4月11日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)張啟發(fā)院士和國(guó)際水稻研究所Jauhar Ali研究員，聯(lián)合國(guó)際糧食政策研究所Howarth Bouis研究員、中國(guó)水稻研究所胡培松院士、美國(guó)加尼福利亞大學(xué)戴維斯分校Gurdev Khush院士、崖州灣國(guó)家實(shí)驗(yàn)室李家洋院士、上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心羅利軍研究員、國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院譚斌研究員、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所萬(wàn)建民院士、哈佛大學(xué)Walter Willett教授、美國(guó)亞利桑那大學(xué)Rod Wing教授，以及華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻團(tuán)隊(duì)熊立仲教授、余四斌教授、陳浩教授、李一博教授和歐陽(yáng)亦聃教授，在Science Bulletin上發(fā)表了題為“Developing Green Nutritious Super Rice for a healthy Anthropocene”的展望論文，對(duì)水稻育種和稻米產(chǎn)業(yè)的使命和前景提出了新的倡議。

該文以近二十年綠色超級(jí)稻（少打農(nóng)藥、少施化肥、節(jié)水抗旱、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)）實(shí)踐為基礎(chǔ)，提出培育綠色營(yíng)養(yǎng)超級(jí)稻，改變根深蒂固“精米為主食”的千年習(xí)俗，讓主食擔(dān)負(fù)起提高人民營(yíng)養(yǎng)健康水平的使命。該文概述了綠色營(yíng)養(yǎng)超級(jí)稻的概念、目標(biāo)及意義，并提出以全谷黑米為基本型培育綠色營(yíng)養(yǎng)超級(jí)稻的技術(shù)策略。

水稻作為全球一半以上人口的主要糧食作物，對(duì)保障全球糧食安全具有重大意義。數(shù)千年來(lái)，稻米主要為人類提供能量，而稻米的生產(chǎn)，尤其是近幾十年來(lái)的生產(chǎn)方式，導(dǎo)致了資源環(huán)境的代價(jià)沉重。

綠色超級(jí)稻的培育最初針對(duì)中國(guó)水稻生產(chǎn)中這一嚴(yán)峻問題。中國(guó)的水稻年產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的30%。長(zhǎng)期以來(lái)，中國(guó)以僅約8%的耕地養(yǎng)活了世界20%-22%的人口，但消耗了全球35%以上的農(nóng)藥和化肥。為緩解這一矛盾，中國(guó)科學(xué)家于本世紀(jì)初提出了綠色超級(jí)稻（Green Super Rice, GSR）的構(gòu)想。綠色超級(jí)稻具有產(chǎn)量潛力高、抗病蟲害、耐非生物脅迫（如干旱、高低溫等），以及水分養(yǎng)分高效利用的特點(diǎn)，這些性狀的改良可以通過基因組選擇技術(shù)從水稻種質(zhì)資源中引入目標(biāo)基因而實(shí)現(xiàn)。

自古以來(lái)，水稻是以淀粉胚乳為食物來(lái)源的主糧，以其低成本為人類提供了大部分能量。隨著近幾十年來(lái)世界許多地區(qū)（尤其是中國(guó)）的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)口感美味的追求使稻米加工愈發(fā)精細(xì)，而全谷物消費(fèi)量愈發(fā)降低。在中國(guó)，飲食相關(guān)的心血管疾病死亡率和癌癥死亡率包括DALY（disability-adjusted life-year）全球最高。

禾本科的全谷物由果皮、種皮、糊粉層、胚和胚乳組成，而精加工的谷物（如精白米）僅保留了胚乳部分。根據(jù)多項(xiàng)大規(guī)模研究，全谷物攝入與降低多種疾病引起的全因死亡率和特定病因死亡率風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，包括癌癥、心血管疾病、冠心病、中風(fēng)、糖尿病、呼吸系統(tǒng)疾病、感染性疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病；據(jù)估計(jì)，足量全谷物攝入可降低罹患各種疾病和疾病導(dǎo)致的死亡風(fēng)險(xiǎn)30%以上。這是因?yàn)槿任飻z入不足或精制谷物攝入過多會(huì)引發(fā)胰島素抵抗，而胰島素抵抗與幾乎所有非傳染性疾病高度相關(guān)。

有色稻米，尤其是全谷黑米，富含多種營(yíng)養(yǎng)成分，包括蛋白質(zhì)、膳食纖維、必需脂肪酸、維生素、礦物質(zhì)及多種生物活性成分。黑米果皮和種皮中合成的花青素具有促進(jìn)健康和延長(zhǎng)壽命的多重效應(yīng)。近期一項(xiàng)關(guān)于全谷黑米、全谷白米及精白米的營(yíng)養(yǎng)組學(xué)研究表明，全谷黑米能夠?yàn)槿祟惤】堤峁┤媲邑S富的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。

科學(xué)家已經(jīng)開始了將黑米推廣為營(yíng)養(yǎng)主食的行動(dòng)。針對(duì)當(dāng)前黑米普遍存在烹煮難、口感欠佳等問題，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的育種團(tuán)隊(duì)最近培育出一款全谷黑米新品種“華墨香3號(hào)”，做米飯食味特佳，全谷營(yíng)養(yǎng)豐富且均衡，產(chǎn)量視生產(chǎn)條件在5.5至11噸/公頃之間。該品種可回應(yīng)消費(fèi)者對(duì)能量和營(yíng)養(yǎng)健康的需求，被賦予“米飯型全谷黑米”的新理念。這類水稻品種的推出為人類解鎖黑米的營(yíng)養(yǎng)寶藏提供了重要契機(jī)。

為滿足未來(lái)水稻產(chǎn)業(yè)和人類健康的需求，該文發(fā)出培育綠色營(yíng)養(yǎng)超級(jí)稻（GNSR, Green Nutritious Super Rice）的倡議，從而為地球創(chuàng)造更美好的未來(lái)。為實(shí)現(xiàn)這一愿景，綠色營(yíng)養(yǎng)超級(jí)稻應(yīng)具備以下特征：高產(chǎn)且穩(wěn)產(chǎn)；綠色農(nóng)業(yè)性狀，包括對(duì)生物和非生物脅迫的抗性，以及其他有助于資源節(jié)約、環(huán)境友好的特性；全谷物，尤其是果皮種皮積累花青素的全谷黑米。以全谷黑米作為營(yíng)養(yǎng)健康主食替代目前僅只包含胚乳的精白米，為人類提供齊全平衡的營(yíng)養(yǎng)素（全營(yíng)養(yǎng)），對(duì)促進(jìn)人類健康發(fā)揮全功能。

倡議提出了綠色營(yíng)養(yǎng)超級(jí)稻的基因組育種的技術(shù)策略。綠色營(yíng)養(yǎng)超級(jí)稻育種的第一步是水稻品種目標(biāo)性狀的基因組設(shè)計(jì)。針對(duì)特定稻作區(qū)，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下幾個(gè)內(nèi)容：環(huán)境適應(yīng)性與開花時(shí)間；產(chǎn)量水平及其相關(guān)農(nóng)藝性狀；生物和非生物脅迫的抗性；以及全谷物營(yíng)養(yǎng)成分。育種計(jì)劃的設(shè)計(jì)還需考慮核心親本及特定性狀供體的選擇；還應(yīng)列出與育種計(jì)劃相匹配的目標(biāo)性狀、育種方案及程序的目標(biāo)基因清單。

近二十多年來(lái)，國(guó)際水稻功能基因組研究已鑒定并解析了5000多個(gè)與各類性狀及生物學(xué)過程相關(guān)的基因，包括產(chǎn)量性狀與抽穗期基因；稻瘟病、白葉枯病和褐飛虱等病蟲害抗性基因；高低溫、干旱等非生物脅迫相關(guān)抗性基因；水分及氮利用效率基因；以及常規(guī)的精米品質(zhì)基因。這些成果為綠色營(yíng)養(yǎng)超級(jí)稻育種奠定了堅(jiān)實(shí)的基因和資源基礎(chǔ)。然而，一些重要性狀，如對(duì)螟蟲、卷葉螟、以及稻曲病等病蟲害的抗性基因仍然缺乏。更重要的是，全谷物品質(zhì)相關(guān)性狀的功能基因組研究很少，目前可用于此類性狀遺傳改良的基因極為有限。

基因編輯技術(shù)為實(shí)現(xiàn)特定水稻基因的定向突變、多基因的操縱以及靶向替換提供強(qiáng)有力的工具。人工智能等新興技術(shù)有助于預(yù)測(cè)基因變異的潛在效應(yīng)，并優(yōu)化基因聚合或編輯的目標(biāo)性狀。這些方法有望進(jìn)一步加速基因組育種的進(jìn)程，推動(dòng)綠色營(yíng)養(yǎng)超級(jí)稻培育從設(shè)計(jì)到實(shí)施。

倡議指出，全谷黑米作為主食具有多方面潛在的協(xié)同效益：提升稻米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，促進(jìn)人類健康；通過食用全谷而非精米，有效保障糧食安全；緩解對(duì)高產(chǎn)目標(biāo)的壓力，為資源和環(huán)境可持續(xù)農(nóng)業(yè)的綠色發(fā)展提供更多選擇；相較于傳統(tǒng)白米，因其潛在的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，可以增加稻農(nóng)的收益，使水稻產(chǎn)業(yè)更具吸引力。

該文倡議將全谷黑米作為稻米消費(fèi)人群的主食，這也是對(duì)2021年“主食全谷化，黑米主食化”提議的積極回應(yīng)。主食的變革有望為人類、農(nóng)業(yè)與自然的和諧發(fā)展帶來(lái)新的范式。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要多方協(xié)同努力，包括政策支持、公眾教育、提升社會(huì)認(rèn)知、知識(shí)創(chuàng)新等，不同國(guó)家科學(xué)家參與的跨學(xué)科研究，整合植物學(xué)、育種學(xué)、食品營(yíng)養(yǎng)學(xué)與健康醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的研究，共同推動(dòng)科學(xué)前沿發(fā)展。此外，產(chǎn)業(yè)界應(yīng)積極生產(chǎn)并向消費(fèi)者推廣營(yíng)養(yǎng)健康的稻米產(chǎn)品。最近國(guó)家出臺(tái)的《國(guó)家全谷物行動(dòng)計(jì)劃（2024-2035）》（https://www.lswz.gov.cn/html/tzgg/2024-12/24/content_285634.shtml）為“黑米主食化”行動(dòng)提供了非常令人鼓舞的信號(hào)。

附：作者簡(jiǎn)介

張啟發(fā)，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，中國(guó)科學(xué)院院士。提出并實(shí)施了“少打農(nóng)藥、少施化肥、節(jié)水抗旱、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)”的綠色超級(jí)稻戰(zhàn)略構(gòu)想，推動(dòng)了綠色超級(jí)稻的培育與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。倡導(dǎo)“主食全谷化，黑米主食化”，奉獻(xiàn)對(duì)人類和地球都健康的食品。

Jauhar Ali，國(guó)際水稻研究所（IRRI）首席科學(xué)家，雜交水稻發(fā)展聯(lián)盟（HRDC）主席。專注于培育適應(yīng)南亞和東南亞市場(chǎng)需求的雜交水稻親本材料。通過IRRI、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院（CAAS）及各國(guó)農(nóng)業(yè)研究系統(tǒng)（NARES）的緊密合作，培育出73個(gè)具有多重抗性的綠色超級(jí)稻（GSR）品種，為解決糧食安全和可持續(xù)農(nóng)業(yè)問題作出了重要貢獻(xiàn)。

Howarth Bouis，國(guó)際糧食政策研究所（IFPRI）高級(jí)研究員，于20世紀(jì)90年代初率先提出生物強(qiáng)化概念，國(guó)際作物營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化項(xiàng)目（HarvestPlus）的發(fā)起人。因在“通過生物強(qiáng)化解決全球隱性饑餓問題方面的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)”，于2016年榮獲世界糧食獎(jiǎng)。

胡培松，中國(guó)水稻研究所研究員，中國(guó)工程院院士，水稻遺傳育種專家。擔(dān)任國(guó)家水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家、雜交水稻發(fā)展聯(lián)盟（HRDC）專家委員會(huì)委員。榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)三次，并獲浙江省農(nóng)業(yè)科技突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)及中國(guó)作物學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)成就獎(jiǎng)等榮譽(yù)。成功培育出中嘉早17、中香1號(hào)等優(yōu)質(zhì)稻品種，累計(jì)推廣面積超過1.7億畝。

Gurdev Khush，加州大學(xué)戴維斯分校名譽(yù)兼職教授，植物遺傳學(xué)家。曾任國(guó)際水稻研究所（IRRI）首席育種家。印度國(guó)家科學(xué)院、第三世界科學(xué)院、美國(guó)國(guó)家科學(xué)院（外籍）、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)（外籍）、中國(guó)科學(xué)院（外籍）及俄羅斯農(nóng)業(yè)科學(xué)院院士。因其在作物遺傳育種領(lǐng)域的卓越貢獻(xiàn)，先后榮獲世界糧食獎(jiǎng)（1996）、沃爾夫農(nóng)業(yè)獎(jiǎng)（2000）、中國(guó)政府友誼獎(jiǎng)（2000）、中華人民共和國(guó)國(guó)際科學(xué)技術(shù)合作獎(jiǎng)（2001）、金鐮刀獎(jiǎng)（2007）以及中國(guó)河姆渡稻作國(guó)際合作獎(jiǎng)（2013）等多項(xiàng)國(guó)際殊榮。

李家洋，崖州灣國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主任，中國(guó)科學(xué)院院士、美國(guó)國(guó)家科學(xué)院外籍院士，植物分子遺傳學(xué)家。榮獲未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)“生命科學(xué)獎(jiǎng)”、何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)成就獎(jiǎng)、國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)。揭示了水稻株型形成的分子機(jī)理，克隆了理想株型基因IPA1，開創(chuàng)了分子設(shè)計(jì)育種技術(shù)體系，培育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種，為保障國(guó)家糧食安全作出重大貢獻(xiàn)。

羅利軍，上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心首席科學(xué)家，國(guó)家“百千萬(wàn)人才工程”人才。長(zhǎng)期從事作物遺傳資源的收集保護(hù)、研究評(píng)價(jià)與創(chuàng)新利用研究，選育出多個(gè)節(jié)水抗旱稻新品種，在節(jié)水抗旱稻的理論與育種研究上做出了重要貢獻(xiàn)。先后獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。

譚斌，國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院首席研究員，國(guó)家糧食產(chǎn)業(yè)（全谷物）技術(shù)創(chuàng)新中心主任。長(zhǎng)期圍繞全谷物食品的營(yíng)養(yǎng)與加工開展工作，推動(dòng)全谷物相關(guān)政策與標(biāo)準(zhǔn)的完善，編著《全谷物營(yíng)養(yǎng)健康與加工》，在推動(dòng)全谷物產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面作出了重要貢獻(xiàn)。

萬(wàn)建民，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員，中國(guó)工程院院士。曾任中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院副院長(zhǎng)、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所所長(zhǎng)等職。長(zhǎng)期致力于水稻優(yōu)異基因挖掘和分子育種研究，為我國(guó)水稻育種和糧食安全作出了重大貢獻(xiàn)。榮獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。

Walter Willett，哈佛大學(xué)陳曾熙公共衛(wèi)生學(xué)院流行病學(xué)與營(yíng)養(yǎng)系教授，哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)教授，美國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院院士，全球最具影響力的流行病學(xué)及營(yíng)養(yǎng)學(xué)家之一。開創(chuàng)性地建立并完善了膳食問卷及生物標(biāo)記物的研究方法，系統(tǒng)揭示了營(yíng)養(yǎng)與重大疾病之間的關(guān)聯(lián)，在心血管疾病及癌癥的生活方式危險(xiǎn)因素研究領(lǐng)域取得了卓越成就。《EAT-柳葉刀》報(bào)告聯(lián)合主席。撰寫了經(jīng)典教科書《營(yíng)養(yǎng)流行病學(xué)》。多次榮獲美國(guó)及國(guó)際重要獎(jiǎng)項(xiàng)，其研究成果對(duì)全球營(yíng)養(yǎng)科學(xué)和公共衛(wèi)生領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。

Rod Wing，美國(guó)亞利桑那大學(xué)教授，沙特阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)教授，植物基因組學(xué)家。作為全球植物基因組研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物，在作物基因組學(xué)領(lǐng)域取得了開創(chuàng)性成就，為作物基因組學(xué)的發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。

熊立仲，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，國(guó)家“杰青”。長(zhǎng)期從事植物非生物逆境抗性的分子基礎(chǔ)研究，獲國(guó)家科技發(fā)明二等獎(jiǎng)。

余四斌，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，長(zhǎng)期從事水稻種質(zhì)創(chuàng)新、基因發(fā)掘與利用。曾擔(dān)任國(guó)家高新技術(shù)計(jì)劃“綠色超級(jí)稻新品種選育”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、國(guó)家水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家。獲國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。

陳浩，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“稻麥玉米全谷物營(yíng)養(yǎng)健康性狀形成的機(jī)理”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。主要研究黑米特殊營(yíng)養(yǎng)成分及其遺傳調(diào)控機(jī)制，致力于黑米主食化推廣應(yīng)用。

李一博，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，主要研究水稻粒型與堊白的調(diào)控機(jī)制。

歐陽(yáng)亦聃，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，國(guó)家水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家。長(zhǎng)期從事雜交稻生物學(xué)機(jī)制的相關(guān)研究，成果入選中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927325003743?via%3Dihub

來(lái)源：華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 南湖新聞網(wǎng)