作物品质改良与“大食物观”

刘巧泉

（扬州大学农学院 植物功能基因组学教育部重点实验室/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室，扬州 225009）

2022年全国两会期间，习近平总书记在参加政协农业界、社会福利和社会保障界委员联组会时强调，“要树立大食物观，从更好满足人民美好生活需要出发，掌握人民群众食物结构变化趋势”。从“粮食”到“食物”再到“大食物观”，进入新时代以来，总书记精准研判我国社会主要矛盾的变化，高度重视百姓吃什么、吃得怎么样，也使我们应对粮食安全问题有了更宽广的视野。当前我国已开启全面建成社会主义现代化强国新征程，城镇化加快、居民生活水平不断提高和人口老龄化等因素，必将带动我国食物消费结构持续转变升级，多元、营养、健康已成为食物消费的基本要求。顺应人民群众食物结构变化趋势，让老百姓吃得更好、吃得更健康，正是树立“大食物观”的出发点和落脚点。“大食物观”充分体现新发展理念，要因地制宜，全方位、多途径开发食物资源，提升食物品质。

“大食物观”，基础是粮食。“中国14亿人口，每天一张嘴，就要消耗70万吨粮、9.8万吨油、192万吨菜和23万吨肉”，今年全国两会上，农业农村部部长唐仁健给大家算了这样一笔账。必须把确保重要农产品特别是粮食供给作为首要任务。这一基本国情对主要农作物品种改良提出了一个基本要求，即以高产稳产保证粮食供给，以优质保证营养健康和个性化需求。高产与优质历来是作物遗传改良的最主要目标。我国主要农作物如水稻和小麦等口粮的生产水平较高，但是总体上看，其品质尤其是口感、营养与功能品质在满足大众要求和社会需求上仍需持续提升。

品质是农作物最重要的经济性状，品质的优劣决定了农产品的应用价值和市场竞争力、居民的消费体验和营养健康。作物品质属典型的复杂性状，包括外观品质（形状、颜色、大小、缺陷等）、贮藏与加工品质（研磨、提取、贮藏、陈化等）、蒸煮食味与风味品质（烹饪特性、色泽、香气、口感、风味等）及营养品质（淀粉、蛋白质、脂肪、糖类、必需赖氨酸及其它营养成分等）。根据作物最终用途与加工产品不同，对其品质需求、评价指标和相关标准也不尽相同。例如以收获籽粒为主的水稻、小麦、玉米、大豆等重要粮食作物因食用和加工方式不同，被关注的品质性状也有很大差异，除了共性的营养、功能和储藏品质外，还包括小麦加工品质、稻米外观品质和米饭食味品质等。

作物生长于大自然，其品质主要受品种遗传控制，但多数品质性状对环境敏感，极易受温度、水、肥和光照等影响。从遗传上看，作物品质是受多基因控制的复杂性状，涉及基因与基因、基因与环境间的互作以及表观遗传因子的调控。因此，利用多学科手段解析品质复杂性状的遗传变异、调控网络、协同机制和环境响应规律，揭示这些复杂性状形成的分子调控网络，是实现主要农作物品种优质设计理论与技术突破的关键。进入新世纪以来，国内外在作物品质相关的优异种质筛选及重要基因克隆和分子生物学研究领域取得了长足的进展，其中我国科学家获得了一系列原创性、高水平的研究成果。这些优异种质和基因资源的发掘及分子机制的解析为作物品质改良的跨越式发展提供了重要支撑。

品质性状大多摸不着、看不见，只能靠理化测定、加工测试、甚至品尝鉴定，因此传统的品质遗传改良相对于产量和抗性等要慢得多、复杂得多。随着分子生物学技术的发展，基因组学、代谢组学、系统生物学等学科的兴起，催生了分子育种技术的变革。高通量测序技术实现了种质资源和育种材料基因型的快速精准鉴定，以全基因组选择和基因组编辑为代表的前沿技术正推动着传统育种技术的改造升级，推动了优质品种的精准设计。分子标记辅助选育、转基因、基因组编辑等现代生物技术及合成生物学的发展为高效快速改良品质提供了新的途径和方法，实现了由表型选择到基因型选择的变革，大大缩短了选育周期。

在此背景下，《生物技术通报》邀请国内从事作物品质遗传改良研究领域的专家学者，就本领域的最新研究进展，撰写综述5篇和研究论文6篇，形成了本专题。5篇综述就水稻品质遗传育种［1］及锌吸收、转运和累积［2］，禾谷类作物高直链淀粉含量种质创新与利用［3］，马铃薯块茎形成的生理生化和分子机制［4］，KASP标记技术的应用［5］等领域进行了较为全面的总结，并提出了深入研究的建议和展望。6 篇研究论文分别就玉米［6］、白菜［7］、甘蔗［8］、油菜［9-10］和马铃薯［11］等作物品质及与品质相关的株型、抗逆和育性等内容作了相关研究结果的分享。

值此专题出版之际，谨向提供稿件的各位同行及审稿专家致谢；向《生物技术通报》编辑部致谢，感谢该刊及编辑部同志为我国作物品质遗传育种研究成果展示和交流提供了良好的平台。