10月14日,北京市平谷區王辛莊鎮大新寨村,一塊230畝的淨作大豆種植示範田中,正在進行新品種“中黃203”的實收測産,測産結果顯示,13%的标準水含量下,實打實收畝産為545斤。
特殊之處在于,該品種的大豆還是一種風味優良的健康食品。其豆腥味很低,生吃毛豆時,甜味更高,且無豆腥味,制成的豆漿豆腐等豆制品,風味也更好。同時,該品種含有更高的異黃酮,是優良的健康食品。主持該品種育種的中國農科院作科所研究員孫君明告訴記者,早在2003年,團隊就開始第一次雜交,一直到2018年,通過了北京市新品種審定,到明年,有望通過國家新品種審定。
中國農科院作科所研究員孫君明手中拿的正是大豆新品種“中黃203”。受訪者供圖
一場漫長的優質育種曆程
大豆是我國居民重要的植物蛋白和油脂來源,随着生活水平的提高,我國大豆消費量快速增加,在消費量提升的同時,對營養品質的要求也越來越高,尤其是食用大豆的消費中,高營養品質大豆的市場需求逐漸提升。
2003年,孫君明帶領的大豆高産優質育種創新研究組,開啟了一場新的育種實驗,其目的是培育新的高産優質大豆品種。
10月14日,平谷區王辛莊鎮大新寨村,淨作大豆種植示範田中的新品種“中黃203”。受訪者供圖
孫君明告訴記者,2003年,團隊科研人員選擇了兩種具有優異品質的大豆,作為父母本。母本名為01P06,是作科所培育的大豆新品系,最明顯的特點是缺失一種名為脂肪氧化酶2的基因,這也是影響大豆“豆腥味”的主要基因之一。父本為中豆27,是一款高異黃酮含量的大豆品種,而異黃酮具有抑制癌細胞擴散的功能,早已被科學界發現并普遍認可。
一個新品種的育成,需要漫長的時間和複雜的步驟。從2003年配制雜交組合,并在當年獲得最初的種子開始,一代代雜交、選育,一直到2011年,大約經曆了8年的選擇,科學家們選出了表現優異的材料。
随後是5年的繁殖、穩定,到2015年,品種逐漸成形,孫君明介紹,2015年,新育成的大豆品系參加了北京市的大豆品種審定。審定需要3年,包括2年區域試驗和1年生産試驗。最終,在2018年,通過北京市新品種審定,這意味着這一品種正式育成。
随後,該品種又參加了國家品種審定,審定時間同樣是3年,今年是最後一年的生産試驗,孫君明告訴記者,過去的2年區域試驗中,相較參照品種,增産9.9%,而普通品種增産5%左右,就是一個成功的新品種。
豆腥味,是大豆必要的風味嗎
豆腥味,是大豆特有的氣味,有人認為豆腥味是大豆風味必不可少的部分,但更多人并不喜歡這種特殊的氣味,而是通過加熱等方法去除。
豆腥味的來源非常複雜,目前仍沒有解析其中的原理,但研究表明,大豆中的三個脂肪氧化酶基因,在豆腥味的産生過程中,起着重要的作用。孫君明介紹,“我們把這三個脂肪氧化酶基因,命名為脂肪氧化酶-1、2、3,其中脂肪氧化酶-2尤其重要。”
由于新品種的母本缺失脂肪氧化酶-2,雜交後選育出來的大豆,經過分子标記輔助育種同樣選育出缺失這一基因,這也是新品種低豆腥味的主要原因。
在種植試驗中,科學家們發現,新的大豆,在生吃的時候,也不會有明顯的豆腥味,“比如生吃毛豆,有點和生吃花生一樣,甜絲絲的。”同時,成熟的大豆在制作成豆制品的時候,豆腥味很輕,香味也更濃郁,“尤其是年輕人、孩子特别喜歡。”
正在收割的新品種“中黃203”。受訪者供圖
盡管風味是個人體驗,衆口難調,但科學家們,仍舊能從其中發現一些有趣的現象,比如豆腥味和豆香味,其實并非同一種味道,“豆腥味主要是大豆中的一些不飽和脂肪酸如亞麻酸和亞油酸組分,在脂肪氧化酶的氧化、降解等過程中散發的不愉快的味道。豆香味則主要是大豆中含有的油脂加熱時散發出的誘人味道。”
健康食品,育種的新方向
異黃酮是一種植物雌激素,普遍存在于高等植物中,尤其是豆科植物中。科學家們發現,這種雌激素對人體具有保健作用,同時還能夠抑制癌細胞的生長和擴散,更有趣的是,它隻對癌細胞有效,對正常細胞卻無影響。它還是一種抗氧化劑,可以阻止強緻癌的氧自由基生成。
到目前為止,大豆是人類獲取異黃酮的主要來源。在這方面,食用大豆更多的亞洲居民優勢更加明顯。
孫君明介紹,一項針對日本居民的研究數據顯示,相比歐美,日本居民癌症發病率更低,這與攝入更多豆制品有重要的關系。
在育種的曆程中,産量是永恒的追求。但随着社會的發展,人們對營養健康的需求也在不斷提升。尤其是在食物方面,具有保健功能的食物,市場越來越受歡迎,這也要求育種家們,必須要面向新的消費需求,培育出滿足人們對營養健康需求的新品種。
“中黃203的異黃酮含量,高達5‰,”孫君明說,“而一般的大豆中,正常含量為1‰到2‰,也就是說,我們的新品種,異黃酮含量可以達到普通品種的2-3倍。”
“中黃203” 迎來了豐收。受訪者供圖
五大因素,成就一個優質高産品種
一個兼具高産、保健、且風味優良的新品種,要經曆艱難而複雜的育種過程。孫君明介紹,在中黃203的整個育種過程中,至少經曆了五個關鍵的階段。每一個階段,都要進行複雜而細緻的選育過程。
在最初的雜交育種階段,科學家們需要在育種早代選擇那些脂肪氧化酶缺失的材料,“在以前,這個階段非常困難,因為該性狀用人的眼睛無法辨别,但現在有了先進的生化标記和分子标記等新技術,可以通過新技術進行定向選擇,在一定程度上,降低難度,但即便如此,也需要2-3代,才能選擇出來。”由于脂肪氧化酶是質量性狀,經過上一代幾千份材料的篩選,選擇出基因純合材料後,再經過下一代驗證一次,便可将該性狀固定下來,穩定遺傳給後代。
第一步選擇之後,第二步關于異黃酮含量的選擇接續展開,科學家們對此前篩選出的脂肪氧化酶缺失材料,再進行異黃酮含量的HPLC檢測,選擇出異黃酮含量高的材料。這些材料,兼具了高異黃酮含量和脂肪氧化酶-2缺失的特性。
此時,成千上萬的材料被淘汰,隻有數百種材料被遴選出來,第三次選擇開始了,這一次選擇的目标是高産。
2018年中黃203在河南虞城50畝高産試驗田中,實收畝産501斤,這一産量,遠遠超出了全國260斤左右的平均畝産。今年,則達到了545斤,超出全國平均畝産一倍多。
在産量選擇之後,還要經曆抗病性和營養加工品質檢測等,每一個類型的檢測,都是一次選擇的過程。
“新品種的育成,有很多重要的因素和環節,其中,低豆腥味、高異黃酮含量、高産、抗病、優良的加工品質,是最重要的五個因素。”孫君明說。
意外收獲,高油脂高适應性的品種
在檢測中,科學家們還發現了一些意外收獲,比如新品種的油脂含量很高,孫君明介紹,中黃203是營養功能型食用大豆,其蛋白含量為42%左右。但同時,檢測中發現,它的脂肪含量也很高,達到22%以上,高于普通食用大豆品種1-2個百分點。
同時,中黃203還是一種适應性更強、更耐瘠薄的品種。孫君明介紹,“中黃203是夏播大豆,生育期為117天左右。黃淮海北部、京津地區都适合播種。”
此次實測的大豆,種植于北京平谷的一處複墾地中,種植條件和管理水平都相對較弱,而中黃203表現出了良好的适應性。
“适應性是品種推廣的主要因素之一,這一次在北京平谷地區的試驗中,确實有很多不利因素,比如土地比較貧瘠,種植密度也不夠,9月份幹旱少雨,每畝平均種植6000株左右,而普通密植的數量,可以達到1.5萬到2萬株。施肥也隻有一次,在種植前,施用20公斤複合肥作為底肥。中間澆水2次,病蟲害化學防治4次,相對都比較少。在這樣的條件下,能取得545斤的高産,說明在大部分相對貧瘠的土地上,都可以獲得高産。”孫君明說。
新京報記者 周懷宗
編輯 唐峥 校對 盧茜
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