黄新元课题组发表QTL聚合创制营养安全稻米的评论文章

来源：JIPB

水稻是我国乃至世界的重要粮食作物之一。稻米不仅为世界人口提供超过五分之一的能量，同时也是矿质营养元素（如钙、铁、锌、硒等）和有毒元素（如镉、砷等）的主要来源。

据世界卫生组织估计，全世界有超过三分之二的人口存在一种或多种必需矿质营养元素摄入不足的问题，其中大约有60% 的人口缺铁，30% 的人口缺锌和约15%的人口缺硒(WHO 2002; White and Broadley 2009; Rawat et al. 2013)。矿质营养元素摄入不足造成的“隐性饥饿”已成为一个全球性的问题。

随着我国工业化、城市化的快速发展，土壤镉、砷等重（类）金属污染问题日益突出，导致类似“镉大米”事件频繁发生，对以稻米为主食的居民身体健康构成严重威胁。据我国国家卫生和计划生育委员会长达25年的调查显示，我国居民人均每天镉摄入量在过去25年间升高了122%，已经达到了世界卫生组织和世界粮农组织规定的日均镉允许摄入量的61%。其中稻米是膳食中镉的主要来源，占我国人均每天镉摄入量的55% ，南方人群则占到了65% (Song et al. 2017)。膳食中摄入足量的铁和锌等微量元素可以降低人体对镉的吸收，而稻米中低含量的铁、锌会造成镉对人体的有效性增加。因此，降低稻米中镉积累的同时，提高稻米中微量元素含量，对提高稻米的营养品质和保障稻米安全具有重要意义。

JIPB最新在线发表了南京农业大学资源与环境科学学院、作物遗传与种质创新国家重点实验室黄新元课题组题为: QTL pyramiding for producing nutritious and safe rice grains的评论文章，介绍了最近通过QTL聚合手段创制籽粒富含矿质营养元素同时重金属低积累的水稻育种材料的最新研究成果。该评论文章详细介绍了控制水稻籽粒矿质营养元素和重金属元素积累相关QTL定位和基因克隆的最新研究进展，并对未来通过遗传改良培育营养安全稻米的前景进行了展望。

通过遗传改良培育重金属低积累的作物品种，同时通过生物强化的方法提高稻米微量元素的含量，是解决稻米重金属污染和提高稻米营养品质最经济有效的策略之一。目前，人们虽然定位到了不少控制微量元素及重金属在水稻籽粒中积累的QTL位点，部分QTL位点也已经被克隆，然而这些QTL位点或功能基因很少被用于培育重金属低积累和富含矿质营养元素的水稻品种中。

最近，中国水稻所钱前研究员团队利用一套以93-11为受体亲本、PA64s为供体亲本构建的覆盖整个基因组的染色体片段替换系，定位到多个控制稻米镉、锌和硒等元素含量的QTL位点。进一步将携带低镉主效QTL位点的替换系与携带高锌和高硒主效QTL位点的替换系分别进行杂交，通过分子标记辅助选择的方法，在后代中分别筛选出低镉高锌和低镉高硒的聚合材料 (Liu et al. 2020)。这两份材料在两年的大田试验中均表现出籽粒低镉高锌和低镉高硒的表型，同时其他重要农艺性状并未发生改变，在培育水稻重金属低积累和提高稻米品质的育种中将有广泛应用价值。

参考文献：

Liu C, Ding S, Zhang A, Hong K, Jiang H, Yang S, Ruan B, Zhang B, Dong G, Guo L, Zeng D, Qian Q, Gao Z (2020) Development of nutritious rice with high zinc/selenium and low cadmium in grains through QTL pyramiding. J Integr Plant Biol DOI: 10.1111/jipb.12909

Rawat N, Neelam K, Tiwari VK, Dhaliwal HS (2013) Biofortification of cereals to overcome hidden hunger. Plant Breeding 132: 437-445

Song Y, Wang Y, Mao W, Sui H, Yong L, Yang D, Jiang D, Zhang L, Gong Y (2017) Dietary cadmium exposure assessment among the Chinese population. PLoS One 12: e0177978

White PJ, Broadley MR (2009) Biofortification of crops with seven mineral elements often lacking in human diets--iron, zinc, copper, calcium, magnesium, selenium and iodine. New Phytol 182: 49-84

WHO (2002) The World Health Report 2002. Reducing risks, promoting healthy life. World Health Organization, Geneva, Switzerland