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文档简介

快速育种: 一种缩短作物生长周期方法当今,随着人口总量持续高速增长,粮食供应也成为了一个牵动所有人利益的大事。为此,科学家们只能想方设法地提升单位面积里的粮食产量。虽然此前已经能够这么快速地出产粮食,但作物的产量和健康度一直是个“鱼与熊掌不可兼得”的难题。近日,悉尼大学、昆士兰大学、以及约翰应纳斯中心的科学家团队在自然-植物(Nature Plants)期刊发表一项研究,开发了一种叫作“speed breeding”的方法,采用该方法可以实现春小麦(Triticum aestivum)、硬质小麦(T. durum)、大麦(Hordeum vulgare)、鹰嘴豆(Cicer arietinum)和豌豆 (Pisum sativum) 一年培养6代,对油菜 (Brassica napus)可以一年培养4代,而传统的温室培养只能做到2-3代。与传统温室培养者采用22:2小时的光:暗循环;不同的是,新技术采用12:12小时的光:暗循环(图1)。而且,这项新技术生产的作物质量能满足人类的健康要求,尤其对于难以接受转基因的人们来说,这是一个好消息。该团队证明,在全封闭的可控环境生长室中,快速育种可以加速植物的发育,包括成年植物性状的表型性状、突变研究和转化(图2、图3)。由于新技术采用比较节能的LED来进行补光,这是一个让人兴奋的机遇,有望将之推广到工业化大规模种植。另外,研究称,可将这种快速育种技术与其他现代作物育种技术(如高通量基因型、基因组编辑)相结合,以加快作物改良的速度,潜力巨大。图1 快速育种加快部分主要农作物的繁殖周期。在传统的自然光照的温室中,每年只有2-3代的小麦、大麦、鹰嘴豆和油菜(右),而快速繁殖技术使这些作物能在一年内生长4-6代(左)。图2 利用快速育种技术种植作物(左)以及对照组 (右)。a,小麦,在播种后的第38天;b,大麦,在播种后的第41天;c,短柄草,在播种后的第36天;d,小麦、大麦、短柄草在新技术种植和传统种植条件下的生长状况对比;e,油菜,播种50天后;f,鹰嘴豆,播种35天后;g,油菜和鹰嘴豆在新技术种植和传统种植条件下的生长状况对比。图3 采用快速繁殖技术,小麦和大麦中成熟的植物表型。a,芒刺抑制子B1基因的功能丧失的小麦(左边为突变体,右边为野生型);b,快速繁殖降低

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