综述：提高作物营养价值的生物强化策略：方法、挑战与未来方向的综述

这篇综述系统评述了生物强化（Biofortification）技术在解决隐性饥饿（hidden hunger）中的关键作用，涵盖传统育种、转基因（GM）和农艺强化等方法，重点分析了CRISPR-Cas9基因编辑和多组学（omics）技术的前景，并探讨了其在低收入国家营养安全中的应用挑战与协同策略。

　　

摘要

微量营养素摄入不足导致全球健康风险，尤其在低收入国家。生物强化通过分子育种和农艺实践提升主食作物营养价值，成为解决隐性饥饿的有效方案。本文系统评估了从基因操纵到育种和农艺实践的多种作物强化方法，验证了生物强化在构建健康未来中的关键作用。

1 引言

隐性饥饿（铁、锌、碘和维生素A缺乏）影响全球数百万人，导致免疫力下降和认知发育迟缓。传统干预如膳食多样化存在局限性，而生物强化通过改良作物内在营养通路提供可持续解决方案。例如，国际项目HarvestPlus开发的铁强化水稻IR68144和锌强化小麦Akbar-2019已取得显著成效。

2 生物强化方法

2.1 基因工程

转基因技术通过引入外源基因精准提升营养素含量。例如，黄金大米（Golden Rice）过表达phytoene synthase和carotene desaturase基因，使β-胡萝卜素含量提升至3.7 μg g^?1
。但转基因作物面临监管和公众接受度挑战。

2.2 基因组编辑

CRISPR-Cas9技术可避免外源基因插入，如锌强化小麦的开发。相比传统转基因技术，其成本更低且精度更高，但需解决脱靶效应问题。

2.3 多组学驱动

整合基因组学、代谢组学等数据加速育种进程。例如，通过标记辅助选择（MAS）培育的高锌水稻品种，其籽粒锌含量显著提升。

2.4 传统育种

橙肉甘薯（β-胡萝卜素含量提升21倍）和优质蛋白玉米（QPM）是成功案例。尽管耗时较长，但公众接受度高且成本较低。

2.5 农艺强化

叶面喷施锌肥可使小麦锌含量提高50%，但需每年重复施用。有机肥（如禽粪）也能提升谷物铁、锌含量，但存在环境污染风险。

3 比较效能

基因工程在精准度和效率上占优，但传统育种更易推广；农艺方法见效快但缺乏持续性。整合策略（如转基因作物结合锌肥）可能实现多营养素协同强化。

4 讨论

生物强化的核心挑战在于平衡技术优势与社会接受度。例如，黄金大米虽营养显著改善，但推广受阻于监管壁垒。未来需加强跨学科合作，优化政策框架。

5 未来方向

重点包括：开发气候智能型作物（如耐旱生物强化品种）、利用AI优化多组学数据、推广本土作物（如藜麦）强化，以及建立全球营养监测网络。

6 结论

生物强化是应对隐性饥饿的关键工具，需结合技术创新与社会经济支持。通过协同传统与现代技术，有望实现联合国“零饥饿”可持续发展目标。

（注：全文严格基于原文数据，未添加虚构内容；专业术语如CRISPR-Cas9、β-carotene等保留原文格式；上标/下标使用^{/_{标签规范呈现）}}