柏斌：薪火传承永探索深究机理育良稻

　　用占世界7%的耕地养活了全世界22%的人口，这是中国创造的一个世界奇迹。奇迹的背后，是无数为此耕耘奉献的人，“杂交水稻之父”的袁隆平院士创办的湖南杂交水稻研究中心，在其中做出了卓越的贡献。如今，年轻一代科研人继续踏着金色的稻浪，并应用先进的仪器和方法，在探索改良育种、提升品质的道路上继续前行。近日，分析测试百科网采访了杂交水稻全国重点实验室检验检测中心负责人柏斌，作为年轻一代的杂交水稻研究者，柏斌分享了自己在水稻研究方面的科研创新之路，并对用高端质谱仪器开展代谢组和机理研究进行了展望。

杂交水稻全国重点实验室检验检测中心负责人柏斌

　　水稻研究 不解之缘

　　在杂交水稻全国重点实验室检验检测中心，柏斌主要开展稻米品质的机理和遗传育种研究，以高温或者是盐碱等为环境变量，结合稻米品质的相关关键基因开展研究，从而挖掘品质和非生物的逆境胁迫之间的分子调控机制。同时，柏斌也从产业链角度来部署创新链，聚焦黑米、高抗性淀粉以及香糯稻等稻米新品种的选育，并且与企业合作进行产业化推广。

　　“我所在的单位湖南杂交水稻研究中心，这是袁隆平院士在1984年建立起来的，是国内国际唯一的一家从事杂交水稻研发的科研机构。”柏斌自豪地介绍道，“从研究生开始，我就一直跟随袁隆平院士从事水稻遗传育种工作。袁隆平院士是气排球超级发烧友，我也经常和他一起打气排球。他对我印象也比较深刻，给我取了个绰号叫‘柏大瓢’。”

　　在学习工作的过程中，柏斌向袁隆平院士学习颇多，“首先是感受他的这种随和，其次是他的乐观，最深的感受是袁隆平院士对科研不断探索的攀登精神。”

　　在袁隆平院士的带领下，湖南杂交水稻研究中心在水稻选育方面取得了世界上一系列令人瞩目的成就，先后攻克了三系杂交稻，两系杂交稻的技术瓶颈，获得国家科技进步特等奖两项，国家科技奖一等奖三项，二等奖三项。

　　深究品质机理 选育开发优品

　　当前，柏斌课题组主要关注水稻品质机理研究，营养高、食味优的黑米选育以及复合营养米的开发。

　　在水稻品质机理方面，柏斌团队针对耐高温或耐盐碱的优质稻，研究其在各阶段尤其是灌浆期生理机制的改变，取得了一些系统性的研究成果，发表了多篇SCI的1区期刊，比如Frontiers in nutrition，Food Research International，Food Chemistry等。

　　比如近期发表在Frontiers in nutrition上的研究中，团队研究了三个水稻品种，其生殖生长阶段在中高盐胁迫下的精米组成、淀粉结构和理化性质的变化。结果表明，盐胁迫导致淀粉的碾磨和外观质量较差，总淀粉含量、蛋白质含量较高，支链淀粉的中链比例和长链比例较高，糊化温度（GT）较低，但直链淀粉含量较低，支链淀粉短链比例较低。

　　与对盐敏感的品种相比，耐盐品种表现出更低的GT和糊化焓、更好的糊化性能和更稳定的晶体结构；因此，他们的饮食和烹饪质量（ECQ）受到的影响较小。上述结果表明，盐胁迫显著改变了水稻的化学组成、淀粉结构和理化性质，生殖生长期的盐胁迫会降低耐盐水稻品种的ECQ，并略微提高淀粉的糊化性能，最终导致水稻ECQ的恶化。

该研究分析了盐敏感和耐盐水稻品种对中高盐胁迫的响应差异，为育种家培育出具有良好蒸煮和食用品质的耐盐水稻提供了参考。相关成果发表在Frontiers in nutrition. 2022, 9：926217.

　　在黑米选育方面，随着生活水平的提高，人们对稻米品质、口感的要求也不断提高。柏斌课题组针对目前市场上黑米食味非常差的特点，收集了大量的黑米资源，定向开发选育营养高、食味优的黑米新品种，也取得了相关进展。

　　“我们选育了一些苗头性的黑米新品种，它们食味值都非常好，用普通电饭煲蒸煮后的食味效果也非常出色。”柏斌说道。

　　在复合营养米的开发方面，柏斌课题组还与企业进行合作开发复合营养米。该研究主要是以大米米粉为基础，通过添加相应的红薯粉、魔芋粉，形成复合粉并加工成米，外加改良食味差异，使得这种复合营养米不仅营养高，食味也进一步得到提升。

　　高通量筛选技术的挑战

　　杂交水稻全国重点实验室检验检测中心不仅在品质、营养、元素等宏观领域开展研究；在微观领域的分子检测方面，近年来在镉低积累、分子育种方面取得系列突破。比如对于镉低积累，检测中心跟踪特定的基因，通过高通量分析数十万分水稻苗期的株系，从而定向筛选有突变体的株系。

　　“我们认为在检测上面可能有突破，但比较困难的一点是，分子检测涉及的技术方法尚缺乏全国统一的国标，甚至也没有相关地标。技术上可能还需要进一步的标准化完善。”

　　合作实验室揭牌 助推杂交稻创新发展

　　从杂交水稻全国重点实验室引入质谱仪器至今，柏斌表示印象最深刻的是岛津的服务意识、服务能力。

　　“我们在选购质谱仪时，进行了充分的市场调研，评比了口碑、技术、服务等，最终选择岛津作为合作伙伴。”

　　在这个过程中，从最初的仪器询价、参数分析，到相应合作单位的调研走访，再到仪器采购完之后相应的培训以及仪器出现故障的维修，岛津及时高效的服务都令人满意。特别是维修方面，当实验室提供维修申报单后，岛津会在第一时间给予线上解答，需要上门进行维修的服务也会在3天之内上门。

　　2023年5月，为了在前沿科技研发、应用方法开发等多方面开展更加深入的合作，推动杂交水稻科技创新发展，杂交水稻全国重点实验室检验检测中心-岛津合作实验室正式挂牌，双方的合作迈入全新阶段。

　　柏斌表示：建立合作实验室，检测中心可以利用岛津先进的仪器进行人才培养，也可以进行黑米或复合营养米在营养安全方面的深入挖掘，为培育营养优质稻提供技术支持。

　　“比如我们目前筛选出一些口感佳的优质黑米，但究竟是哪些代谢成分、遗传机理造成了差异？这是合作实验室未来研究的一个科学问题。”柏斌讲到，“我们选取不同食味的黑米，使用岛津的全谱二维Q-TOF色谱质谱联用仪进行代谢组学的分析，已找到一些可能影响口感的黄酮类、糖类化合物。下一步将与岛津再开展深入合作，使用质谱显微镜等设备，确定影响黑米食味的核心代谢物。另一项合作是，开展代谢通路研究，去挖掘不同种质资源影响代谢物积累与合成的关键调控基因。”

　　柏斌表示，未来几年检测中心的规模和能力将进一步提升。随着岳麓山实验室的建成，检测中心的体量、人才队伍也将进一步壮大，将引进更多的质谱类仪器，如气质、液质、全二维质谱等，来丰富检测业务，提高检测的权威性。

　　在科研方面，柏斌希望未来几年能够有优质黑米、高抗性淀粉以及高糯香稻的审定和推广，与企业共同去推进复合营养米、全谷物米的开发。

　　被访人简介

　　柏斌，中南大学植物学博士，杂交水稻全国重点实验室检验检测中心负责人，研究方向为稻米品质机理和遗传育种。截止目前，发表论文26篇，其中第一作者或通讯作者15篇（SCI论文9篇，累计影响因子70以上）；主持国家自然科学基金青年项目等国家和省级项目5项；授权专利1项（排名第1）；获2项湖南省科技进步一等奖（分别排名第9和11）；长沙市杰出创新青年、湘鄂赣农业科技创新联盟第六届农业科研杰出青年、湖南省农业科学院首届青年岗位能手；湖南省科技特派员和“三区”科技人才。

　　参考文献：

　　1.Yao, D. , Wu, J. , Luo, Q. ,Zhang, D. , Zhuang, W. , Xiao, G. , Deng, Q., Lei, D., Bai, B.*. Effects of Salinity Stress at Reproductive Growth Stage on Rice (Oryza sativa L.) Composition, Starch Structure and Physicochemical Properties. Frontiers in nutrition. 2022, 9：926217.