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【光明日報】野生稻快速從頭馴化獲突破

來源: 光明日報 齊芳

 

  水稻是世界上最主要的糧食作物之一,為全世界一半以上的人口提供主糧。人類用數千年的時間,才將野生稻馴化成今天的樣子。為了確保糧食安全,科學家們將目光盯上了野生水稻,但馴化新種也要經過千年嗎?

 

  科學家的答案是:不需要!

 

  中國科學院種子創新研究院/遺傳與發育生物學研究所李家洋團隊2月4日在國際學術期刊《細胞》發表了一項新成果:首次提出了異源四倍體野生稻快速從頭馴化的新策略,未來或將培育出新型多倍體水稻作物,大幅提升糧食產量并增加作物環境變化適應性。

 

  李家洋院士解釋,科學家們已經發現,當前栽培稻的祖先都是二倍體野生稻,但稻屬還有其他25種野生植物,按照基因組特征又可以分成11類,包括6類二倍體基因組和5類四倍體基因組。其中異源四倍體野生稻具有生物量大、自帶雜種優勢、環境適應能力強等優勢。但它們同時也具有非馴化特征,無法進行農業生產。

 

  研究團隊在多年研究的基礎上提出了“四個階段”的快速、從頭馴化的新策略:第一階段,收集并篩選綜合性狀最佳的異源四倍體野生稻底盤種質資源;第二階段,建立野生稻快速從頭馴化技術體系,其中包括三個核心點,即高質量參考基因組的繪制和基因功能注釋,高效遺傳轉化體系和高效基因組編輯技術體系;第三階段,品種分子設計與快速馴化,包括重要農藝性狀基因注釋及基于基因組信息的品種分子設計,重要農藝性狀基因的功能驗證,多基因編輯及聚合及田間綜合性狀評估;第四階段,新型水稻作物推廣應用。

 

  目前,這一策略正在變成現實——團隊實現了材料收集,攻破了技術瓶頸,成功創制了落粒性降低、芒長變短、株高降低、粒長變長、莖稈變粗、抽穗時間不同程度縮短的各種基因編輯源四倍體野生稻材料。

 

  這項研究的意義不僅在于水稻。李家洋說:“這不僅證明我們提出的異源四倍體野生稻快速從頭馴化策略高度可行,對未來創制培育新的作物種類具有重要意義。”有評論認為,這一策略為未來糧食危機應對提出了一種新的可行策略,開辟了全新的作物育種方向,是該領域的一項重大突破性進展,若未來四倍體水稻新作物的成功培育有望對世界糧食生產帶來顛覆性的革命。

 

  (原載于《光明日報》 2021-02-05 09版)

 
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