10月14日,北京市平谷区王辛庄镇大新寨村,一块230亩的净作大豆种植示范田中,正在进行新品种“中黄203”的实收测产,测产结果为,13%的标准水含量下,实打实收亩产为545斤。
特殊之处在于,该品种的大豆还是一种风味优良的健康食品。其豆腥味很低,生吃毛豆时,甜味更高,且无豆腥味,制成的豆浆豆腐等豆制品,风味也更好。同时,该品种含有更高的异黄酮,是优良的健康食品。主持该品种育种的中国农科院作科所研究员孙君明和记者说,早在2003年,团队就开始第一次杂交,一直到2018年,通过了北京市新品种审定,到明年,有望通过国家新品种审定。
中国农科院作科所研究员孙君明手中拿的正是大豆新品种“中黄203”。受访者供图
大豆是我国居民重要的植物蛋白和油脂来源,随着生活水平的提高,我国大豆消费量快速增加,在消费量提升的同时,对营养品质的要求也慢慢变得高,尤其是食用大豆的消费中,高营养品质大豆的市场需求慢慢地提升。
2003年,孙君明带领的大豆高产优质育种创新研究组,开启了一场新的育种实验,其目的是培育新的高产优质大豆品种。
10月14日,平谷区王辛庄镇大新寨村,净作大豆种植示范田中的新品种“中黄203”。受访者供图
孙君明和记者说,2003年,团队科研人员选择了两种具备优秀能力品质的大豆,作为父母本。母本名为01P06,是作科所培育的大豆新品系,最明显的特点是缺失一种名为脂肪氧化酶2的基因,这也是影响大豆“豆腥味”的主要基因之一。父本为中豆27,是一款高异黄酮含量的大豆品种,而异黄酮具有抑制癌细胞扩散的功能,早已被科学界发现并普遍认可。
一个新品种的育成,需要漫长的时间和复杂的步骤。从2003年配制杂交组合,并在当年获得最初的种子开始,一代代杂交、选育,一直到2011年,大约经历了8年的选择,科学家们选出了表现优异的材料。
随后是5年的繁殖、稳定,到2015年,品种逐渐成形,孙君明介绍,2015年,新育成的大豆品系参加了北京市的大豆品种审定。审定需要3年,包括2年区域试验和1年生产试验。最终,在2018年,通过北京市新品种审定,这在某种程度上预示着这一品种正式育成。
随后,该品种又参加了国家品种审定,审定时间同样是3年,今年是最后一年的生产试验,孙君明和记者说,过去的2年区域试验中,相较参照品种,增产9.9%,而普通品种增产5%左右,就是一个成功的新品种。
豆腥味,是大豆特有的气味,有的人觉得豆腥味是大豆风味必不可少的部分,但更多人并不是特别喜欢这种特殊的气味,而是通过加热等方法去除。
豆腥味的来源很复杂,目前仍没有解析其中的原理,但研究表明,大豆中的三个脂肪氧化酶基因,在豆腥味的产生过程中,起着重要的作用。孙君明介绍,“我们把这三个脂肪氧化酶基因,命名为脂肪氧化酶-1、2、3,其中脂肪氧化酶-2尤其重要。”
由于新品种的母本缺失脂肪氧化酶-2,杂交后选育出来的大豆,经过分子标记辅助育种同样选育出缺失这一基因,这也是新品种低豆腥味的主要原因。
在种植试验中,科学家们发现,新的大豆,在生吃的时候,也不会有明显的豆腥味,“比如生吃毛豆,有点和生吃花生一样,甜丝丝的。”同时,成熟的大豆在制作成豆制品的时候,豆腥味很轻,香味也更浓郁,“尤其是年轻人、孩子很喜欢。”
尽管风味是个人体验,众口难调,但科学家们,仍旧能从其中发现一些有趣的现象,比如豆腥味和豆香味,其实并非同一种味道,“豆腥味主要是大豆中的一些不饱和脂肪酸如亚麻酸和亚油酸组分,在脂肪氧化酶的氧化、降解等过程中散发的不愉快的味道。豆香味则主要是大豆中含有的油脂加热时散发出的诱人味道。”
异黄酮是一种植物雌激素,都会存在于高等植物中,尤其是豆科植物中。科学家们发现,这种雌激素对人体具有保健作用,同时还能够抑制癌细胞的生长和扩散,更有趣的是,它只对癌细胞有效,对正常细胞却无影响。它还是一种抗氧化剂,可以阻止强致癌的氧自由基生成。
到目前为止,大豆是人类获取异黄酮的大多数来自。在这方面,食用大豆更多的亚洲居民优势更加明显。
孙君明介绍,一项针对日本居民的研究多个方面数据显示,相比欧美,日本居民癌症发病率更低,这与摄入更多豆制品有重要的关系。
在育种的历程中,产量是永恒的追求。但跟着社会的发展,人们对营养健康的需求也在不断的提高。尤其是在食物方面,具有保健功能的食物,市场越来越受欢迎,这也要求育种家们,必须要面向新的消费需求,培育出满足大家对营养健康需求的新品种。
“中黄203的异黄酮含量,高达5‰,”孙君明说,“而一般的大豆中,正常含量为1‰到2‰,也就是说,我们的新品种,异黄酮含量能够达到普通品种的2-3倍。”
一个兼具高产、保健、且风味优良的新品种,要经历艰难而复杂的育种过程。孙君明介绍,在中黄203的整个育种过程中,至少经历了五个关键的阶段。每一个阶段,都要进行复杂而细致的选育过程。
在最初的杂交育种阶段,科学家们需要在育种早代选择那些脂肪氧化酶缺失的材料,“在以前,此阶段十分艰难,因为该性状用人的眼睛无法辨别,但现在有了先进的生化标记和分子标记等新技术,能够最终靠新技术进行定向选择,在某些特定的程度上,降低难度,但即便如此,也需要2-3代,才能选择出来。”由于脂肪氧化酶是质量性状,经过上一代几千份材料的筛选,选择出基因纯合材料后,再经过下一代验证一次,便可将该性状固定下来,稳定遗传给后代。
第一步选择之后,第二步关于异黄酮含量的选择接续展开,科学家们对此前筛选出的脂肪氧化酶缺失材料,再进行异黄酮含量的HPLC检测,选择出异黄酮含量高的材料。这些材料,兼具了高异黄酮含量和脂肪氧化酶-2缺失的特性。
此时,成千上万的材料被淘汰,只有数百种材料被遴选出来,第三次选择开始了,这一次选择的目标是高产。
2018年中黄203在河南虞城50亩高产试验田中,实收亩产501斤,这一产量,远远超出了全国260斤左右的平均亩产。今年,则达到了545斤,超出全国平均亩产一倍多。
在产量选择之后,还要经历抗病性和营养加工品质检测等,每一个类型的检测,都是一次选择的过程。
“新品种的育成,有很多重要的因素和环节,其中,低豆腥味、高异黄酮含量、高产、抗病、优良的加工品质,是最重要的五个因素。”孙君明说。
在检测中,科学家们还发现了一些意外收获,比如新品种的油脂含量很高,孙君明介绍,中黄203是营养功能型食用大豆,其蛋白含量为42%左右。但同时,检测中发现,它的脂肪含量也很高,达到22%以上,高于普通食用大豆品种1-2个百分点。
同时,中黄203还是一种适应性更强、更耐瘠薄的品种。孙君明介绍,“中黄203是夏播大豆,生育期为117天左右。黄淮海北部、京津地区都适合播种。”
此次实测的大豆,种植于北京平谷的一处复垦地中,种植条件和管理上的水准都相对较弱,而中黄203表现出了良好的适应性。
“适应性是品种推广的重要的因素之一,这一次在北京平谷地区的试验中,确实有很多坏因,比如土地比较贫瘠,种植密度也不够,9月份干旱少雨,每亩平均种植6000株左右,而普通密植的数量,能够达到1.5万到2万株。施肥也只有一次,在种植前,施用20公斤复合肥作为底肥。中间浇水2次,病虫害化学防治4次,相对都比较少。在这样的条件下,能取得545斤的高产,说明在大部分相对贫瘠的土地上,都能够得到高产。”孙君明说。