定。
  • 還有研究表明,產量與蛋白質含量呈負相關。

這些都是蛋白質含量改良中需要考慮的問題,至今關於水稻高蛋白的育種結果收效甚微。如何在保證產量,並且控制蛋白質總量的前提下,有效地提高賴氨酸的含量才是值得關注的

另外,維生素的含量的改良最引人注目的就是golden rice(http://en.wikipedia.org/wiki/Golden_rice)
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閑話一點,最近因為衡陽golden rice 的新聞,政府的公信力再一次跌到谷底。這也許是這個事件產生的最壞的結果。golden rice的發明者是蘇黎世聯邦理工學院的Ingo Potrykus教授,七月份來過我們這做過一場報告,非常精彩。他曾提到過,golden rice的目標是無償為貧困的人們提供幫助,讓他們過的更好。他也多次提出免費提供給我們,但是一直沒能實現。或許因為這個事件,引進golden rice也將越來越難以實現了。


現在在從事水稻新品種選育工作的科研人員十分的多,尤其是從事雜交水稻新品種選育的人占水稻新品種選育人員比例的絕大多數,而水稻新品種的審定除了產量這個關鍵性一票否決因子外,還有米質、抗性等要素,其中米質裡面就有營養價值相關的考核因子,所以大家不必擔心超級稻高產對營養價值的影響。相反,人們在栽培超級稻時某些操作若不按國家要求來進行,倒有可能引起米質下降,甚至超出安全農產品的標準範圍。象噴施被禁止施用的農藥、過量施用化肥和激素、澆灌的水中含有污染物、選擇的耕地污染物超標等。


農科生開答,謂之雜交,就是各取母本與母本優良之處,控制得好(多輪雜交自交回交等等專業知識不一一贅述)可以接近完美地質與量同提高,要知道以前的蘋果有多小多澀。雜交本來就是進化必經之路,而我們人為的雜交干預只是將其儘可能向我們理想靠近,我們不需要小麥長得太高,葉片太多,都可以通過雜交將產生這些組織的能量轉為種子能量的儲蓄(即大米口感更豐腴)


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