干了这碗“全谷物碗”｜世界粮食日|世界粮食日|全谷物|大豆|小麦|水稻|玉米|郑单

全谷物碗

今天是世界粮食日

本周（10月12日至18日）

为全国粮食安全宣传周

今年的主题是

“实施全谷物行动计划

促进节粮减损和营养健康”

近年来，中国科学院

在育种、营养、减损、抗逆

等方向持续开展攻关

为筑牢粮食安全根基

提供坚实的科技支撑

今天，我们为您端上

一碗“全谷物碗”

四种谷物

每一口，都有出处

看看里面暗藏了哪些“黑科技”

寒潮来了，水稻能“凤凰涅槃”

碗里那些白亮的米饭，是水稻自己“凤凰涅槃”换来的。

全球气候变化加剧，极端低温天气频发。水稻最怕什么？怕冷。苗期一冻，分蘖减少，严重时甚至造成植株死亡。而为了保产，低温后过量施用氮肥，不仅增加生产成本，环境也扛不住。

今年，中国科学院植物研究所发现了一个调控水稻耐寒性与氮利用效率的智能分子模块CHPO（CHILLING PHOENIX，“寒地凤凰”）。这名字不是白起的，水稻遇寒害时，CHPO激活耐寒基因，帮水稻扛住低温；寒害过后，CHPO又切换到“恢复模式”，促进氮吸收和利用，帮植株快速恢复分蘖和生长，从而提升水稻产量的稳定性。抗冻、恢复、省肥，一个模块全管了。

更有意思的是，不同水稻亚种之间的CHPO存在天然变异，调控能力和适应方式不一样。这意味着，科研人员可以从基因资源里进行挑选，培育出更耐寒、更稳产、更省肥的新一代水稻。

▲上图展示了水稻生产中的一种常见农艺措施，而CHPO“智能模块”的发现提供了全新的解决方案

一根玉米的蛋白“逆袭”

“全谷物碗”里，立着一根金黄饱满的玉米。

玉米是我国第一大粮食作物，被誉为“饲料之王”，但它的蛋白含量普遍偏低——大约8%。这意味着，我们养猪养鸡的饲料里，得大量添加进口豆粕来补蛋白。

野生玉米的蛋白含量高达30%。但在9000多年的驯化和育种里，因为没人定向去选，大多数优异基因就这么“丢了”。2022年，中国科学院分子植物科学卓越创新中心干了件大事：从野生玉米里把一个高蛋白基因“找”了回来，克隆了首个高蛋白基因THP9-T。今年，他们又克隆出第二个高蛋白主效基因THP3-T。两个基因一聚合，自交系籽粒蛋白从10%提升到15%，杂交种“郑单958”籽粒蛋白从8.5%提升至12%—13%，全株蛋白从7%提升至9%以上。

高蛋白玉米有潜力替代猪饲料里50%到100%的豆粕。“全谷物碗”里立着的，是国家饲料粮安全的一块基石。

▲左：郑单958，蛋白含量8%；中：郑单958改良-1，蛋白含量12.5%；右：郑单958改良-2，蛋白含量12.7%

大豆“育种术”

碗里那一把圆滚滚的大豆，主要来自东北。

中国科学院东北地理与农业生态研究所科研人员常年泡在寒区大豆的育种难题里。他们干了一件听起来很“硬核”的事——用固相育种芯片，搭建了一套大豆育种技术体系。说白了，就是给大豆做精准筛选：种质资源鉴定、目标性状筛选、育种材料精准筛选，一套流程下来，育种周期短了，盲目筛选少了，效率上去了。

这套体系与传统育种选育出来的“东生”系列大豆，适配性强、性状稳，契合东北主产区种植需求。其中“东生137”在苏打盐碱地叠加极端洪涝高温天气条件下，亩产达397.25公斤，创造苏打耐盐碱地大豆品种单产纪录。

这些豆子背后，是黑土地上的“中国芯片”，也是大豆产业不被“卡脖子”的底气。

▲大豆新品种“东生137”

给小麦装上“免疫盾牌”

碗里那抹麦香，来自被病害“逼出来”的突破。

小麦三大真菌类病害——锈病、白粉病和赤霉病，病原菌新毒性小种不断变异，主栽品种的抗病性说没就没。打药？成本高，农药残留也让人不放心。

中国科学院遗传与发育生物学研究所换了个思路：从基因里找答案。科研人员从小麦远缘种、野生种、农家种和主栽品种里，挖掘出多个抗病基因，给小麦装上了“免疫盾牌”。更关键的是，科研人员还解析出基因协同抗病的新范式，创制高产抗病新种质发放给全国育种单位，实现了从基因发掘到机制解析和设计育种的全链条结合。

以长穗偃麦草为抗源，科研人员构建了一套“精准导入—精细检测—分子设计育种”的技术体系，选育出的小麦新品种“中科166”，把“济麦22”的赤霉病抗性从“高感”直接拉到“中抗”，抗寒、抗黄花叶病毒、抗穗发芽，且氮高效、高产稳产，在江苏、安徽部分地区比主栽品种增产15%，两年推广近150万亩，带动经济效益超20亿元。