中国科学家破解水稻生殖隔离之谜

中国科学家破解水稻生殖隔离之谜据介绍,作物杂种优势利用是大幅提高粮食产量的重要途径,一般来说,品种间亲缘关系越远,杂交优势越明显。如果籼稻和粳稻亚种间能育成超级杂交稻,据预测,可以比现有杂交水稻增产15%以上。上世纪七十年代以来,袁隆平先生研发的杂交水稻主要是利用籼稻亚种内的杂种优势,实现了水稻大幅增产。中国科学院院士刘耀光认为,杂交稻籼稻亚种内杂种优势的潜力挖掘已经到达一个平台期,想要进一步增产,今后的发展方向是利用籼粳亚种间的杂种优势,以及亚洲稻和非洲稻之间的杂种优势。然而,籼稻和粳稻之间存在严重的生殖隔离,其杂交种常表现出杂种不育现象,是阻碍杂种优势利用的最大障碍之一。本研究发现,引起籼稻和粳稻杂种花粉不育的是两个基因,可以分别比喻为“破坏者”和“守卫者”。“破坏者”对所有花粉产生伤害作用,引起花粉的败育;而“守卫者”阻止“破坏者”的伤害作用。可以说,该研究首次从分子层面阐明了水稻杂种不育的机理,实现了该领域里程碑式的突破!中国科学院院士种康认为,该成果为未来超级杂交稻进入完全分子设计的新阶段提供了非常重要的理论基础。论文链接:https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00730-4...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1373457.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1373457.htm

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竹子、水稻杂交成竹稻 可长到2米 亩产千公斤、20元1斤

竹子、水稻杂交成竹稻可长到2米亩产千公斤、20元1斤当然,这不是简单地白日梦,通过杂交,结合两种不同植物的优势,是有可能实现这个梦想的。这不,有人经过30多年的努力,将竹子和水稻进行杂交,结果得到了可以生产大米的新型水稻——竹稻。竹稻的一个特点就是长得高,结的穗子大,最初的品种可以长到2米多高,在水稻中算是“鹤立鸡群”了。那么问题就来了,竹子和水稻咋都能杂交,植物杂交真的就这么没有成本了吗?还有竹稻都有什么优势呢?竹子和水稻杂交是怎么回事?杂交水稻大家应该都不陌生,简单地说就是将两种水稻融合,以获得彼此的优良性状,这个被称为杂交优势。在相同生长条件下,优良杂交水稻的产量会比普通水稻高出30%,可以算是解决粮食危机的重要工具了。杂交优势的开发在农作物身上可以说是淋漓尽致的,但是水稻除外,水稻非常难以杂交,因为它是自花授粉的,要让不同品种水稻完成杂交,那是相当困难的。咱们国家是世界上第一个成功研发和推广杂交水稻的国家,这要感谢袁隆平先生,他的团队(准确地说是他的学生李必湖)发现并转移了野生水稻的雄性不育基因,至此杂交水稻才成为可能。注意这里是让水稻和水稻杂交,这是因为只有彼此的遗传较为相似时,生殖细胞才可能完成配对。如果遗传上的关系太远了的话,那么就会存在更明显的生殖隔离,让杂交难以完成。竹子和水稻自然就是属于遗传上较远了,但是它也没有想象得那么远。当我们看植物间的关系的时候,经常喜欢“以貌取人”,感觉竹子像树一样,而水稻像草一样,关系肯定很远。其实竹子只是长得很高的草而已,它们是禾本科植物,禾本科是我们人类能够进入农业时代的重要植物群体,我们的粮食作物基本都来自这个科,当然也包括水稻。所以,水稻和竹子看似风马牛不相及,但其实它们在遗传上并不遥远,只是相对于水稻和水稻来说比较远而已。水稻杂交通常发生在同属间,而水稻和竹子是发生在同科不同属之间。像这样让两个遗传关系较远的物种杂交被称为远缘杂交,它可以得到同属之外的优秀特性,但是难度上也会更加大。好消息是,竹稻使用的竹子亲本是青皮竹,它正好和水稻一样是12对染色体,这给技术条件落后的年代完成竹稻杂交提供了更多可能。图:钟章美和他的竹稻竹稻什么时候出现的?1971年,也就是袁隆平团队刚刚发现水稻雄性不育株(1970年)之后不久,“竹稻之父” 钟章美先生也受此启发,开始了竹稻的培育和研究。钟章美1959年毕业于广东省梅州市的农业学校,之后就一直在从事农业相关工作。我们知道竹子开花不是一件容易的事,通常需要几十年的时间,而1971年的时候——就在咱们刚刚开始拥有水稻的雄性不育株时,正在海丰县农科所工作的钟章美发现他身边的竹子开花了。于是,让竹子和水稻杂交的念头就产生了,他在开花的竹子边上种上了水稻,让它们自然授粉。据信,他这次简单的测试得到了三颗竹稻种子,这种粗糙的测试都能得到种子,其实也说明了青皮竹和水稻确实还是比较容易配对的。然后,他将得到的这三颗种子种下,但是有两株禾苗期就夭折了,只有其中一株持续生长了两年多,高度达到了2.5米,结出了14穗谷子,最后得到136棵种子。钟章美一直坚持不懈地研究竹稻直到退休,依然没有放弃,而且在此过程中,他是没有任何科研经费的。2007年,钟章美的竹稻相关论文得到梅州市科技局的评定认可,至此竹稻算是正式诞生了。竹稻有哪些优秀的地方?普通的杂交水稻有一个比较糟糕的缺点,就是为了保证优良的遗传特性,普通杂交水稻其实是比较娇贵的,它无论抗病性,抗虫害,还是防风抗旱能力都不能算是优秀。而竹稻最大的一个优势就是“耐造”,通过多年的培育,它继承了竹子的许多优良特性,比如其茎叶和种子中都含有竹子才有的竹黄酮,这是一种抗氧化和抑菌的化学物质。所以种植竹稻的话,农药这些都是比较省的,而且连米饭都不易发霉。据信在25℃的环境下,普通的米饭4天就会长满霉菌,而竹稻米的饭可以依然保持新鲜。除了抗病能力强之外,它还继承了竹子的耐旱性,以及抗倒伏的能力。由于广东经常出现台风,所以水稻种植经常受挫,但是竹稻却很少受此影响。据南方日报报道,2022年7月份,受台风“暹芭”影响,广东省石鼓镇小营村的水稻很多收成都不好,而竹稻依然可以达到亩产1000多斤(是斤不是公斤)以上。其实,高产也是竹稻的一大特点,多胚孪生(可以理解成双蛋黄,一颗种子可可发出多个芽)的竹稻品种是目前所有杂交水稻亩产量的记录保持者——单季亩产达到1113.9公斤,从我这边查到的数据来看,竹稻应该是唯一这个数据超过1000公斤的杂交水稻。图源:百度百科竹稻还有一个特点,就是营养丰富,我们前面提到的竹黄酮其实也是对人体非常有益的,另外,硒、钙、镁、钾、锌、铜、铁等人体重要的微量元素,相较于其它水稻,竹稻米都是高出许多。同时,那些对人体有害的重金属元素它的含量反而更少,比如铅,竹稻米的含量是0.062mg/kg,远低于国家标准阈值(0.2mg/kg)。总得来说,就营养成分,以及产量和抗病能力上,竹稻米都是非常不错的,但是为啥我们都没有吃过呢?最后:竹稻米饭到底好不好吃?我是没有吃过竹稻米的,但是在竹稻米刚刚推出市场的时候,它的零售价格在10-20元之间每斤,这是价格可以说是相当贵了。现在竹稻米很少出现在超市,至少我是从来没有见过,它主要出现在景区和礼品市场——因为营养更加丰富,经常被当作“保健米”。据说竹稻米会有一股淡淡的竹子清香,味道上也是相当不错。但我个人觉得,应该也就那样,如果真的优秀的话应该老早推广开来了,而竹稻米却没有,我有看到竹稻米现在最主要的用途是酿酒。什么样的粮食容易成为酿酒的原料呢,自然是那些难以销售且产量还高的了。不过不管怎么样,竹稻确实有一些杂交水稻难以实现的优势,这点还是非常不错的。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366015.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1366015.htm

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中国农业科学院3月8日发布消息,我国科学家研究发现了国际关注近百年的水稻种质资源“复粒稻”形成的遗传基础,揭示了水稻穗粒数的调控机制,为培育高产水稻新品种提供了新路径。中国农业科学院作物科学研究所研究员童红宁称,最终发现控制水稻穗粒数的基因,通过杂交方式导入到现代品种中,发现可以将水稻穗粒数增加20%以上,增加水稻产量15%左右。专家表示,该研究发现利用该基因可增加水稻穗粒数,而不影响粒重,为开展多性状的协同改良,最终实现水稻的高产和稳产提供了技术路径。(央视财经)

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中国科学家创制防控水稻“癌症”新型基因

中国科学家创制防控水稻“癌症”新型基因稻瘟病被称为水稻“癌症”,是一种毁灭性的真菌病害,全球每年因稻瘟病造成的产量损失达数千万吨。目前,我国种植的水稻广谱抗病品种有限。因此,快速克隆抗病基因,培育广谱抗病水稻品种,是实现作物病害绿色防控,既保护环境又保障粮食安全最有效的措施。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365371.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1365371.htm

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中国著名水稻专家杨振玉逝世

中国著名水稻专家杨振玉逝世和中国杂交水稻之父袁隆平齐名的中国著名水稻专家杨振玉逝世。据澎湃新闻报道,中国著名水稻专家、杂交粳稻奠基人、辽宁省科技功勋奖获得者、辽宁省农业科学院水稻所研究员、中共党员杨振玉先生,因病医治无效,于12月8日在辽宁省人民医院逝世,享年95岁。公开资料显示,杨振玉1927年11月出生于江西省丰城,1949年9月考入上海复旦大学,1951年1月从上海复旦大学参军,先后在杭州中国解放军航空预总、中国解放军第一航校、中国人民解放军西北空军任战士、学员和无线电员。1954年8月至1957年12月在沈阳农业大学农学专业学习。杨振玉1958年1月毕业后一直在辽宁省农科院水稻研究所从事水稻杂交粳稻科研工作,先后担任国家“863”课题主持人、北方杂交粳稻工程技术中心主任、水稻所学术委员会主任、杂交稻育种研究室主任,兼任农业部杂交水稻专家顾问组成员、辽宁省第六届政协委员、辽宁省科协副主席、沈阳市政府科学顾问等职,2000年11月退休。上世纪七十年代,杨振玉首创“籼粳架桥”技术,将部分籼稻遗传成分导入粳稻品种中,成功选育了世界第一个“人工制恢”粳型恢复系C57,丰富了粳型恢复系资源,率先攻克了品种间杂种优势不强的世界性难题,并在中国北方实现了杂交粳稻的大面积种植,开杂交粳稻利用之先河,使中国成为世界上最先应用杂交粳稻的国家,为世界稻作文化做出了突破性的贡献。上世纪八十年代,杂交粳稻以技术专利方式转让美国、日本等14个国家,杨振玉随后多次被邀请赴日本、菲律宾、朝鲜、美国等国家进行杂交粳稻的考察、技术指导和合作交流,使中国先进的杂交粳稻技术走向世界,为世界水稻生产发挥了重要作用。水稻界有“南袁北杨”之说,北杨指的是杨振玉,南袁指的是袁隆平。“杂交水稻之父”、中国工程院院士、“共和国勋章”获得者袁隆平,于2021年5月22日在湖南长沙逝世,享年91岁。发布:2022年12月11日9:09PM

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盐碱地种出的海水稻很难吃 为什么还要大力推广?

盐碱地种出的海水稻很难吃为什么还要大力推广?也正是从那个时候开始,“海水稻”相关报道开始频繁出现在大众视野中,现在全国10几个省份都在推广种植海水稻。不过很多人对海水稻有一个误解,认为它是可以用海水灌溉的水稻。其实“海水稻”这个名字确实具有一些迷惑性,它更准确的名字应该是耐盐碱水稻,并不是用海水浇灌的水稻,只是能够生长在土地盐碱度在0.3%到0.8%之间的水稻品种。而海水的盐度通常达到3.5%左右,陆地的植物很难在这种盐度下生存。大米的口感通常取决于品种和生长环境,口感好的大米通常具有较高的直链淀粉含量和较低的蛋白质含量,以及生长肥沃的地方[1]。盐碱地是典型的贫瘠土地,同时海水稻结出的大米还具有很高的蛋白质含量,所以它的口感并不算好。实际上,在袁隆平先生的“海水稻”团队(青岛海水稻研发团队)成立之前,海水稻就已经存在很长时间了,但是都因为口感不佳,以及其它许多问题难以得到更多推广。即便许多海水稻大米相对于普通大米更加营养丰富,原生态、健康,但因口感差,也没多少销路,而且产量也不高,所以农民们并不愿意去种。那么,既然如此,为什么现在国家还要大力去推广去种植这种水稻呢?海水稻的稻米是不是红色的?我们在网上可以看到很多人都在说海水稻的稻米红如胭脂,这个其实是很大的误导。海水稻是典型的杂交水稻,它有许多品种,不同品种有不同的性状,只要它得到了耐盐碱的性状都被叫作了海水稻。根据中国科普网的报道,海水稻的颜色非常多样,结出紫色、黑色、淡黄色、白色稻米的都有,取决于它们的品种[2]。稻米红如胭脂的通常指的是海红香米,这是海水稻的一种,它通常生长在富含硒的盐碱地中,由于吸收了大量的硒——硒含量比普通稻米高出7.2倍,所以其稻米染上了一层红。我们前面提到过“海水稻”的叫法存在一些迷惑,但其实它们真的可以在涨潮时海水的短暂灌溉中存活下来,可能这才是海水稻名字的由来吧。但也不能长时间被海水覆盖,不然还是会因为渗透关系而死亡,它们适应的盐度基本不超过0.8%——这个盐度基本和我们菜汤是差不多,和海水还是有一定差距的。海水稻耐盐碱的具体原因目前还没有完全明确,但已知至少有52个基因与之相关。研究揭示细胞壁多糖合成酶提高水稻盐胁迫耐性新机制,图源:中国农科院海水稻怎么来的?其实,中国海水稻的研究和筛选起步并不是很早。早在1939年,斯里兰卡就已经培育出世界上第1个抗盐水稻品种——Pokkali,而咱们国家最早是在上世纪50年代才开始投入到这方面研究的。但是由于咱们国家杂交水稻的技术相对领先,所以现在海水稻研究方面也是取得了很多成就,遥遥领先于其它国家。说到杂交水稻,那么大家想到的一定就是野生水稻的重要性。如果袁隆平先生的团队没有发现一株野生的雄性不育水稻的话,那么杂交水稻几乎不可能完成,因为水稻是自花授粉的。对于海水稻来说也是一样的,那些至关重要的基因通常是在野外出现,所以寻找那些生长在盐碱地上的野生水稻尤为重要。中国的科学家们其实有找到很多耐盐碱的野生水稻,比如在太湖流域发现韭菜黄、老黄稻等,但其中最出名的应该是广东湛江入海口发现“海稻86”。陈日胜和他的海水稻,图源:湛江日报“海稻86”是在1986年由科学家陈日胜发现,当时他和自己的老师罗文列教授一起,在广东湛江遂溪虎头坡海滩普查红树林资源,然后就发现了最早的“海稻86”——它有1.6高,生长在海水浸泡过的海滩。很多人讲到中国海水稻的故事,都会以“海稻86”为例,主观地认为海水稻的由来就是因为发现了“海稻86”。其实,情况肯定并非如此。在整个海水稻的研究培育中,中国的科学家并不是完全只利用了国内的野生耐盐水稻,还引入了国外的品系进行杂交筛选,这才是正常的操作和科研。但就目前来看“海稻86”肯定是比较重要的,我觉得很大一部分原因是袁隆平先生的团队选择和陈日胜团队合作的缘故(海稻86内在的遗传优势我并不太清楚)。为什么国家现在大力推广海水稻?其实,我们从人们在19世纪初就开始关注海水稻培育的事实中,就不难发现,发展海水稻是有非常高的价值的。其中最关键的一个价值就是粮食增产,因为这些水稻能够生长盐碱地里,而盐碱地本来是无法种植粮食作物的。虽然咱们国家地大物博,但很多人可能想象不到,咱们国家是全世界最大的农产品进口国,2021年进口粮食就达到1.64亿吨,可以说14亿人的饭碗还没有完全握在自己手上。这就是为什么杂交水稻对我们如此重要(产量高),虽然海水稻的产量都不高,但是它能种植在那些寸草不生的地方。如果袁隆平先生的计划能够实现——2026年到2028年海水稻的种植面积达到1亿亩,那么增产的粮食将多养活8000万人。中国的盐碱地可远不止1亿亩——据信足足有15.2亿亩,更关键的是,通常耕作还会让土地盐碱化,让土地变得越来越不适合种植普通水稻。海水稻的推广,可以让这些贫瘠的土地也有所产出,让中国的粮食安全更有保障。第二个关键点是海水稻的种植其实还可以改良土地,让盐碱化的土地重新变成可正常耕作种植的土地。2021年,新疆帕哈太克里乡开始种植海水稻,在种植水稻前土壤PH值8.6、盐度0.2%,粮食作物无法生长,即便长了也没多少产出,但是种植海水稻一年后,PH值降到7.5、盐度为0.15%,土壤改善是非常明显的。除此之外,盐碱地种水稻还有一个优势,就是这种寸草不生的地方,虫害也基本没有,所以种植海水稻基本不需要喷洒农药和除草。我还看到很多官媒写到海水稻种植是不需要施肥的,这点我个人觉得是不可思议的,想让植物长得好施肥应该是必然。最后,我们再来说说海水稻的口感问题吧!因为它生长在贫瘠的土地上,这肯定会影响它的口感,但是随着海水稻的相关技术趋于成熟,这点以后应该也不会是问题。参考:[1].https://doi.org/10.3389%2Ffnut.2021.758547[2].http://www.kepu.gov.cn/www/article/dtxw/407af03127d84e32ab4c8b0b00bff358[3].http://www.xinhuanet.com/science/20230706/01a51977a33d45d08436eb603469604f/c.html...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382873.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1382873.htm

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科学家揭示水稻从野生到驯化的 10 万年连续演化史

科学家揭示水稻从野生到驯化的10万年连续演化史我国科研团队日前利用植硅体微体化石分析等方法,在浙江上山文化遗址开展水稻起源研究,揭示了水稻从野生到驯化的10万年连续演化史。研究结果表明:早在约10万年前,野生水稻就已在长江下游地区分布;约2.4万年前,人类开始采集并利用野生水稻;约1.3万年前,人类有意或无意地对野生水稻进行驯化前的栽培;约1.1万年前,东亚稻作农业起源。这项研究进一步确认了我国是世界水稻的起源地,有助于更好理解人类社会发展、农业文明起源。相关成果5月24日在国际学术期刊《科学》在线发表。(新华社)

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