里程碑式突破:一系法实现杂交稻不再年年制种

文章来源:科学网(中国科学报) 原文链接

杂交水稻技术被誉为”第二次绿色革命”,自1973年实现三系配套以来,已累计为中国增产稻谷超过8亿吨,为解决全球粮食安全问题做出了巨大贡献。然而,杂交水稻有一个”天生缺陷”:由于杂种优势在后代会发生分离,农民每年都必须购买新的杂交种子,无法像常规稻那样自留种。

这一延续了半个世纪的技术瓶颈,如今被中国科学家彻底打破。

从三系到两系再到一系:半世纪的追梦之路

杂交稻育种技术经历了三个发展阶段。第一个阶段是1973年实现的三系法(不育系、保持系、恢复系),它开启了杂交水稻大规模应用的先河,但制种过程复杂、成本高。第二个阶段是两系法,1995年由袁隆平院士团队攻克,简化了制种程序,但仍需每年专门制种。

而”一系法”——即通过无融合生殖技术将杂种优势固定下来,使杂交稻像常规稻一样可以自交繁殖——被公认为杂交水稻育种的”终极目标”。一旦实现,农民种植杂交稻后可以自留种,无需每年购买新种子,这将从根本上变革水稻种业格局。

袁隆平院士生前曾多次表示,一系法是他心中杂交水稻发展的最高阶段。如今,这一梦想成为了现实。

创新技术路线:无融合生殖与基因编辑的完美结合

中国研究团队采用基因编辑技术,对水稻中控制减数分裂和受精过程的关键基因进行了精准改造。他们同时引入了两个关键性状:一是将减数分裂改造成类似于有丝分裂的方式(MiMe技术),使雌配子保持与母体相同的遗传组成;二是诱导卵细胞不经过受精而直接发育成胚(孤雌生殖)。

这两项技术的结合,实现了水稻的”无融合生殖”——即不需要精子和卵细胞的结合,就能产生与母体遗传完全一致的种子。经过多代连续种植验证,一系法杂交稻的农艺性状(株高、穗粒数、千粒重、生育期等)保持高度一致,产量优势不退化。

重大意义:降低成本,保障粮食安全

一系法技术的突破,将带来三大革命性变化:

第一,大幅降低生产成本。 当前杂交稻种子价格是常规稻的3-5倍,农民每年每亩的种子成本约60-100元。一系法推广后,农民只需购买一次种子,之后可自留种使用,长期来看种子成本可降低80%以上。

第二,加速优良品种推广。 传统杂交稻制种受季节、地域限制,优良品种的推广速度较慢。一系法下,一旦培育出优良的杂交组合,可以像常规稻一样快速繁殖推广,新品种落地时间从3-5年缩短至1-2年。

第三,对全球粮食安全的深远影响。 杂交水稻在东南亚、南亚、非洲等地区的推广一直受限于种子供应体系不完善和农民购买力不足。一系法杂交稻让当地农民可以自留种,将极大推动杂交水稻在全球的普及。

专家评价:堪比杂交稻发明本身

多位农业科学家表示,一系法杂交稻的成功实现,其意义不亚于1973年三系配套的成功。”如果说三系法让杂交稻’能用’,两系法让杂交稻’好用’,那么一系法就让杂交稻’省心用’。”中国水稻研究所一位研究员评价道。

当然,从实验室到大规模田间应用还有一个过程。目前一系法技术已在多个水稻品种中验证成功,研究团队正在推进优势杂交组合的选育和田间中试。预计3-5年内,首批一系法杂交稻品种有望通过审定并推向市场。

“这是一个真正的里程碑。”农业科技专家表示,”袁隆平院士生前殷切期望的一系法梦想,终于在中国科学家的接力奋斗中照进了现实。”

这一突破再次证明:中国在水稻育种领域继续保持着全球领先地位。从三系到两系再到一系,中国科学家用半个世纪的持续创新,将杂交水稻技术不断推向新的高度。

— 分享本文 —

类似文章

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注