我國紅米資源的開發(fā)現(xiàn)狀及應用前景

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及硒、鋅等多種礦質元素，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、適應性強的紅米品種，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、品質優(yōu)、抗病性強；陳建偉等[7]將優(yōu)質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、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?？梢姡镜拿咨z傳較為復雜，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、籽粒礦物質含量等因素有關。

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個恢復系(其中R7、R8為紅米恢復系)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、蛋白質含量等10個品質性狀及花色苷、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的恢復基因時發(fā)現(xiàn)，RM182與主效恢復基因緊密連鎖，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，所含的植物蛋白質是一種優(yōu)質蛋白，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重要的作用，如所含硒元素具有預防癌癥、延緩衰老、護肝造血等功能；鋅對少年兒童的智力發(fā)育至關重要；鈣有利于促進少年兒童生長發(fā)育、預防及治療老年人骨質疏松；豐富的膳食纖維有助于腸道功能的改善，調節(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、構成酶的催化中心和骨骼結構元的作用；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，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；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)階段應從以下幾個方面做好相關工作。首先，應重視紅米種質資源的收集和保護，我國紅米種質資源豐富，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，構建核心種質庫，對品種選育及后續(xù)的研究至關重要。其次是在傳統(tǒng)雜交育種的基礎上，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)量性狀及質量性狀的基因進行定位研究的同時，可將其他優(yōu)質稻的巨胚、甜味、色素、香味、糯性等基因通過遺傳轉化轉入到現(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，還應完善現(xiàn)有紅米加工工藝，改進加工設備，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。