水稻养活了全球近半数人口,但亚洲栽培稻与非洲栽培稻之间的杂交遗传屏障,几十年来一直是水稻育种领域的一道“天堑”。如今,中国科学家成功破解了这一屏障,为全球水稻遗传资源交流打开了一扇新大门。

8月28日发表于《Science》,南京农大团队锁定三个关键基因

南京农业大学作物遗传与种质创新利用国家重点实验室万建民研究员团队,于8月28日在国际顶级学术期刊《Science》发表论文,首次鉴定出导致亚洲栽培稻与非洲栽培稻之间生殖障碍的三个关键基因。

亚洲栽培稻遍布全球主要稻区,以高产和优良品质著称;非洲栽培稻虽然产量较低,却拥有亚洲稻所缺乏的抗虫、耐瘠薄等宝贵性状。育种家们数十年来一直试图将两者杂交,期望把亚洲稻的高产与非洲稻的抗逆性结合到一起,但杂交后代往往出现花粉不育、产量骤降,使得商业化利用无从谈起。

南京团队的工作首次明确了导致这种不育的特定遗传触发机制,为育种家设计绕过生殖障碍的新型杂交组合提供了理论基础和基因资源。

产量有望提升超10%,打破育种“天花板”

根据早期试验数据,利用这一新发现培育的品种,产量有望比现有亚洲杂交稻品种提升10%以上。这是一个有意义的增益——在经历了1970年代中国杂交稻突破后数十年的稳步改良之后,水稻育种进展近年来已明显放缓,产量提升遭遇瓶颈。

中国拥有约3000万公顷水稻种植面积,即便小幅的产量增益,在耕地面积受限的背景下也意味着可观的额外产出。这一发现对中国主粮自给和粮食安全战略具有现实意义。

全球影响:非洲和南亚或将最先受益

这一突破的影响远超中国国境。非洲稻品种天然携带对某些病虫害和恶劣土壤条件的抗性,这些正是非洲和南亚农民最需要应对的生产压力。成功将抗逆性状导入高产亚洲稻品种,有望惠及全球多个水稻育种计划。

当然,商业化品种距离田间推广仍有数年时间——植物育种通常需要多个生长季的试验。但种子企业和科研机构很可能在论文发表后,就开始将鉴定出的基因纳入各自的育种管线。

中国种业自主创新的又一块“拼图”

近年来中国在农业生物技术领域投入巨大,作为种业自主战略的一部分,国内转基因玉米和大豆品种审批也在加速推进。水稻杂交屏障的破解,是中国种业研究能力正在缩小与国际领先水平差距的又一力证。


来源:Global Agriculture

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