柏斌：薪火傳承永探索 深究機理育良稻
用占世界7%的耕地養活了全世界22%的人口，這是中國創造的一個世界奇跡。奇跡的背后，是無數為此耕耘奉獻的人，“雜交水稻之父”的袁隆平院士創辦的湖南雜交水稻研究中心，在其中做出了卓越的貢獻。如今，年輕一代科研人繼續踏著金色的稻浪，并應用先進的儀器和方法，在探索改良育種、提升品質的道路上繼續前行。近日，分析測試百科網采訪了雜交水稻全國重點實驗室檢驗檢測中心負責人柏斌，作為年輕一代的雜交水稻研究者，柏斌分享了自己在水稻研究方面的科研創新之路，并對用高端質譜儀器開展代謝組和機理研究進行了展望。
雜交水稻全國重點實驗室檢驗檢測中心負責人柏斌
水稻研究 不解之緣
在雜交水稻全國重點實驗室檢驗檢測中心，柏斌主要開展稻米品質的機理和遺傳育種研究，以高溫或者是鹽堿等為環境變量，結合稻米品質的相關關鍵基因開展研究，從而挖掘品質和非生物的逆境脅迫之間的分子調控機制。同時，柏斌也從產業鏈角度來部署創新鏈，聚焦黑米、高抗性淀粉以及香糯稻等稻米新品種的選育，并且與企業合作進行產業化推廣。
“我所在的單位湖南雜交水稻研究中心，這是袁隆平院士在1984年建立起來的，是國內國際唯一的一家從事雜交水稻研發的科研機構。”柏斌自豪地介紹道，“從研究生開始，我就一直跟隨袁隆平院士從事水稻遺傳育種工作。袁隆平院士是氣排球超級發燒友，我也經常和他一起打氣排球。他對我印象也比較深刻，給我取了個綽號叫‘柏大瓢’。”
在學習工作的過程中，柏斌向袁隆平院士學習頗多，“首先是感受他的這種隨和，其次是他的樂觀，最深的感受是袁隆平院士對科研不斷探索的攀登精神。”
在袁隆平院士的帶領下，湖南雜交水稻研究中心在水稻選育方面取得了世界上一系列令人矚目的成就，先后攻克了三系雜交稻，兩系雜交稻的技術瓶頸，獲得國家科技進步特等獎兩項，國家科技獎一等獎三項，二等獎三項。
深究品質機理 選育開發優品
當前，柏斌課題組主要關注水稻品質機理研究，營養高、食味優的黑米選育以及復合營養米的開發。
在水稻品質機理方面，柏斌團隊針對耐高溫或耐鹽堿的優質稻，研究其在各階段尤其是灌漿期生理機制的改變，取得了一些系統性的研究成果，發表了多篇SCI的1區期刊，比如Frontiers in nutrition，Food Research International，Food Chemistry等。
比如近期發表在Frontiers in nutrition上的研究中，團隊研究了三個水稻品種，其生殖生長階段在中高鹽脅迫下的精米組成、淀粉結構和理化性質的變化。結果表明，鹽脅迫導致淀粉的碾磨和外觀質量較差，總淀粉含量、蛋白質含量較高，支鏈淀粉的中鏈比例和長鏈比例較高，糊化溫度（GT）較低，但直鏈淀粉含量較低，支鏈淀粉短鏈比例較低。
與對鹽敏感的品種相比，耐鹽品種表現出更低的GT和糊化焓、更好的糊化性能和更穩定的晶體結構；因此，他們的飲食和烹飪質量（ECQ）受到的影響較小。上述結果表明，鹽脅迫顯著改變了水稻的化學組成、淀粉結構和理化性質，生殖生長期的鹽脅迫會降低耐鹽水稻品種的ECQ，并略微提高淀粉的糊化性能，最終導致水稻ECQ的惡化。
該研究分析了鹽敏感和耐鹽水稻品種對中高鹽脅迫的響應差異，為育種家培育出具有良好蒸煮和食用品質的耐鹽水稻提供了參考。相關成果發表在Frontiers in nutrition. 2022, 9：926217.
在黑米選育方面，隨著生活水平的提高，人們對稻米品質、口感的要求也不斷提高。柏斌課題組針對目前市場上黑米食味非常差的特點，收集了大量的黑米資源，定向開發選育營養高、食味優的黑米新品種，也取得了相關進展。
“我們選育了一些苗頭性的黑米新品種，它們食味值都非常好，用普通電飯煲蒸煮后的食味效果也非常出色。”柏斌說道。
在復合營養米的開發方面，柏斌課題組還與企業進行合作開發復合營養米。該研究主要是以大米米粉為基礎，通過添加相應的紅薯粉、魔芋粉，形成復合粉并加工成米，外加改良食味差異，使得這種復合營養米不僅營養高，食味也進一步得到提升。
高通量篩選技術的挑戰
雜交水稻全國重點實驗室檢驗檢測中心不僅在品質、營養、元素等宏觀領域開展研究；在微觀領域的分子檢測方面，近年來在鎘低積累、分子育種方面取得系列突破。比如對于鎘低積累，檢測中心跟蹤特定的基因，通過高通量分析數十萬分水稻苗期的株系，從而定向篩選有突變體的株系。
“我們認為在檢測上面可能有突破，但比較困難的一點是，分子檢測涉及的技術方法尚缺乏全國統一的國標，甚至也沒有相關地標。技術上可能還需要進一步的標準化完善。”
合作實驗室揭牌 助推雜交稻創新發展
從雜交水稻全國重點實驗室引入質譜儀器至今，柏斌表示印象最深刻的是島津的服務意識、服務能力。
“我們在選購質譜儀時，進行了充分的市場調研，評比了口碑、技術、服務等，最終選擇島津作為合作伙伴。”
在這個過程中，從最初的儀器詢價、參數分析，到相應合作單位的調研走訪，再到儀器采購完之后相應的培訓以及儀器出現故障的維修，島津及時高效的服務都令人滿意。特別是維修方面，當實驗室提供維修申報單后，島津會在第一時間給予線上解答，需要上門進行維修的服務也會在3天之內上門。
2023年5月，為了在前沿科技研發、應用方法開發等多方面開展更加深入的合作，推動雜交水稻科技創新發展，雜交水稻全國重點實驗室檢驗檢測中心-島津合作實驗室正式掛牌，雙方的合作邁入全新階段。
柏斌表示：建立合作實驗室，檢測中心可以利用島津先進的儀器進行人才培養，也可以進行黑米或復合營養米在營養安全方面的深入挖掘，為培育營養優質稻提供技術支持。
“比如我們目前篩選出一些口感佳的優質黑米，但究竟是哪些代謝成分、遺傳機理造成了差異？這是合作實驗室未來研究的一個科學問題。”柏斌講到，“我們選取不同食味的黑米，使用島津的全譜二維Q-TOF色譜質譜聯用儀進行代謝組學的分析，已找到一些可能影響口感的黃酮類、糖類化合物。下一步將與島津再開展深入合作，使用質譜顯微鏡等設備，確定影響黑米食味的核心代謝物。另一項合作是，開展代謝通路研究，去挖掘不同種質資源影響代謝物積累與合成的關鍵調控基因。”
柏斌表示，未來幾年檢測中心的規模和能力將進一步提升。隨著岳麓山實驗室的建成，檢測中心的體量、人才隊伍也將進一步壯大，將引進更多的質譜類儀器，如氣質、液質、全二維質譜等，來豐富檢測業務，提高檢測的權威性。
在科研方面，柏斌希望未來幾年能夠有優質黑米、高抗性淀粉以及高糯香稻的審定和推廣，與企業共同去推進復合營養米、全谷物米的開發。
被訪人簡介
柏斌，中南大學植物學博士，雜交水稻全國重點實驗室檢驗檢測中心負責人，研究方向為稻米品質機理和遺傳育種。截止目前，發表論文26篇，其中第一作者或通訊作者15篇（SCI論文9篇，累計影響因子70以上）；主持國家自然科學基金青年項目等國家和省級項目5項；授權專利1項（排名第1）；獲2項湖南省科技進步一等獎（分別排名第9和11）；長沙市杰出創新青年、湘鄂贛農業科技創新聯盟第六屆農業科研杰出青年、湖南省農業科學院首屆青年崗位能手；湖南省科技特派員和“三區”科技人才。
參考文獻：
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.
