香米養成記：馴化、改良和全基因組選擇
人類膳食的歷史，就是一部對動植物的馴化和改良史
毫不誇張地說，人類膳食的歷史，就是一部對動植物品種進行不斷馴化和改良的歷史，而其中的絕大多數，都是以偶然發生的基因變異為契機(人類認識基因之前，主要通過識別表型的變化)，經過長年累月的馴化（一代一代的選育），一點一滴積累而成的。
就拿水稻來說，我們的祖先很早就知道通過單株選擇法來培育適應不同自然和栽培條件下的水稻品種，通過「優中選優」，擴大水稻種植面積，提高水稻產量和品質。
據載，清代的康熙皇帝在稻田間的小路上散步時發現一株水稻，比其它水稻高出很多，稻穗沉甸甸的，已經成熟了，就把它收藏起來。第二年春天，康熙用這個稻穗的穀粒播種，來年又成熟了又選長得好的稻穗收穫留種，並大面積收穫作為糧食。如此年年播種，年年收穫，康熙吃了40多年的自育稻米。
原來，康熙便是運用了單株選擇法，對水稻的遺傳變異進行有意識的選擇（僅管當時他不知道更大的稻穗是基因變異引起的)，成功地培育出一種更為優良的水稻品種「御稻」，這比維爾莫林運用單株選擇法給甜菜選種都要早上140多年。連英國生物學家達爾文對康熙此舉都讚歎連連。
難怪最近看《延禧攻略》，總覺得不是在看傳統的清宮爭鬥劇，這分明就是在講一位皇后如何將一名「與眾不同」的宮女「慧眼挑選」出來，並將其「栽培」、「馴化」成一代名妃的「育種版」清宮劇！（原來他們的聖祖爺早已有成功的經驗！）
（麻煩您將手機橫過來看咯）
其實，大約在一萬二千年之前，以水稻種植為主的農耕文明起源，就是我國廣西一帶的先民在落粒的野生稻中發現了成熟後不落粒的水稻變異，將其選留下來，不斷播種選留，最終馴化出適應於人類栽培種植水稻。
香米成為餐桌的寵兒都經歷了啥？
如前期我們所提到的，分子生物學家們通過各種試驗發現，是因為水稻品種中fgr基因突變，導致香味物質積累，從而產生香味。然而，找到這個香味基因還僅僅是部分地解決了香稻的分子遺傳機理，它和育種研究是兩個不同層面的問題，培育出自然香的香稻，育種家已經走了很長的路。
Part1養在深閨
香香的、美味的稻米，人愛吃，蟲子自然也愛吃，再加上過去的人們在品種改良上，只能通過自然變異輔以人工選擇的系統選育方法，在抗病、抗蟲方面並沒有太好的法子，所以香稻的產量並不是很高。
同時受特定區域和土壤環境的影響，栽培面積也較小，大多都是地方特種稻，一旦擴大種植面積，香味物質或其他優良性狀便會減弱或者消失，因此，香稻很長一段時間在稻米生產中一直未能起主導作用，所以也一直未能走進尋常百姓家。
Part2初放異彩
由於香稻自身突出的特性，十分珍貴，育種家在培育香稻品種時更重視其它品質性狀的改良，農民在生產香米時也選用更好的田塊，種植更加精細，所以香米倍受消費者青睞。
世界各國的水稻育種家一直在尋找帶有香味的原始水稻品種，並針對香稻品種的缺點進行不斷的改良、優化，培育出了眾多的各具特色的香稻品種，而這些香稻品種的選育多集中在亞洲地區。
巴基斯坦在1933年培育出的優質香稻品種Basmati370被譽為世界上最為優質的香稻品種，它也因此成為香稻育種的重要種質資源；國際水稻所培育出以IR841為代表的優質香稻品種，在東南亞很多國家都大面積種植，受到了廣泛的好評和歡迎；泰國作為香稻的主要生產和輸出國，其香米聞名世界，我們今天在超市裡隨處都可以見到泰國香米的身影。
Part3篩選改良
儘管我國香稻的栽培史有1800年之久，但我國育種家真正開始科學培育香稻的時間較晚，20世紀80年代才開始，為了培育出中國自己的香稻品種，育種家利用帶有香味基因的優質水稻與本地的高產水稻雜交，試圖培育出既高產又優質的香稻，生產高品質天然香米，讓消費者每餐都能享受到香噴噴的米飯。
但這個過程可不簡單，香稻與普通水稻產生的雜交種，沒有香味，因為香味基因是隱性的，在雜交後代不能產生香味物質。育種家只能讓帶有香味基因的雜交水稻自交繁殖，產生大量後代，從後代中篩選出帶有香味的稻穗和穀粒。
找到香味穀粒後，再進一步繁殖，並擴大種植，驗證香味是否能夠穩定保持，即一代一代穩定遺傳。培育出香味能夠穩定遺傳的眾多水稻材料後，還要試驗這些水稻材料是否適應當地的氣候條件，生育期是否滿足農民的種植習慣，是否能夠抵抗病蟲的危害，達到高產水平。
經過多年一系列的檢測試驗後，選出綜合性狀最好的帶香味的水稻材料，參加由政府部門認可的正規的田間試驗，並通過專家評審，才能成為香稻品種，生產香稻種子給農民種植，從而生產出自然香的優質香米。
稻花香2號也是從「517」號稻種到「938號稻種」到「五優稻1號」，最後經過歷年淘汰，多次選育，最終在2009年才誕生的「五優稻4號」（俗名稻花香）。鄂香一號（中國香稻）作為全香水稻新品種，也是我國應用於生產中能夠與泰國香米媲美的優質香稻。
Part4策略升級
然而，傳統育種家們培育香稻主要靠咀嚼品嘗，並經過多代自交繁殖，同時還要結合綜合性狀選擇，最終才能得到香稻純系。上述策略如果全套做下來，可能會耗掉8-10年的時間，而且還是以一次性幸運地成功培育出香稻品種為前提。
隨著生命科學技術的發展，育種家和研究者們逐步在分子甚至是全基因組水平上認識和研究香稻，這樣就能夠在加速香稻培育過程的同時，開展精準育種，比如，讓香稻品種在具備香味的同時，還能夠做到高產、做到抗病、抗蟲。
我們都知道，生命是經由種子孕育的，一粒小小的種子攜帶和記錄了生命所需的全部密碼，我國水稻研究領域的科學家已經成功解鎖了相當一部分的「秘密」，明確了哪些性狀是由哪個功能基因所作用。
國家「千人計劃」專家周發鬆博士和他的研發團隊利用這些最新研究成果，研製成功綠色育種晶元，利用晶元我們就能夠「揭開基因的面紗」，和水稻對話，快速從雜交後代（幼苗）中分辨和篩選出哪些水稻幼苗是「潛力股」，長成熟後能夠孕育出我們需要的優質美味稻穀。
他們把這些技術應用於東北大面積推廣品種的改良升級，改良喪失了稻瘟病抗性的非香稻品種；利用全基因組育種策略進行精準定向改良後，使高產、穩產品種既有香味、也抗稻瘟病，是不是很神奇？
而目前廣受國內外好評的稻花香2號，在經過將近10年的種植後，品種也可能存在不斷退化的風險，各項指標都不會像最初那樣完美，相信如果有全基因選育育種技術的助力，它一定會經久不衰。
後記
有研究認為，由於優越的種植環境和栽培條件，香稻的品質會更優，稻米中的各種氨基酸、生物鹼、維生素以及很多種酶類含量豐富，同時富含多種微量元素，硒、鐵和鋅的含量高於普通稻米。
這一口集美貌與智慧於一身的香米飯，你是否也愛？
文/編輯 by 雙雙
圖/來源 by pixabay,雙綠源
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