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”的實收測產,測產結果顯示,13%的標準水含量下,實打實收畝產爲545斤。

特殊之處在於,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,生喫毛豆時,甜味更高,且無豆腥味,製成的豆漿豆腐等豆製品,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。

一場漫長的優質育種歷程

大豆是我國居民重要的植物蛋白和油脂來源,隨着生活水平的提高,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產優質育種創新研究組,開啓了一場新的育種實驗,其目的是培育新的高產優質大豆品種。

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,作爲父母本。母本名爲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爲脂肪氧化酶2的基因,這也是影響大豆“豆腥味”的主要基因之一。父本爲中豆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,早已被科學界發現並普遍認可。

一個新品種的育成,需要漫長的時間和複雜的步驟。從2003年配製雜交組合,並在當年獲得最初的種子開始,一代代雜交、選育,一直到2011年,大約經歷了8年的選擇,科學家們選出了表現優異的材料。

隨後是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年生產試驗。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。

隨後,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產試驗,孫君明告訴記者,過去的2年區域試驗中,相較參照品種,增產9.9%,而普通品種增產5%左右,就是一個成功的新品種。

豆腥味,是大豆必的風味嗎

豆腥味,是大豆特有的氣味,有人認爲豆腥味是大豆風味必不可少的部分,但更多人並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,在豆腥味的產生過程中,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,命名爲脂肪氧化酶-1、2、3,其中脂肪氧化酶-2尤其重要。”

由於新品種的母本缺失脂肪氧化酶-2,雜交後選育出來的大豆,經過分子標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,在生喫的時候,也不會有明顯的豆腥味,“比如生喫毛豆,有點和生喫花生一樣,甜絲絲的。”同時,成熟的大豆在製作成豆製品的時候,豆腥味很輕,香味也更濃郁,“尤其是年輕人、孩子特別喜歡。”

儘管風味是個人體驗,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,其實並非同一種味道,“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,普遍存在於高等植物中,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,它只對癌細胞有效,對正常細胞卻無影響。它還是一種抗氧化劑,可以阻止強致癌的氧自由基生成。

到目前爲止,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,這與攝入更多豆製品有重要的關係。

在育種的歷程中,產量是永恆的追求。但隨着社會的發展,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,正常含量爲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。”

五大因素,成就一個優質高產品種

一個兼具高產、保健、且風味優良的新品種,要經歷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,至少經歷了五個關鍵的階段。每一個階段,都要進行復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,因爲該性狀用人的眼睛無法辨別,但現在有了先進的生化標記和分子標記等新技術,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。”由於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,便可將該性狀固定下來,穩定遺傳給後代。

第一步選擇之後,第二步關於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,只有數百種材料被遴選出來,第三次選擇開始了,這一次選擇的目標是高產。

2018年中黃203在河南虞城50畝高產試驗田中,實收畝產501斤,這一產量,遠遠超出了全國260斤左右的平均畝產。今年,則達到了545斤,超出全國平均畝產一倍多。

在產量選擇之後,還要經歷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、高產、抗病、優良的加工品質,是最重要的五個因素。”孫君明說。

意外收穫,高油脂高適應性的品種

在檢測中,科學家們還發現了一些意外收穫,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,其蛋白含量爲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,高於普通食用大豆品種1-2個百分點。

同時,中黃203還是一種適應性更強、更耐瘠薄的品種。孫君明介紹,“中黃203是夏播大豆,生育期爲117天左右。黃淮海北部、京津地區都適合播種。”

此次實測的大豆,種植於北京平谷的一處復墾地中,種植條件和管理水平都相對較弱,而中黃203表現出了良好的適應性。

“適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,確實有很多不利因素,比如土地比較貧瘠,種植密度也不夠,9月份乾旱少雨,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。施肥也只有一次,在種植前,施用20公斤複合肥作爲底肥。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斤的高產,說明在大部分相對貧瘠的土地上,都可以獲得高產。”孫君明說。

新京報記者 周懷宗

編輯 唐崢 校對 盧茜

相關文章