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水稻育种新突破有望养活数十亿人

来源:中国科学报2023-01-12 09:19

水稻育种新突破有望养活数十亿人

图片来源:pixabay

  水稻作为主要粮食作物,供养着全球一半人口。其中杂交水稻产量更高,但成本也更高。

  通常作物的第一代杂交种具有杂种优势,各种性状均优于亲本。但第二代杂交种则分离严重,杂种优势显著降低,无法继续保持优良性状。因此,当农民种植具有杂种优势的作物时,每季都需购买新的种子。

  “这意味着杂交水稻的益处尚未惠及世界上的所有农民。”世界粮食奖获得者、美国加州大学戴维斯分校植物科学系荣誉教授Gurdev Khush表示。

  为解决上述问题,一个国际团队利用克隆效率达95%的种子,繁育出一个商业杂交水稻品种。它可以降低杂交水稻种子的成本,使全球低收入农民也能够栽种高产、高抗病性的水稻品种。相关研究近日发表于《自然-通讯》。

  在自然界中,许多野生植物可以进行无性繁殖,产生自己的“克隆”种子。这也是解决杂交优势减弱难题的一个方法,即将杂交种作为无性系进行繁殖,让每一代都能保持杂交优势。

  “一旦你获得了杂交种并能诱导它进行无性繁殖,那么就可以每年都种植它,无须购入新种子。”Khush说。

  然而,事实证明,在主要作物中实现无性生殖困难重重。

  2019年,由加州大学戴维斯分校教授Venkatesan Sundaresan和助理教授Imtiyaz Khanday领导的团队,在水稻中实现了无性繁殖,克隆出约30%的种子。

  而现在,Sundaresan、Khanday及其法国、德国和加纳的合作者,使用一种商业杂交水稻株系,实现了95%的种子克隆效率,并至少可持续3代。

  研究人员通过修饰3个MiMe基因,使作物从减数分裂(形成卵细胞的过程)转变为有丝分裂(细胞分裂成自身的两个拷贝)。然后,他们通过另一种基因修饰诱导无性繁殖。最终,种子可以长成与亲本基因相同的植株。

  Khush说,这种方法将使种子公司能够更快速、更大规模地生产杂交种子,并为农民提供可保存的种子,从而在不同季节种植。

  Sundaresan指出,该研究结果可应用于其他粮食作物。而水稻可以作为包括玉米和小麦在内的全球其他主要粮食作物的遗传模型。(徐锐)

[ 责编:焦子原 ]
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