我国科学家首次提出并证实异源四倍体野生稻快速从头驯化新策略

发布时间:2021-02-04|发布人:文汇报

    驯化作物总要经历千百年历史,面对粮食需求,如何根据人类需要迅速驯化野生稻?近日,中国科学院种子创新研究院/遗传与发育生物学研究所李家洋团队首次提出了异源四倍体野生稻快速从头驯化新策略,旨在最终培育出新型多倍体水稻作物,从而大幅提升粮食产量并增加作物环境变化适应性。

  本项研究提出了一种新的可行策略,开辟了全新的作物育种方向,是该领域一项重大突破性进展。未来,四倍体水稻新作物的成功培育,有望对世界粮食生产带来颠覆性革命。今天,该研究成果在国际顶尖学术期刊《细胞》杂志上以长文形式发表。

  随着世界人口的快速增长,至2050年前粮食产量需要再增加50%才能完全满足需求,如何进一步提高作物单产是亟待解决的问题。与此同时,近年来全球气候变暖,气候变化加剧,极端天气频发,这些都为粮食安全带来了巨大挑战。水稻是世界最主要的粮食作物之一,为全世界一半以上的人口提供主粮。虽然我国在水稻育种中取得了巨大成就,但仍迫切需要新策略来应对未来挑战。

  当前的栽培稻是从祖先二倍体野生稻经过数千年的人工驯化而来,驯化过程在改良重要农艺性状的同时造成了遗传多样性的大量丢失。除了二倍体栽培稻,稻属还有其它25种野生植物,包括六类二倍体基因组和五类四倍体基因组。其中,异源四倍体野生稻具有生物量大、自带杂种优势、环境适应能力强等优势,但同时也具有非驯化特征,无法进行农业生产。

  为攻克创制多倍体水稻新作物的难题,李家洋院士研究团队首次提出异源四倍体野生稻快速从头驯化的新策略,并将其划分为四个阶段:第一阶段,收集并筛选综合性状最佳的异源四倍体野生稻底盘种质资源;第二阶段,建立野生稻快速从头驯化技术体系;第三阶段,品种分子设计与快速驯化;第四阶段,新型水稻作物推广应用。

  最终,该团队实现材料收集,攻破技术瓶颈,成功创制了落粒性降低、芒长变短、株高降低、粒长变长、茎秆变粗、抽穗时间不同程度缩短的各种基因编辑源四倍体野生稻材料,证明该团队提出的异源四倍体野生稻快速从头驯化策略高度可行,对未来创制培育新的作物种类具有重要意义。

(原载于《文汇报》 2021-02-04 03版)

来源: 文汇报 许琦敏