該文以近二十年綠色超級稻（少打農(nóng)藥、少施化肥、節(jié)水抗旱、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)）實(shí)踐為基礎(chǔ)，提出培育綠色營養(yǎng)超級稻，改變根深蒂固“精米為主食”的千年習(xí)俗，讓主食擔(dān)負(fù)起提高人民營養(yǎng)健康水平的使命。該文概述了綠色營養(yǎng)超級稻的概念、目標(biāo)及意義，并提出以全谷黑米為基本型培育綠色營養(yǎng)超級稻的技術(shù)策略。

水稻作為全球一半以上人口的主要糧食作物，對保障全球糧食安全具有重大意義。數(shù)千年來，稻米主要為人類提供能量，而稻米的生產(chǎn)，尤其是近幾十年來的生產(chǎn)方式，導(dǎo)致了資源環(huán)境代價(jià)沉重。

綠色超級稻的培育最初針對中國水稻生產(chǎn)中這一嚴(yán)峻問題而進(jìn)行。中國的水稻年產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的30%。長期以來，中國以僅約8%的耕地養(yǎng)活了世界20%-22%的人口，但消耗了全球35%以上的農(nóng)藥和化肥。為緩解這一矛盾，中國科學(xué)家于本世紀(jì)初提出了綠色超級稻（Green Super Rice, GSR）的構(gòu)想。綠色超級稻具有產(chǎn)量潛力高、抗病蟲害、耐非生物脅迫（如干旱、高低溫等），以及水分養(yǎng)分高效利用的特點(diǎn)，這些性狀的改良可以通過先進(jìn)科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

自古以來，水稻是以淀粉胚乳為食物來源的主糧，以其低成本為人類提供了大部分能量。隨著近幾十年來世界許多地區(qū)（尤其是中國）的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對口感美味的追求使稻米加工愈發(fā)精細(xì)，而全谷物消費(fèi)量愈發(fā)降低。在中國，飲食相關(guān)的心血管疾病死亡率和癌癥死亡率包括DALY（傷殘調(diào)整壽命年）全球最高。

禾本科的全谷物由果皮、種皮、糊粉層、胚和胚乳組成，而精加工的谷物（如精白米）僅保留了胚乳部分。根據(jù)多項(xiàng)大規(guī)模研究，全谷物攝入與降低多種疾病引起的全因死亡率和特定病因死亡率風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，包括癌癥、心血管疾病、冠心病、中風(fēng)、糖尿病、呼吸系統(tǒng)疾病、感染性疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾?。粨?jù)估計(jì)，足量全谷物攝入可降低罹患各種疾病和疾病導(dǎo)致的死亡風(fēng)險(xiǎn)30%以上。這是因?yàn)槿任飻z入不足或精制谷物攝入過多會引發(fā)胰島素抵抗，而胰島素抵抗與幾乎所有非傳染性疾病高度相關(guān)。

有色稻米，尤其是全谷黑米，富含多種營養(yǎng)成分，包括蛋白質(zhì)、膳食纖維、必需脂肪酸、維生素、礦物質(zhì)及多種生物活性成分。黑米果皮和種皮中合成的花青素具有促進(jìn)健康和延長壽命的多重效應(yīng)。近期一項(xiàng)關(guān)于全谷黑米、全谷白米及精白米的營養(yǎng)組學(xué)研究表明，全谷黑米能夠?yàn)槿祟惤】堤峁┤媲邑S富的營養(yǎng)來源。

科學(xué)家已經(jīng)開始了將黑米推廣為營養(yǎng)主食的行動。針對當(dāng)前黑米普遍存在烹煮難、口感欠佳等問題，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的育種團(tuán)隊(duì)最近培育出一款全谷黑米新品種“華墨香3號”，做米飯食味特佳，全谷營養(yǎng)豐富且均衡，產(chǎn)量視生產(chǎn)條件在5.5至11噸/公頃之間。該品種可回應(yīng)消費(fèi)者對能量和營養(yǎng)健康的需求，被賦予“米飯型全谷黑米”的新理念。這類水稻品種的推出為人類解鎖黑米的營養(yǎng)寶藏提供了重要契機(jī)。

為滿足未來水稻產(chǎn)業(yè)和人類健康的需求，該文發(fā)出培育綠色營養(yǎng)超級稻（GNSR, Green Nutritious Super Rice）的倡議，從而為地球創(chuàng)造更美好的未來。為實(shí)現(xiàn)這一愿景，綠色營養(yǎng)超級稻應(yīng)具備以下特征：高產(chǎn)且穩(wěn)產(chǎn)；綠色農(nóng)業(yè)性狀，包括對生物和非生物脅迫的抗性，以及其他有助于資源節(jié)約、環(huán)境友好的特性；全谷物，尤其是果皮種皮積累花青素的全谷黑米。以全谷黑米作為營養(yǎng)健康主食替代目前僅包含胚乳的精白米，為人類提供齊全平衡的營養(yǎng)素（全營養(yǎng)），促進(jìn)人類健康。

倡議提出了綠色營養(yǎng)超級稻的基因組育種的技術(shù)策略。綠色營養(yǎng)超級稻育種的第一步是水稻品種目標(biāo)性狀的基因組設(shè)計(jì)。針對特定稻作區(qū)，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下幾個(gè)內(nèi)容：環(huán)境適應(yīng)性與開花時(shí)間；產(chǎn)量水平及其相關(guān)農(nóng)藝性狀；生物和非生物脅迫的抗性；以及全谷物營養(yǎng)成分。育種計(jì)劃的設(shè)計(jì)還需考慮核心親本及特定性狀供體的選擇；還應(yīng)列出與育種計(jì)劃相匹配的目標(biāo)性狀、育種方案及程序的目標(biāo)基因清單。

20年來，國際水稻功能基因組研究已鑒定并解析了5000多個(gè)與各類性狀及生物學(xué)過程相關(guān)的基因，包括產(chǎn)量性狀與抽穗期基因；稻瘟病、白葉枯病和褐飛虱等病蟲害抗性基因；高低溫、干旱等非生物脅迫相關(guān)抗性基因；水分及氮利用效率基因；以及常規(guī)的精米品質(zhì)基因。這些成果為綠色營養(yǎng)超級稻育種奠定了堅(jiān)實(shí)的基因和資源基礎(chǔ)。然而，一些重要性狀，如對螟蟲、卷葉螟、以及稻曲病等病蟲害的抗性基因仍然缺乏。更重要的是，全谷物品質(zhì)相關(guān)性狀的功能基因組研究很少，目前可用于此類性狀遺傳改良的基因極為有限。

基因編輯技術(shù)為實(shí)現(xiàn)特定水稻基因的定向突變、多基因的操縱以及靶向替換提供強(qiáng)有力的工具。人工智能等新興技術(shù)有助于預(yù)測基因變異的潛在效應(yīng)，并優(yōu)化基因聚合或編輯的目標(biāo)性狀。這些方法有望進(jìn)一步加速基因組育種的進(jìn)程，推動綠色營養(yǎng)超級稻培育從設(shè)計(jì)到實(shí)施。

倡議指出，全谷黑米作為主食具有多方面潛在的協(xié)同效益：提升稻米營養(yǎng)價(jià)值，促進(jìn)人類健康；通過食用全谷而非精米，有效保障糧食安全；緩解對高產(chǎn)目標(biāo)的壓力，為資源和環(huán)境可持續(xù)綠色發(fā)展提供更多選擇；相較于傳統(tǒng)白米，因其潛在的價(jià)格優(yōu)勢，可以增加稻農(nóng)的收益，使水稻產(chǎn)業(yè)更具吸引力。

該文倡議將全谷黑米作為稻米消費(fèi)人群的主食，這也是對2021年“主食全谷化，黑米主食化”提議的再度回應(yīng)。主食的變革有望為人類、農(nóng)業(yè)與自然的和諧發(fā)展帶來新的范式。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要多方協(xié)同努力，包括政策支持、公眾教育、提升社會認(rèn)知、知識創(chuàng)新等，不同國家科學(xué)家參與的跨學(xué)科研究，整合植物學(xué)、育種學(xué)、食品營養(yǎng)學(xué)與健康醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的研究，共同推動科學(xué)前沿發(fā)展。此外，產(chǎn)業(yè)界應(yīng)積極生產(chǎn)并向消費(fèi)者推廣營養(yǎng)健康的稻米產(chǎn)品。最近國家出臺的《國家全谷物行動計(jì)劃（2024-2035）》為“黑米主食化”行動提供了非常令人鼓舞的信號。

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武漢谷豐光電科技有限公司是一家長期致力于動植物表型、光機(jī)電儀器、農(nóng)業(yè)科研和機(jī)器視覺系統(tǒng)集成研發(fā)的國家高新技術(shù)企業(yè)、省級專精特新企業(yè)，同時(shí)還是中國植物表型組學(xué)聯(lián)盟（CPPN）成員單位、動植物表型與智慧育種湖北工程研究中心、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)研究生聯(lián)合培養(yǎng)實(shí)踐基地。公司獲得了2023年神農(nóng)中華農(nóng)業(yè)科技獎科學(xué)研究類成果二等獎，2023年湖北省科學(xué)技術(shù)發(fā)明二等獎，產(chǎn)品入選2023年中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村重大新裝備，獲批湖北省青年科技人才專項(xiàng)，武漢市大健康產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目支持以及參與10余項(xiàng)政府重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目。

公司自主研發(fā)了溫室盆栽高通量表型分析系統(tǒng)、田間高通量作物表型系統(tǒng)、種子測量相關(guān)儀器、動植物CT檢測設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)室表型分析儀、農(nóng)業(yè)表型機(jī)器人、無人機(jī)表型系統(tǒng)9大系列30余款專業(yè)表型設(shè)備，儀器測量精準(zhǔn)、高效的特點(diǎn)，榮獲眾多客戶的贊譽(yù)，已擁有多項(xiàng)發(fā)明專利、知識產(chǎn)權(quán)及軟件著作權(quán)等。公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)科研、功能基因組研究、植物科學(xué)研究等領(lǐng)域。