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用基因技术设计“未来水稻”成可能

2017-07-12 09:02:00   

水稻种植凝聚着人类的心血与智慧。国际水稻研究所等机构推动“第一次绿色革命”,中国育种学家探索杂交育种,都曾为水稻“高产、稳产、优质、高效”作出巨大贡献,成果惠及亚非17个国家的几千万稻农。

基因技术为水稻加速“升级换代”奠定了基础。1998年,多国科学家启动了国际水稻基因组测序计划,2004年绘制完成水稻基因组序列全图,并相继在技术平台、重测序、功能基因的克隆和调控网络解析方面取得系列重要成果。近年来,随着高通量、高精度基因测序技术的发展,人们已经可以一次并行对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定,并从中筛选出有价值的信息。水稻从传统“经验育种”向现代“精确育种”跃升,设计“未来水稻”成为可能。

 从常规育种到分子设计育种

以基因技术为核心的分子设计育种,让水稻育种周期更短、更有针对性,代表了水稻育种的发展方向。

何为“未来水稻”?这得从水稻育种说起。长期以来,水稻育种主要利用常规育种技术,选用两个在遗传上有一定差异、性状又能互补的水稻品种进行杂交,在后续世代连续选择符合育种目标的品系,或直接选择具有明显优势的第一代杂交种用于农业种植。

杂交品种常常比他们的亲株单产更高、更耐寒、抗倒伏性更强。这种“杂种优势”在农业中很普遍,在水稻种植中尤为明显。过去几十年间,常规育种技术的进步显著增加了水稻产量,彰显“杂种优势”的应用价值。“杂交水稻之父”袁隆平院士近年来相继推出“Y两优900”“超优千号”等“超级杂交稻”品种,不断刷新单产纪录,亩产已经突破1000公斤。  用基因技术改变水稻育种方式,有更多的现实考量。统计数据显示,受全球人口增长和可耕地总面积减少的影响,未来20年,水稻产量必须成倍增长才能满足全球需求。以基因技术为核心的分子设计育种,让水稻育种周期更短、更有针对性,代表了水稻育种的发展方向。

除丰产性之外,抗病性、优质性、广适性等特性也是水稻育种学家们不懈追求的目标。在分子育种时代,科学家可通过研究、设计不同农艺性状的基因,来改善水稻植株,培育出“超级稻”的升级版———“未来水稻”。在“超级稻”的基础上,“未来水稻”还将具备高营养、多功能等特点,稻米食用者将有更多细分化、个性化的选择方案。 

基因组数据平台免费开放

3000份水稻核心种质基因组原始测序数据的开放,为相关研究提供了庞大的数据库,有助于突破相关技术瓶颈,全面提升我国乃至全球水稻基因组研究和分子育种水平。

这3000份已测序的水稻核心种质基因组,来自由中国农业科学院、国际水稻研究所和华大基因共同完成的“3000份水稻基因组”项目成果。这是迄今为止全世界最大的植物基因组测序项目,包括来源于中国的500份代表性材料,以及国际水稻研究所收集的来源于89个国家的2500份材料,代表了全球25万份水稻种质基因的多样性。这些材料的基因组序列等信息,通过国际水稻信息学联盟和“云之稻”平台免费向国内外研究者开放。

中国科学院院士、水稻分子育种专家李家洋认为,“3000份水稻核心种质基因组原始测序数据的开放,为水稻基因组研究提供了庞大的数据库,有助于突破水稻复杂性状分子改良的技术瓶颈,全面提升我国乃至全球水稻基因组研究和分子育种水平”。(据《经济日报》)

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