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天天科普 & 饱满胖圆白又亮,袁隆平又实现了一个“小目标”!

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晓雨哥哥 2020-11-05 07:42

今年9月7日

袁隆平90岁阳历生日时许愿

(第三代杂交水稻双季)实现亩产3000斤

11月2日双季稻测产验收活动

在湖南衡南启动

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昨天,位于湖南省衡南县的第三代杂交水稻新组合试验示范基地迎来晚稻测产,测得晚稻平均亩产为911.7公斤。

今年7月,衡南基地早稻高产攻关田进行了测产验收,测得早稻平均亩产为619.06公斤,早稻加晚稻亩产1500公斤目标达成!

今天我们来研究一下:

第三代杂交水稻有哪些优势?

杂交水稻为什么能提高产量?

杂交技术与转基因有什么区别?

显微镜下“叁优一号”更宽更“胖”,图源央视新闻

“叁优一号”水稻

“‘叁优一号’有‘三不’,不早衰,不落粒,不倒伏,它抗病性也很强。”袁隆平评价,超级杂交稻技术截至目前,经历了三代:

第一代为以细胞质雄性不育为遗传工具的“三系法”;第二代为以光温敏雄性不育为遗传工具的“两系法”。

而第三代杂交水稻不仅兼有三系不育系育性稳定和两系不育系配组自由的优点,同时还克服了三系不育系配组受限,两系不育系可能因天气原因导致制种失败和繁殖产量低的缺点,在任何地区任何时候都是稳定不育的,且制种和繁殖都非常简便

相较前两代杂交水稻对肥料和水的需求而言,第三代杂交稻则显得更“低调”,更有利于产业化,从试验田走向寻常农民家。袁隆平表示:这是未来水稻杂种优势利用的一条理想途径。

杂交水稻为何能提高产量

杂种优势是生物界普遍存在的现象,表现为杂种一代在一种或多种性状上优于两个亲本的现象。

我国育种学家自上世纪70年代开始培育了一系列优质杂交稻组合,为我国以及世界粮食安全做出巨大贡献,但杂种优势现象背后的遗传机理一直以来还不是完全清楚。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心、植物生理生态研究所的韩斌院士团队与合作者通过对1495份杂交稻品种材料以及17套有代表性的遗传群体进行了基因组分析和田间性状考察。

图片来源于视频截图

综合利用基因组学、数量遗传学和计算生物学领域的最新技术手段,鉴定出大量控制水稻杂种优势的主要遗传位点,正是这些杂种优势位点的不同组合,在杂交一代中实现了对水稻产量、花期、株型、抗病性等各要素的理想搭配。

研究团队从全新的角度详细剖析了三系法、两系法和亚种间杂种优势的遗传机制发现,杂交水稻的本质并不是“杂”,而是大量双亲间显性与不完全显性优良等位基因聚合而成的,其中来自于雄性不育系的基因对杂种优势贡献更大。

第三代杂交水稻技术就是以遗传工程雄性不育系为遗传工具,它让所有的水稻,在理论上都能找到适合自己的“另一半”,并产生优良后代。

图片来源于视频截图

这项研究成果犹如绘制一幅杂种优势基因宝库的“藏宝图”,科研人员和育种专家有望利用该成果进一步优化水稻品种杂交改良,实现高效选育和配组,从而选育出更高产、更优质、更抗逆的优良品种。

该项成果发表在国际顶尖学术周刊《自然》(Nature)上,为进一步利用杂种优势,实现高产优质分子育种提供了有力保障,也为我国粮食安全提供了强有力的理论支撑。

杂交技术与转基因的区别

人工杂交技术可分为植物杂交和畜牧杂交,植物杂交是指近缘种间的有性繁殖,植物嫁接不属于此列。

畜牧杂交是指两个不同近交系之间,优质品种的雌雄畜牧进行有计划的交配,杂交所产生的第一代动物,具有两亲本遗传的优质特性,用于改良家畜品质,有着正常的生长周期和正常繁殖能力的畜牧品种。

植物杂交技术是自体基因重组的过程,不改变繁殖特性,但有组合优质基因的几率,基本不会产生变异基因,即没有剥夺其基本特性的作物。

它可通过原生质体之间的融合、细胞自体细胞重组、自体遗传物质自由组合转移、自体染色体工程技术获得,不改变植物的遗传特性,可以提高优质率水平,从而培育出高产、优质的作物新品种。

人工转基因技术是把一个生物体的基因转移到另一个生物体DNA中的生物技术,属于分子生物学研究范畴。

基因片段的来源可以是提取特定生物体基因组中所需要的目的基因,也可以是人工合成指定序列的DNA片段。DNA片段被转入特定生物中,与其本身的基因组进行重组,再从重组体中进行数代的人工选育,从而获得具有稳定表现特定的遗传性状的个体。


由于导入基因的表达,引起生物体的性状,可遗传的修饰改变,可以使重组生物增加人们所期望的新性状,培育出新品种。

自从人类开始耕种作物以来,过去的几千年里农作物改良的方式主要是对自然突变产生的优良基因和重组体的选择和利用,通过随机和自然的方式来积累优良基因。

遗传学创立后近百年的动植物育种则是采用人工杂交的方法,进行优良基因的重组和外源基因的导入而实现遗传改良。因此,人工转基因技术与传统杂交技术有着同样的目的,其本质都是通过获得优良基因进行遗传改良。


人工杂交技术与人工转基因技术的主要区别是:杂交技术一般只能在生物种内个体间实现基因转移,而人工转基因技术所转移的基因则不受生物体间亲缘关系的限制。

转基因育种技术实质上是杂交育种技术的延伸,是对杂交技术的一种发展和补充,它们都是对生物进行遗传改造,都涉及到基因的转移

(来源:陕西科普)

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