中国杂交水稻新突破 种子克隆效率超99% 实现一次杂交代代可用
据《人民网》报道,中国杂交水稻育种领域近期再次取得重大原创性突破。中国水稻研究所研究员王克剑团队成功研发出一种名为“一系1号”的新型杂交水稻。该品种的克隆效率稳定超过99%,且结实完全正常,有望彻底改变传统杂交水稻需年年制种的生产模式。这项原创研究成果已于7月21日在国际学术期刊《Vita》上发表。
团队创制的一系法杂交水稻在试验田种植情况。(科研团队供图)
据《人民网》报道,目前大面积应用的三系法及两系法杂交水稻,因后代会出现遗传分离现象,农民无法留种再用,每年必须依赖专业团队利用雄性不育系与恢复系进行人工制种。此过程不仅技术难度高、生产风险大,种子生产成本更是常规水稻种子的10倍以上,成为制约产业发展的瓶颈。
为解决此难题,王克剑团队于2013年启动“一系杂交稻探索计划”,核心目标是利用无融合生殖技术,使杂交作物产生基因保持不变的克隆种子,从而固定杂种优势,实现“一次杂交,代代可用”的愿景。团队曾在2017年构建出首个杂交水稻无融合生殖体系,并获得首颗克隆种子,惟当时克隆效率仅约5%,且结实率大幅下降,未能达到应用标准。
王克剑团队创制的无融合生殖株系在试验田大群体种植下表现出的克隆效率与结实率情况。(科研团队供图)
常规稻和三系、两系、一系杂交稻制种对比。图片来源:Vita 生命微信公众号
经过持续多年攻关,团队成功挖掘出一个水稻内源基因,并命名为“华胥”(HUAXU),迎来关键性突破。
研究显示,在杂交水稻卵细胞中异位表达该基因,能高效诱导孤雌生殖,产生单倍体后代。团队将此技术与克隆配子策略相结合,所创制的多个无融合生殖株系在多个品种、不同世代及大田群体种植条件下,克隆效率均稳定维持在99%以上,同时植株结实正常,产量与常规杂交稻持平。
王克剑表示,这项成果从根本上为解决杂交稻依赖年年制种的传统模式提供了新路径,对全球粮食安全具有潜在的重要支撑作用。但他亦指出,从试验田到大规模落地应用仍有许多挑战。下一步,团队将重点开展安全性测试与稳定性评价,并持续进行技术优化,以推动这项技术尽早投入实际生产应用。