我國紅米資源的開發(fā)現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

嚴 菊， 羅 凱， 劉 志， 彭 雁， 楊宋榮， 蔣先文

(貴州省六盤水市種子管理站， 貴州 六盤水 553000)

我國有近3/5的人口以稻米作為主食，目前人們對稻米的消費觀念已逐步轉(zhuǎn)變，除了色、香、味，稻米的營養(yǎng)價值也越來越受到人們的重視。紅米作為一種特色稻米，較普通稻米營養(yǎng)更豐富，富含維生素、花青素及生物堿等生物活性物質(zhì)及硒、鋅等多種礦質(zhì)元素，食藥一體，具有較高的開發(fā)利用價值，市場前景廣闊。為紅米新品種的選育及開發(fā)利用提供借鑒，概述了我國紅米資源的開發(fā)現(xiàn)狀，對其市場前景進行了展望。

1 紅米種質(zhì)資源的分布及育種進展

1.1 資源分布

有色稻主要盛產(chǎn)于中國、印度、馬來西亞、菲律賓等亞洲國家。我國作為水稻的發(fā)源地之一，種質(zhì)資源十分豐富，其中白米資源種類居世界首位，紅米資源次之。據(jù)統(tǒng)計，目前我國共有紅米種質(zhì)資源8 963份，占所有地方農(nóng)家品種34 663份的25. 86%，主要包括秈、粳、糯、粘4種資源類型[1]。國內(nèi)紅米品種的分布大多集中在云南、貴州、廣西、湖南、江西等省份，其中生產(chǎn)規(guī)模較大的地方品牌有貴州劍河紅米[2]、云南元陽梯田紅米、福建浦城紅米、湖南新化水車紅米、四川鹽源紅米等[3]。比較有名的品種有云南紅云當、江西井岡紅米、陜西平利三粒寸、象州紅香粳、寶雞紅稻子，江西柳條紅等[4]。

1.2 育種進展

目前種植的紅米多為地方品種，農(nóng)藝性狀通常表現(xiàn)為高稈、株型松散、易倒伏等特點，極大地限制了紅米的規(guī)模化生產(chǎn)。為了選育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、適應(yīng)性強的紅米品種，育種家們充分利用常規(guī)稻矮稈、株型緊湊、莖稈粗壯等優(yōu)點，與紅稻開展雜交育種，目前已選育出多個優(yōu)質(zhì)紅稻品種，如董彥君等[5]以日本紅粳品種阿波赤米為母本，秀水110為父本進行雜交，再與秀水128復(fù)交選育出上師紅粳2號，該品種具有產(chǎn)量高、穩(wěn)定性好、抗逆性強、口感好等特點；周漢欽等[6]以五豐占為母本，農(nóng)家紅米品種為父本，雜交后經(jīng)多代選育得到軟紅米品種，該品種單產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)、抗病性強；陳建偉等[7]將優(yōu)質(zhì)軟米中二軟與肇慶紅米雜交，選育出軟性紅米粵紅寶，該品種高產(chǎn)、中抗稻瘟病、米質(zhì)好且Fe、Zn含量高；除此之外，云南農(nóng)業(yè)大學滇型雜交水稻研究中心還選育出產(chǎn)量高、適應(yīng)能力強的滇雜701[8]；向花香等[9]選育了感溫型常規(guī)稻柳紅占211等。除了傳統(tǒng)雜交育種，一些育種單位還采用誘變育種的方式選育新品種，如湖北省農(nóng)科院用放射性核素60Co對農(nóng)家品種紅毛粘進行輻射之后選育出秈型新品種羅田女兒紅[10]；李源祥等[11]通過衛(wèi)星將“GER-3”送到太空進行誘變，之后對其突變體進行定向選育，最后育成穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗逆性強的我國首個太空紅米新品種贛晚秈33號。

2 遺傳研究現(xiàn)狀

2.1 色素基因

NAGAO等[12]以自然突變體為研究材料，定位至調(diào)控紅米種皮色素的互補基因Rc和Rd，只有Rc存在時種皮呈褐色且伴隨不規(guī)則斑點，只有Rd存在時則為白色，2對基因同時存在時種皮表現(xiàn)為暗紅色；HSIEC等[13]對水稻品種7102和7105的自然突變體進行基因定位，得出控制紅米種皮色素的基因Rc位于7號染色體上，Rd位于1號染色體上的結(jié)論；石幫志等[14]利用紅稻品種天紅與多個白米品種雜交，經(jīng)遺傳分析發(fā)現(xiàn)紅米性狀是受1對主基因控制的顯性遺傳；吳建等[15]發(fā)現(xiàn)在2個不同環(huán)境下均檢測到的QTL位點qAN-10a遺傳穩(wěn)定性較好，貢獻率較大，因此視其為主效基因；王麗華等[16]對紅米品種紅寶石衍生群體進行定位，發(fā)現(xiàn)控制紅色性狀的QTL位于7號染色體上，表現(xiàn)為單基因顯性遺傳，與趙輝等[17]研究結(jié)論一致；廖金花等[18]用21個親本多態(tài)性分子標記檢測紅米和白米的近等基因池，發(fā)現(xiàn)分子標記RM212在2個近等基因池中均具有多態(tài)性，由于該分子標記位于1號染色體，因此認為紅米色素基因位于1號染色體上，與RM212連鎖?？梢?，色稻的米色遺傳較為復(fù)雜，不同研究人員定位的控制紅米色素的QTLs具有一定的差異，除基因外，稻米顏色的形成還與溫度、光照、籽粒礦物質(zhì)含量等因素有關(guān)。

2.2 雜種優(yōu)勢及配合力

楊海亮等[19]用7個不育系(其中A7為紅米不育系)和8個恢復(fù)系(其中R7、R8為紅米恢復(fù)系)配制了56個組合材料，研究株高、有效穗等9個農(nóng)藝性狀和精米率、蛋白質(zhì)含量等10個品質(zhì)性狀及花色苷、鋅、硒3個功能性狀的雜種優(yōu)勢和配合力表現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，9個農(nóng)藝性狀普遍存在較強的超親優(yōu)勢和競爭優(yōu)勢，大部分農(nóng)藝性狀的一般配合力和特殊配合力達顯著或極顯著水平；10個品質(zhì)性狀普遍存在較強的超親優(yōu)勢和競爭優(yōu)勢，大部分性狀的一般配合力和特殊配合力均達顯著或極顯著水平；雜種優(yōu)勢分析中硒含量超親優(yōu)勢最強，總花色苷含量最弱；3個功能性狀的競爭優(yōu)勢均為正值，一般配合力方差和特殊配合力方差均達到顯著或極顯著水平。廖金花[18]用SSR標記定位常規(guī)紅稻品種紅寶石B的恢復(fù)基因時發(fā)現(xiàn)，RM182與主效恢復(fù)基因緊密連鎖，兩者之間的遺傳距離為7.4 cM，該標記位于7號染色體上；對紅寶石A進行雜種優(yōu)勢分析，發(fā)現(xiàn)其配合力和雜種優(yōu)勢較強，具有生產(chǎn)利用價值。

2.3 分子標記的開發(fā)及應(yīng)用

張亭亭等[20]在控制紅米顏色的等位基因Rc和rc及Rd和rd關(guān)鍵性位點上建立了分子標記：Rc(+5150)和Rd(+276)。通過檢測認為Rc(+5150)可區(qū)分Rc/rc的基因型，Rd(+276)可區(qū)分Rd/rd的基因型，這一發(fā)現(xiàn)為紅米分子標記輔助育種及相關(guān)研究的開展提供了借鑒；劉盼等[21]以紅米品種培雜191作為研究材料，對其紅色素的調(diào)控基因進行定位并測序，與白米稻的該基因序列進行比對后設(shè)計出可以準確鑒定水稻紅色種皮性狀并能區(qū)分雜合基因型和純合基因型的3對特異性分子標記；王萌等[22]在前人研究的基礎(chǔ)上，利用分子標記對巨胚白米稻和常規(guī)紅稻的雜交后代進行選育，將育成的巨胚新紅米品系命名為上師大10號，與巨胚白米稻親本相比，該品系具有產(chǎn)量高、成熟期早等特點。

3 紅米開發(fā)利用價值

3.1 紅米的營養(yǎng)成分

紅米富含淀粉類物質(zhì)和植物蛋白及中、微量元素、氨基酸、纖維素、維生素、生物堿等，所含的植物蛋白質(zhì)是一種優(yōu)質(zhì)蛋白，有利于人體消化吸收，能夠增強人體抵抗力。微量元素的含量比普通白米高0.5～3倍[23]，F(xiàn)e元素含量明顯高于白米和紫米[24]，因此紅米又有補血米、長壽米的美譽。長期食用有預(yù)防貧血、改善睡眠，提高機體免疫力及延年益壽的作用。

3.2 紅米的食用價值

紅米直鏈淀粉含量較低，膠稠度一般較高，飯粒有彈性，口適性較好。其營養(yǎng)成分對人體有著至關(guān)重要的作用，如所含硒元素具有預(yù)防癌癥、延緩衰老、護肝造血等功能；鋅對少年兒童的智力發(fā)育至關(guān)重要；鈣有利于促進少年兒童生長發(fā)育、預(yù)防及治療老年人骨質(zhì)疏松；豐富的膳食纖維有助于腸道功能的改善，調(diào)節(jié)腸道菌群，促進人體吸收。通常情況下，人們會通過服用保健品來改善以上癥狀，但效果甚微，稻米作為一種日常主食，易消化，營養(yǎng)元素也容易被人體吸收。因此，通過食用稻米的方式來補充營養(yǎng)元素安全有效。紅米營養(yǎng)成分豐富，食療價值高，長期食用可保持人體營養(yǎng)均衡，促進身體健康[23]。

3.3 紅米的藥用價值

李時珍的《本草綱目》記載：紅米溫和無毒，有消食活血，健脾養(yǎng)胃的功效。紅米中所含的微量元素作為人體的電荷載體，有傳遞神經(jīng)脈沖信息、構(gòu)成酶的催化中心和骨骼結(jié)構(gòu)元的作用；紅米中高密度脂蛋白膽固醇及SOD含量明顯高于白米，可增強人體抗氧化能力，防治動脈粥樣硬化及氧自由基引起的疾病[25]；β-胡蘿卜素對增強人體細胞活性，預(yù)防和抗感冒有一定的功效，可增強機體免疫及抗過敏能力；其他生物活性物質(zhì)，如黃酮、強心苷等有抗炎、改變機體中酶的活性、改善微循環(huán)、增加冠狀動脈血流量等作用[26]。

3.4 紅米色素的作用

紅米色素存在于紅米的種皮或穎殼中，主要成分為花青-3-葡萄糖苷和矢車菊-3-鼠李葡糖苷，易溶于乙醇、甘油等有機溶劑，難溶于乙醚、氯仿等非極性溶劑，穩(wěn)定性好，著色力強。紅米中含有的花青素屬羥基供體，是一種天然抗氧化劑，能有效清除人體內(nèi)部自由基[27]，并具有降血脂、改善貧血、保護肝臟、增強人體免疫力等功能。作為獲得國家批準使用的一種天然色素[28]，紅米色素可用作葡萄酒、紅酒及飲料的添加劑，同時在醫(yī)藥及化妝品行業(yè)中也有所應(yīng)用。

4 紅米生產(chǎn)加工現(xiàn)狀

我國獨特的地理環(huán)境和氣候條件孕育了許多非常有特色的地方紅米品種，如盤州紅米、井岡紅米、元陽梯田紅米、象州紅米等，許多品種已獲得地理標志保護，在一定區(qū)域范圍內(nèi)有穩(wěn)定且規(guī)模較大的種植面積。紅米剝殼后的糙米口感一般比較粗糙，適口性不佳，羅田綠葉農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司采取半破壁的加工方式對羅田女兒紅進行加工，利于蒸煮的同時保留了紅米原有的營養(yǎng)成分[29]；傅茂潤等[30]采用超微粉碎技術(shù)將紅米加工成米粉，與普通紅米粉進行對比后發(fā)現(xiàn)，超微技術(shù)可最大程度地保持紅米的營養(yǎng)價值，同時可改善紅米粉的粉體性質(zhì)和加工特性。目前市面上銷售的很多紅米都進行過拋光處理，雖然拋光在一定程度上改善了紅米的口感，但紅米色素層會遭到破壞，營養(yǎng)價值也將大打折扣。因此，完善紅米的加工工藝，提高紅米適口性的同時保持營養(yǎng)元素不流失是目前發(fā)展紅米產(chǎn)業(yè)亟待解決的問題。

近年來紅米市場需求不斷增大，但紅米產(chǎn)量相對較低，因此價格普遍高于普通白米1倍以上。隨著生產(chǎn)加工水平的不斷提高，紅米的價值也得到了不斷的開發(fā)和利用，如將紅米和白米按照15∶85或10∶90的比例均勻混合形成配方米，可提高現(xiàn)有成品米的食用品質(zhì)；用紅米釀造的紅米酒度數(shù)低，口感柔和，香味濃郁，老少皆宜；用紅米、紅豆和紅棗熬制的紅米八寶粥營養(yǎng)價值豐富，受到了廣大消費者的青睞；紅米米糠中含有大量營養(yǎng)元素及膳食纖維，可制成飲料或其他食品的功能性添加劑，有助于清理腸胃，改善腸道健康[31]；除此之外，紅米還可以制成粉絲、爆米花等零食，市場前景廣闊。

5 展望

隨著科技的進步，我國的紅米產(chǎn)業(yè)雖然得到了發(fā)展，但仍然存在新品種選育進程緩慢、加工工藝相對落后、紅米利用價值未最大化等問題。筆者認為現(xiàn)階段應(yīng)從以下幾個方面做好相關(guān)工作。首先，應(yīng)重視紅米種質(zhì)資源的收集和保護，我國紅米種質(zhì)資源豐富，大多為常規(guī)稻品種，少數(shù)為雜交稻，很多品種因為產(chǎn)量低或適口性差等原因瀕臨絕跡。因此，收集和保護各類紅米品種，構(gòu)建核心種質(zhì)庫，對品種選育及后續(xù)的研究至關(guān)重要。其次是在傳統(tǒng)雜交育種的基礎(chǔ)上，可通過組織培養(yǎng)、誘變育種等加快紅米新品種的選育進程；加強遺傳研究，對控制紅米各數(shù)量性狀及質(zhì)量性狀的基因進行定位研究的同時，可將其他優(yōu)質(zhì)稻的巨胚、甜味、色素、香味、糯性等基因通過遺傳轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)入到現(xiàn)有紅米品種中實現(xiàn)品種改良及新品種的選育。除此之外，還應(yīng)完善現(xiàn)有紅米加工工藝，改進加工設(shè)備，探索新加工流程，使紅米本身的價值得到最大程度地開發(fā)和利用。