我们现在吃的米饭,绝大多数都来自“亚洲水稻”。它虽然产量高、口感好,但有个硬伤——娇气。相比之下,远在非洲的“非洲水稻”虽然产量低、口感差,却是个“硬骨头”,耐热、抗旱,还抗病虫害。
如果能把这两者的优点结合起来,搞个“亚非跨界混血”,岂不是又高产又抗造?
其实科学家们早就想到了这一点,但实现起来却很难。以前只要把亚洲稻和非洲稻拿来杂交,生出来的下一代花粉大部分都会绝育,结不出多少稻谷。这背后其实是物种进化过程中建立的“生殖隔离”。
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直到最近,南京农业大学的万建民院士团队发表了一项重磅研究,他们终于解开了这个困扰了人类多年的“基因锁”。
在水稻的染色体里,藏着一个叫RHS3的基因组区域。这个区域由三个关键基因掌控,科学家形象地把它们命名为“矛”、“盾”、“甲”。
我们可以这么理解,非洲稻的装备非常齐全,手里拿着“矛”(攻)、“盾”(防)、“甲”(护),而亚洲稻的装备则比较单薄,手里只有一件“甲”(护)。
然而当这两者杂交时,下一代的花粉粒在继承基因时就会出问题。一部分幸存者同时继承了完整的“矛、盾、甲”。“矛”基因编码的毒性蛋白企图破坏为细胞供能的线粒体,但好在有“盾”挺身而出中和毒性,再加上“甲”的配合,直接把被中和的毒蛋白送进细胞回收站。这部分花粉顺利存活。
但是剩下的那部分就没那么幸运,只继承了亚洲稻的“甲”,没有非洲稻的“盾”来防御,这就导致它被“矛”单方面击杀,最终发生败育。这就是杂交后代结实率极低、无法正常繁殖的真相。
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可以发现,破局之法就是找到能卸掉“矛”的攻击性。
该团队经过多年筛选,找到了一种特殊的宝贵种质资源。这种资源自带广适兼容性,能够直接封印“矛”基因的毒性杀招。用它去跟亚洲稻和非洲稻分别杂交,就能完美绕过生殖隔离,大幅解决花粉败育的问题。
据该团队介绍,一旦利用这个机制成功培育出亚非杂交水稻新种,它的产量有望在现有杂交水稻水平的基础上再提升10%以上。
不过目前这项成果主要是奠定了“理论基础”,后续要把这种基因转变为真正的农田作物,还要解决口感、抗病等一系列实际问题。但不可否认的是,它为未来的超高产水稻打开了一扇全新的大门。
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