作物品質改良與“大食物觀”

劉巧泉

（揚州大學農學院 植物功能基因組學教育部重點實驗室/江蘇省作物基因組學和分子育種重點實驗室，揚州 225009）

2022年全國兩會期間，習近平總書記在參加政協農業界、社會福利和社會保障界委員聯組會時強調，“要樹立大食物觀，從更好滿足人民美好生活需要出發，掌握人民群眾食物結構變化趨勢”。從“糧食”到“食物”再到“大食物觀”，進入新時代以來，總書記精準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，也使我們應對糧食安全問題有了更寬廣的視野。當前我國已開啟全面建成社會主義現代化強國新征程，城鎮化加快、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結構持續轉變升級，多元、營養、健康已成為食物消費的基本要求。順應人民群眾食物結構變化趨勢，讓老百姓吃得更好、吃得更健康，正是樹立“大食物觀”的出發點和落腳點。“大食物觀”充分體現新發展理念，要因地制宜，全方位、多途徑開發食物資源，提升食物品質。

“大食物觀”，基礎是糧食?！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，農業農村部部長唐仁健給大家算了這樣一筆賬。必須把確保重要農產品特別是糧食供給作為首要任務。這一基本國情對主要農作物品種改良提出了一個基本要求，即以高產穩產保證糧食供給，以優質保證營養健康和個性化需求。高產與優質歷來是作物遺傳改良的最主要目標。我國主要農作物如水稻和小麥等口糧的生產水平較高，但是總體上看，其品質尤其是口感、營養與功能品質在滿足大眾要求和社會需求上仍需持續提升。

品質是農作物最重要的經濟性狀，品質的優劣決定了農產品的應用價值和市場競爭力、居民的消費體驗和營養健康。作物品質屬典型的復雜性狀，包括外觀品質（形狀、顏色、大小、缺陷等）、貯藏與加工品質（研磨、提取、貯藏、陳化等）、蒸煮食味與風味品質（烹飪特性、色澤、香氣、口感、風味等）及營養品質（淀粉、蛋白質、脂肪、糖類、必需賴氨酸及其它營養成分等）。根據作物最終用途與加工產品不同，對其品質需求、評價指標和相關標準也不盡相同。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，被關注的品質性狀也有很大差異，除了共性的營養、功能和儲藏品質外，還包括小麥加工品質、稻米外觀品質和米飯食味品質等。

作物生長于大自然，其品質主要受品種遺傳控制，但多數品質性狀對環境敏感，極易受溫度、水、肥和光照等影響。從遺傳上看，作物品質是受多基因控制的復雜性狀，涉及基因與基因、基因與環境間的互作以及表觀遺傳因子的調控。因此，利用多學科手段解析品質復雜性狀的遺傳變異、調控網絡、協同機制和環境響應規律，揭示這些復雜性狀形成的分子調控網絡，是實現主要農作物品種優質設計理論與技術突破的關鍵。進入新世紀以來，國內外在作物品質相關的優異種質篩選及重要基因克隆和分子生物學研究領域取得了長足的進展，其中我國科學家獲得了一系列原創性、高水平的研究成果。這些優異種質和基因資源的發掘及分子機制的解析為作物品質改良的跨越式發展提供了重要支撐。

品質性狀大多摸不著、看不見，只能靠理化測定、加工測試、甚至品嘗鑒定，因此傳統的品質遺傳改良相對于產量和抗性等要慢得多、復雜得多。隨著分子生物學技術的發展，基因組學、代謝組學、系統生物學等學科的興起，催生了分子育種技術的變革。高通量測序技術實現了種質資源和育種材料基因型的快速精準鑒定，以全基因組選擇和基因組編輯為代表的前沿技術正推動著傳統育種技術的改造升級，推動了優質品種的精準設計。分子標記輔助選育、轉基因、基因組編輯等現代生物技術及合成生物學的發展為高效快速改良品質提供了新的途徑和方法，實現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，《生物技術通報》邀請國內從事作物品質遺傳改良研究領域的專家學者，就本領域的最新研究進展，撰寫綜述5篇和研究論文6篇，形成了本專題。5篇綜述就水稻品質遺傳育種［1］及鋅吸收、轉運和累積［2］，禾谷類作物高直鏈淀粉含量種質創新與利用［3］，馬鈴薯塊莖形成的生理生化和分子機制［4］，KASP標記技術的應用［5］等領域進行了較為全面的總結，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］等作物品質及與品質相關的株型、抗逆和育性等內容作了相關研究結果的分享。

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