营养导向型作物新品种选育与审定现状、问题与展望

朱大洲 武 宁 张 勇 孙君茂 陈萌山

综述

营养导向型作物新品种选育与审定现状、问题与展望

朱大洲1,3武 宁1,3张 勇2孙君茂1,*陈萌山1,*

1农业农村部食物与营养发展研究所, 北京 100081;2中国农业科学院作物科学研究所, 北京 100081;3成都大学, 四川成都 610000

随着我国经济社会的发展和人民生活水平的不断提高, 消费者对饮食的要求已经从单纯追求温饱和口感向营养和健康转变, 居民膳食结构转型升级需求十分迫切, 营养和健康品质导向的作物育种势在必行。本文从我国农作物育种目标的变迁出发, 阐述了国内外营养导向型作物育种研究进展情况, 梳理了我国作物育种中关注的营养品质指标, 分析了作物新品种审定中已涉及的营养指标和存在的问题。结合消费需求, 提出把营养指标纳入现行作物品种审定体系的建议与展望, 以推动作物营养品质育种的快速发展, 从源头支撑居民营养改善和“健康中国”建设。

农产品; 膳食结构; 营养品质; 作物育种

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高, 中国居民膳食结构逐渐从低脂肪、低热量、低蛋白向高脂肪、高热量、低膳食纤维方向转变[1]。精制谷物和红肉的大量消费导致肥胖患者大幅增多; 水产类消费不足, 导致ω-3脂肪酸摄入量偏低; 水果和蔬菜消费量少, 使得维生素、矿物质等微量营养素摄入不足等[2]。针对上述现状, 国家提出了健康中国战略, 发布了《国民营养计划(2017—2030年)》, 强调应发展食物营养健康产业, 加快营养化转型, 向着营养健康型农业的方向发展[3]。从食物源头即农产品生产入手, 是解决食物多样化和均衡营养的基础。这就要求农业生产从过去单纯追求产量逐步转向以营养为导向的绿色、优质、高效、生态、安全农业发展[4], 营养导向型育种是解决这一问题的重要途径。本文围绕谷物、薯类等主要作物, 回顾了我国农作物育种目标的变迁, 通过系统梳理营养型新品种选育和新品种审定等方面进展情况, 提出将营养指标纳入农作物品种选育指标体系的建议, 并对其实现路径进行了探讨。

1 我国主要作物育种目标变迁及演变

育种目标是育种工作在一定地区一段时间内方向和要求的具体体现, 在很大程度上直接影响育种工作的成败。因此, 育种目标的制定必须建立在细致深入的调查研究基础上, 需要了解当地的气候、主要自然灾害、土壤类型、栽培制度、生产水平及其发展方向、当地品种的演变历史等[5]。制定育种目标还要遵循一定的原则, 从实际出发并具有一定的前瞻性, 考虑当前国民经济的需要和生产发展的同时还应根据当地自然栽培条件, 落实到具体性状, 并考虑品种搭配, 做到因地制宜。育种目标并不是一成不变的, 不同历史阶段育种家所关注的侧重点并不相同, 下面对我国不同时间阶段的育种目标进行简要梳理。

1.1 20世纪50年代至60年代

1950—1960年, 由于条锈病空前流行, 造成小麦大量减产, 因此小麦育种目标重点关注抗病性改良, 这一阶段条锈病改良品种“甘肃96” “碧蚂1号” “南大2419”得到大面积推广种植; 1960年以后由于各地推广品种丧失了抗性, 又育成了一批抗病新品种, 比如北京8号、济南2号、石家庄54、内乡5号等, 新一批抗病品种的推广使得条锈病在我国基本得到控制[6]。20世纪50年代至60年代初我国水稻育种目标以矮化育种为主, 黄耀华利用引进的矮秆资源与高秆品种杂交培育出“广场矮”, 取得了世界性突破, 不仅解决了传统高秆稻的局限性, 而且提高了水稻的收获指数与抗倒伏能力, 引发了一场水稻育种的“绿色革命”[7]。这个时期我国的第一个单交玉米品种诞生, 通过将自交系矮金525与混517杂交, 育成了单交种新单一号, 为我国玉米育种提供了经验和新途径[8]。这个时期我国甘薯育种目标主要为高产育种, 代表性品种包括北京553、河北351、华东51-93、华北52-45、湘农黄皮、惠红早、新种花、红皮早、农大红和一窝红等[9]。

1.2 20世纪70年代至80年代

这阶段小麦在保持抗病性的基础上, 矮化育种也取得了突破, 育成了矮秆、丰产、抗倒品种, 推广面积较大的如泰山1号、郑引1号、丰产3号、繁6、济南9号、徐州14、博农7023等新品种[10]。到了80年代后, 小麦的抗病性主要关注抗白粉病, 其中“豫麦13” “百农3217” “西安8号” “绵阳11”等抗病性小麦品种的大面积推广, 使得我国小麦平均每公顷产量提高了将近一倍。玉米的抗病性育种主要针对大小斑病、青枯病、丝黑穗病、矮化病毒病等, 其中, 新单1号、中单2号、郑单2号、白单4号4个单交种种植面积最大[11]。20世纪80年代谷子在抗病育种方面取得很大进步, 育种成效主要体现在育成的高产抗病品种, 如豫谷2号、冀谷14号等; “八五”期间又育成了一批优质米用类型新品种, 如冀特2号、晋谷21号等[12]。

1.3 20世纪90年代至今

20世纪90年代前后, 品质育种开始提上议程。代表性强筋小麦品种临汾5064、中优9507、济南17、郑麦366、师栾02-1、新麦26、中麦578和济麦44等的育成, 逐步解决了优质与高产协调的难题。水稻通过常规育种和生物技术相结合, 育成了沈农606、协优9308和满仓515等一批超高产新品种, 为水稻单产的大幅度提高带来了曙光[13]。在超级稻育种的影响下, 大豆育种在相关收获指数、生物量、生育期及花荚脱落等性状方面开展了研究, 并制定了育种目标[14]。甘薯品质育种主要是培育专用型品种, 针对高淀粉薯块外形肉色和干物率等性状进行改良, 提出了“高营养素含量、纤维少、耐贮藏、抗1～2种主要病害”的目标, 培育的标志性品种苏薯8号具有产量高、适应性广、易栽培、薯蔓短等优点[15]。在食物得到有效供给的今天, 农作物营养品质逐步得到关注。70年代末期, 部分育种家开始重视农作物蛋白质含量、直链淀粉和支链淀粉比例等生化营养指标, 但收获甚微, 近些年随着投入力度的增加, 相继筛选和育成了一些微量营养素和健康功能因子含量较高的作物新品种。玉米方面主要针对高叶酸、高β-胡萝卜素、高花青素、高叶黄素含量等性状[16]; 甘薯方面主要针对保健功能, 包括高花青素、高β-胡萝卜素等性状[17]。总体来说, 我国种质资源丰富, 开展品质育种工作潜力很大。

2 国内外营养导向型育种进展

营养导向型农业是一种以营养品质为导向的农业发展新理念, 是满足人体个性化营养需求的新兴产业, 其概念产生于2013年, 并在2017年12月14日农业农村部食物与营养发展研究所和国际粮农组织(FAO)联合主办的“营养导向型农业研讨会”上得到明确阐述, 原意为Nutrition-Sensitive Agriculture (NSA)[18]。营养导向型农业主要期望通过育种技术来提高种子和植物可食用部分的营养成分含量; 为了推动营养导向型农业育种的发展, 一些国家已启动了作物营养强化育种行动, 通过将遗传育种与绿色生产、农产品加工、人体营养等多学科知识相结合, 进行富含不同营养元素如维生素、矿物质、植物化合物等功能性新品种的培育工作[19]。下面将按照农产品中强化对象和提升的营养成分类别, 对国内外营养导向型育种研究进展进行综述。

2.1 维生素类

维生素A是构成视觉细胞内感光的重要物质, 具有维持上皮细胞的完整、促进生长发育、以及预防肿瘤等作用。人体获取的维生素A是由维生素A原(类胡萝卜素)在体内转化而成, 但类胡萝卜素广泛存在于果蔬中, 而水稻和小米中含量极少[20]。国内外学者在提高作物维生素A含量上取得巨大进展。转基因技术可有效提高作物的胡萝卜素含量, 如通过转基因技术使第一代和第二代黄金大米的类胡萝卜含量可分别达到了6 μg g–1和37 μg g–1。国际马铃薯中心已经成功培育了100多个富含类胡萝卜素的甘薯新品种; 国际小麦玉米改良中心(CIMMYT)培育了类胡萝卜素含量高达9～17 mg kg–1的黄色玉米; 肯尼亚筛选出34种高类胡萝卜素甘薯, 并正在推广种植; 英国培育出β-胡萝卜素含量达20～30 mg kg–1的金色水稻[21-23]。

叶酸又叫维生素B9, 食用叶酸可以促进骨骼成熟, 为满足生命活动的需求, 成年人每天摄入叶酸含量需达400 μg, 孕妇则在600 μg以上, 孕妇叶酸摄入不足容易导致流产、胎儿神经管畸形等。叶酸在人体内不能合成, 只能从食物中摄取[24], 育种家通过过表达叶酸合成限速酶DHFS技术, 将玉米和番茄、叶用莴苣、菜豆的叶酸含量分别提高了2.0、2.1～8.5和3.0倍[25-28]; 通过联合过表达技术, 将水稻、大豆叶酸的含量提高了15～100倍[29-30]。

维生素C又名抗坏血酸, 具有防治坏血病、抗氧化、促进体内钙铁吸收和叶酸利用等功能。通过过表达技术, 猕猴桃、烟草、土豆和玉米的维生素C含量均得到了有效改良, 分别提高了4、12、2和4倍[31-34]; 通过促进维生素C的再循环, 番茄的维生素含量也得到了提高。

维生素E又称生育酚, 它是氧自由基的清道夫,它与其他抗氧化物质一起构成体内抗氧化系统, 在抗衰老、促进动物生殖功能、精子生成和调节血小板的黏附力等方面发挥着重要作用。维生素E的营养导向型育种主要集中在种子上, 其目标是提高维生素E的总量和改变维生素E各组分的比例[35], 育种中可采用单基因和多基因改良2种策略。通过转单基因, 油菜和轮叶党参、生菜、紫苏、大豆中维生素E含量分别增加了6.0、2.0、1.8和4.0倍[36-37], 通过过表达多个基因, 既可以提升维生素E的含量, 又能显著增加α-生育酚的比例。通过过表达多个基因, 油菜、大豆和烟草维生素E活性分别提高了12、5和10倍, 并且油菜中α-生育酚含量增加了8倍以上[38]。

2.2 矿物质类

矿物质类营养导向型农业主要集中于锌和铁含量、锌铁功能的选育上。人体必需微量元素锌, 具有加速儿童发育、促进伤口愈合等功能, 富锌作物的培育主要针对水稻、小麦和马铃薯。2013年, 孟加拉国审定了第1个籽粒锌含量为20 mg kg–1的富锌水稻品种“BRRI dhan62”, 在印度, 部分富锌小麦籽粒中锌含量平均增加约7 mg kg–1, 参加印度全国区域试验[39]。中国自2004年启动国际合作项目“Harvest-Plus-China”以来, 富锌农作物育种取得了一定进展, 通过常规育种选育出IR1994-50-2-1-3和IR68144-213-2-2-3; 筛选和培育了锌含量较普通水稻提高1.5～3.0倍的新品种; 稻米中锌的含量可达32.8～34.1 mg kg–1, 是东北香米、泰国香米的3倍[40-42]; 中麦175的籽粒锌含量高达44 mg kg–1, 较普通品种高30%以上[43]。

铁是人体所需的矿物质之一, 铁在维持正常的造血功能、免疫功能、参与体内氧的运输和组织呼吸方面发挥重要作用, 铁摄入不足很容易导致缺铁性贫血, 尤其对于女性, 更应该注重铁营养素的摄入。为了满足人体对铁的需求, 国际农业研究磋商组织(CGIAR)和国际食物政策研究所(IFPRI)育成了铁含量达25 mg kg–1的富铁高产水稻新品种IR16d; 日本九州大学和农业生物资源研究所协作, 从粳稻品种越光中筛选出铁含量比普通品种高3～6倍的富铁突变体, 并以其为材料, 育成了富铁水稻新品种[44-45]。中国选育的晚籼新品种特3029铁含量达47.6 mg kg–1, 紫香糯糙米铁含量达46.1 mg kg–1, 黑优粘3号的铁含量高达52.20 mg kg–1[46-47]。

2.3 植物化合物类

花青素是植物合成的一种水溶性天然色素, 具有清除自由基、抗氧化性、保护人体免受自由基的损伤、增强血管弹性、改善循环系统等功能, 因而具有抗癌、预防糖尿病和心血管疾病等作用[48]。但花青素存在作物的外壳上, 在精加工成精米后, 种皮中的花青素等营养成分会失去, 因此高花青素作物选育目标就是在胚乳中合成花青素。Qin等[49]把花青素合成的相关基因转入水稻, 培育出富含花青素的水稻“紫晶米”。在我国已培育出花青素含量高达300 mg kg–1的甜糯玉米和叶黄素及其衍生物含量高达4.24 μg g–1的玉米以及花青素含量可达0.15～ 0.20 mg g–1的鲜薯品种[50]。

植酸是存在谷类植物中的一类天然物质, 具有螯合、抗氧化作用。但由于在消化过程中, 植酸易与金属离子、铁、锌、钙、镁等结合, 形成植酸盐,而人的消化系统是缺乏内源植酸酶, 因此摄取植酸含量相对较高的谷物和豆类时, 反而降低了人对矿物质的有效吸收, 植酸的抗营养性可以通过育种技术解决[51]。Raboy等[52]通过EMS化学诱变剂, 育成了和两个低植酸玉米突变体, 使植酸含量分别下降66%和30%; Pilu等[53]育成了使植酸下降90%的; Shi等[54-56]育成了低植酸玉米突变体、和, 使植酸含量分别下降93%、50%和30%; 王雪艳等[57]筛选出6个低植酸玉米突变体; Kim等[58]筛选出了低植酸型水稻, 使得植酸含量降低了34%～75%; 田纪春等[59]通过诱变育种、有性杂交, 选育出低植酸麦1号。

γ-氨基丁酸, 是一种广泛分布在动植体的天然活性成分, 它参与脑循环生理活动, 在促进血管扩张、活化肝肾、延缓脑衰老等方面发挥着重要作用[60]。因此, 选育高γ-氨基丁酸含量的作物品种, 对人们的健康具有重要意义。日本利用化学诱变, 选育出巨大胚稻米新品种, 蒸煮后γ-氨基丁酸含量会显著提升[61]。随后, 中国水稻研究所从日本引进了巨胚核突变体, 从中选育出了富含γ-氨基丁酸的巨胚稻[62]。浙江大学培育出11个富含γ-氨基丁酸的巨大胚突变体[63]。刘玲珑等[64]利用杂交育种与化学诱变相结合选育出高GABA的水稻品系W025。

叶黄素是一种含氧的类胡萝卜素, 具有抗氧化性, 在增强免疫力、抗癌和抑制肿瘤生长等方面发挥着重要作用; 另外叶黄素能过滤蓝光, 可以有效减少光对视网膜的损害、降低白内障发病率、保护视力[65]。但叶黄素人体无法合成, 必须通过外源叶黄素的摄入, 来满足人体每天对叶黄素的需求。2014年, 中国作物营养强化团队育出了高叶黄素玉米, 在2018年, 通过了国家审定; 山东农业大学培育了高叶黄素小麦品系“山农48”, 通过常规育种方法使得小麦中的叶黄素含量高于其他小麦[66-67]。

2.4 脂肪和脂肪酸类

油酸和亚油酸是花生种仁中的主要脂肪酸, 其含量和比例是花生和花生油的重要品质指标, 提高花生油酸含量、降低亚油酸含量(即提高油酸、亚油酸比值, O/L值)是花生品质改良的重点[68]。美国选育的高油酸花生品系主要为F435、SunOleic95R和Georgia系列的衍生系[69]。利用回交和分子标记辅助选择(MAS)相结合的方法, 已快速培育出高油酸花生新品系 ZJ019、ZJ109、ZJ160和ZJ805[70]。通过杂交育种技术, 已获得油酸含量达64%以上、油酸O/L值大于7的新种质, 可用于新品种选育工作[71]。

普通油菜中的芥酸含量高, 平均占总脂肪酸含量的41%, 人们食用芥酸含量高的油菜籽, 容易诱发充血性心力衰竭、心肌脂肪堆积等疾病。通过反向选择, 加拿大Stefansson等育成了第一个无芥酸品种奥罗[72]; 美国育成抗虫、抗病、抗除草剂油菜品种月桂酸; 目前世界各国基本已实现了双低油菜的种植[73]。我国在低芥酸油菜育种上也取得很大突破, 21世纪初期, 在常规育种、杂交育种的基础上, 融入了生物技术育种, 通过MAS方法, 育成了H9901、H9909、H2156等多个双低油菜品种[74]; Wang等[75]通过筛选和染色体加倍, 培育了优质杂交油菜新品种中油杂1号、中油杂3号和常规品种中双8号。

2.5 蛋白质和氨基酸类

高蛋白含量是大豆育种的重要目标。中国、美国和日本在提高大豆蛋白质含量研究领域都取得重要进展。采用传统育种结合生物技术, 中国培育了高产优质高蛋白品种黑生101和蛋白质含量高达46.78%的大豆品种绥农76[76]。美国育成的大豆品系蛋白质含量超过50%[77], 日本育成了蛋白质含量高达50%和45%的大豆品种西海20号和肥后娘, 并利用野生豆和高蛋白蔓豆杂交, 培育了蛋白质含量55%的大豆新品系[78-79]。利用MAS方法, 通过在培养基中添加苏氨酸和赖氨酸, 在粳稻品种Calrose 76中筛选获得了高赖氨酸含量突变体[80]; Lee等[81]将玉米基因进行点突变, 并将该基因分别连接到和谷蛋白基因()的启动子上, 转化并获得转基因水稻, 其成熟种子中赖氨酸含量显著提高; 唐俐等[82]将四棱豆种子储藏蛋白基因导入水稻, 获得高赖氨酸转基因植株; 通过MAS方法, 将基因导入优良玉米种质中, 培育出优质高蛋白含量玉米(QPM)[83]。

3 我国农作物新品种审定指标概况

农作物品种审定是品种审定委员会根据区域试验和生产试验结果, 审查评定新育成或引进品种是否具有推广价值及其适宜范围的活动[84]。审核通过的品种通常是由国家或省级政府农业行政部门颁发品种审定证书, 明确该品种在一定的区域范围内生产和推广销售, 即赋予该品种上市的资格。

3.1 新品种审定分组情况

我国农业发展进入新的历史阶段, 主要矛盾由总量不足转变为结构性矛盾, 农业发展由过度依赖资源消耗、主要满足量的需求, 向绿色生态可持续、更加注重满足质的需求转变。按照“提质增效转方式、稳粮增收可持续”的思路和保障粮食安全、突出绿色发展、符合市场需求的原则, 将水稻、小麦、大豆、玉米等主要农作物品种划分成高产稳产、绿色优质、特殊类型等类别进行分类审定。

3.1.1 水稻品种审定 根据《国家级稻品种审定标准(2021年修订)》规定, 高产稳产组审定时, 对每年区域试验、生产试验产量比对照产量品种的增产情况以及每年区域试验、生产试验增产试验点比例情况做出详细规定。绿色优质组品种分类分为抗病品种、抗虫品种、优质品种, 稻区应对抗性稻瘟病、白叶枯病和条纹叶枯病抗性达到抗和中抗及以上。抗虫品种要求早籼对白背飞虱、中籼及晚籼、晚粳对褐飞虱均达到中抗及以上水平。优质品质要求达到《食用稻品种品质》(NY/T593-2021)相关标准。绿色优质组在产量指标规定, 根据绿色品种、优质品种抗性达到等级情况, 对每年区域试验产量比对照增产做了不同要求。对于绿色优质品种, 应对稻瘟病、褐飞虱、白叶枯病达到中抗以上, 品质达到部标2级优于对照的每年区域试验比对照减产≤5.0%; 品质达到部标1级并优于对照, 减产≤7.0%。特殊类型审定组, 对于糯稻、节水、耐盐抗旱等, 申请者根据生产情况提出审定标准。

3.1.2 小麦品种审定 高产稳产组进行品种审定时, 根据审定品种与对照为常规品种或杂交品种, 对区域试验平均产量比对照增产情况做出不同要求。绿色优质组品种审定分为抗赤霉病品种、节水品种、节肥品种、抗旱品种、抗穗发芽品种、早熟品种、优质品种。对于提交申请的小麦, 因申请的品种不同, 在审定时根据具体的要求进行判定, 如优质品种审定时, 根据审定品种的蛋白质含量、湿面筋含量、吸水率、稳定时间、最大拉伸阻力、拉伸面积的不同分为强筋小麦、中强筋小麦、中筋小麦、弱筋小麦等。特殊类型评审组, 主要评审糯小麦的支链淀粉情况, 除了红色、白色、黄色小麦之外的其他彩色小麦的籽粒颜色等。

3.1.3 玉米品种审定 高产稳产品种审定规定了区域试验产量比对照平均增产、每年增产以及增产的试验点比例分别达到≥5.0%、≥3%和≥60%等。绿色优质品种审定除规定了抗病害达到中抗及以上,详细规定了适宜机械化收获籽粒品种符合条件的4种情况, 申请的品种只要满足4个条件中的一种就审核通过, 4种情况都对东北、黄淮海、西北等地适收期籽粒含水量、倒伏倒折率、抗倒性、以及每年区域试验、生产试验产量达标的占全部试验点的比例情况分别做了要求。特殊类型对糯玉米、高油、优质蛋白、高淀粉玉米等直链淀粉占粗淀粉总量比例、粗脂肪含量、蛋白质含量、粗淀粉等要求分别达到≤2.00%、≥7.5%、≥8.00%、≥75.0%。对于青贮玉米对与品质情况要求整株粗蛋白含量、中性洗涤纤维含量、淀粉含量分别要求≥7.0%、≤40%、≥30%。鲜食甜玉米、鲜食糯米要求外观品质和蒸煮品质要求不低于对照。爆裂玉米品种对膨化倍数、籽粒颜色、爆花率等品质做了要求。对于以上玉米品种, 要求产量均比同类型对照品种增产≥3.0%。

3.1.4 大豆品种审定 大豆品种审定分组与水稻、玉米、小麦的分组情况略有不同, 大豆分为高产稳产品种组、高油品种、高蛋白品种、特殊类型品种等。高产稳产组主要规定平均产量情况。高油品种组主要对作物的粗脂肪平均含量、平均产量增产情况做了规定。高蛋白品种, 规定了北方春大豆和其他区域2年、单年区域试验, 粗蛋白质平均含量。特殊类型品种审定, 主要审定菜用大豆品种、彩色籽粒品种、籽粒大小特异品种。

3.2 新品种审定中引入营养指标情况

一直以来我国在品种的选育和审定过程中, 以产量为核心指标, 忽视了品质方面要求。当前种业进入新阶段, 提高种子可食部的营养成分含量成为未来目标之一, 为了推动作物营养导向型农业的发展, 我国对品种审定标准已进行了部分修改, 加大了对营养指标的要求。表1列出了我国部分已经通过审定的融入营养指标的农作物品种。

表1 典型营养型作物新品种

4 关于将营养指标纳入品种选育的建议与展望

我国在作物新品种选育和审定方面一直以产量为核心指标。当前, 为进一步促进种业的高质量发展, 满足人民群众对营养和健康的需求, 迫切需要推动营养导向型农业的发展, 应不断完善评估审定制度, 建立营养导向型的标准。

4.1 加强营养导向型农业技术创新

我国营养导向型农业起步晚, 与发达国家差距明显, 究其原因, 主要在于相关基础研究不足, 标准欠缺, 育种技术力量不强。在此背景下, 全国政协委员、国家食物与营养咨询委员会主任陈萌山指出, 要加快育种技术创新, 将营养品质纳入主要动植物品种的育种目标, 建立包括感官品质、加工品质、营养品质在内的综合品质评价体系, 加快培育更多营养品质好的新品种, 推动种业转型升级[85]。

4.2 制定农产品营养品质评价标准

品种审定过程中, 评价标准至关重要。我国农产品中涉及营养的标准较少, 面对国民日益严峻的营养和健康问题及农业高质量发展的需求, 迫切需要建立相关营养标准规范。我国于2018年成立了农业农村部农产品营养标准专家委员会, 当前已基本完成了国内外农产品品质与营养相关标准法规的梳理工作, 通过参考保健食品管理的经验, 初步构建了农产品营养品质标准体系框架, 围绕普通农产品、功能性农产品、营养强化农产品, 开展了营养品质的分类评价。在制定农产品营养品质评价指南和通则的基础上, 分年度、分批次制定了具体的产品标准或分等分级标准, 以此为农作物品种审定提供营养方面的基础数据和相关资料支撑, 推进了我国农产品营养标准的制修订工作。

4.3 将营养指标纳入农作物新品种选育

由于人多地少矛盾突出, 我国农作物新品种选育一直重点关注产量及其相关农艺、抗病抗逆等性状, 2015年修订后的种子法虽对部分品质指标开始予以关注, 但极少涉及营养品质性状。糖尿病、高血压、贫血以及孕妇和儿童的营养不良都与食物营养成分有关, 因此, 建议农业部门从农作物品种选育这一源头开始, 关注农业的营养化转型; 考虑到现有主要农作物品种的审定标准, 建议将营养指标纳入相关农业特色新品种审定标准, 达到指导新材料创制和新品种选育的目的, 引导育种家关注居民的营养和健康需求, 培育低血糖生成指数值(glycaemic index)和高叶酸、锌、铁以及人体必需植物化合物的作物新品种。

5 结束语

当前, 我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾, 需要加快实施健康中国战略, 为人民群众提供全方位全周期的健康服务。营养是健康的物质基础, 影响了生命的全过程, 当前中国居民营养不良、慢性病持续高发等问题凸显, 发展营养导向型育种已成为从源头提供优质食物, 满足人们美好生活和营养需求的重要途径[86]。

我国营养导向型农作物育种技术虽然起步晚, 经过近年的快速发展已取得显著成效, 作物育种目标也已经由过去的过度追求产量开始向营养健康迈进。已培育出多种富含维生素、矿物质、植物化合物的营养型作物新品种, 但我国营养导向型育种多集中在水稻、花生、玉米、甘薯等作物上, 营养型水果、蔬菜成效甚微, 要想解决我国人群中普遍存在的“隐性饥饿”和营养不良等问题, 尚需要进一步扩展作物种类和有益的健康功能因子的数量和质量。在营养导向型农业的发展过程中, 品种审定是重要的一环, 是新品种上市的关键环节, 新审定的农作物除了要高产稳产、绿色优质、满足市场化特殊需求外, 还应特意关注品种的营养成分[87]。

推动营养型优质农产品的选育和生产, 应将营养指标纳入农作物新品种选育和品种审定, 营养品质指标的临界值应从作物主要提供的营养素种类出发, 根据居民每日推荐摄入量以及作物营养素含量的生物有效性确定, 同时注重种质创新和国际合作和国内协作。这项工作是实现农业供给侧改革、满足食物营养健康消费需求的重要举措, 建议相关部门尽快启动实施。

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Wei D F, Wang Q Q. Chen Meng-shan, member of the National Committee of the Chinese People’s Political Consultative Conference: promote the development of nutrition-oriented food production and build a long-term mechanism for sustainable development., 2020, (11): 16–18 (in Chinese).

Current situation, issues, and prospects of breeding and approval of new varieties of nutrition-oriented crops

ZHU Da-Zhou1,3, WU Ning1,3, ZHANG Yong2, SUN Jun-Mao1,*, and CHEN Meng-Shan1,*

1Institute of Food and Nutrition Development, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100081, China;2Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China;3Chengdu University, Chengdu 610000, Sichuan, China

With China’s economic and social development and the continuous improvement of people’s living standards, the consumers’ diet preference has switched from purely pursuing food taste to more nutrition and health demand, resulting in an urgent need for a transformation and upgrading of the current dietary structure to match the new trend. Correspondingly, nutrition and health-oriented crop breeding is imperative. This review aims to elaborate the research progresses in nutrition-oriented crop breeding in the world with the evolving goals of crop breeding in China, to sort out the nutritional quality indicators dominating in crop breeding globally, and to analyze the problems in existing nutritional indicators involved in the approval of new crop varieties in China. In conclusions, nutritional indicators combined with the consumer nutritional demand are put forward to the current examination and verification system of existing and new crop varieties in China and thus to promote the rapid development of crop nutritional breeding and support the nutrition demand of consumers and the construction of “Healthy China” from the source.

agricultural products; feeding structure; nutritional quality; crop breeding

10.3724/SP.J.1006.2023.23018

本研究由中国农业科学院科技创新工程重大科研任务项目(CAAS-XTCX20190025)和青年英才专项(ASTIP2022B-3)资助。

This study was supported by the Major Scientific Research Task of the Science and Technology Innovation Project of the Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS-XTCX20190025) and the Youth Talents Project (ASTIP2022B-3).

通信作者(Corresponding authors):孙君茂, E-mail: sunjunmao@caas.cn; 陈萌山, E-mail: chenmengshan@caas.cn

E-mail: zhudazhou@caas.cn

2022-02-25;

2022-07-21;

2022-08-16.

URL: https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20220815.1036.003.html

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