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第26集 探索水稻高产的分子奥秘

第26集 探索水稻高产的分子奥秘 0:00/0:00
最新发布时间: 2020-02-07   浏览数:
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  水稻,作为我国重要的粮食作物之一,它的品质和产量与人们生活息息相关。其中种质资源遗传多样性的利用对于育种成果影响巨大。水稻也是全球最重要的作物之一,在中国,几乎三分之二的口粮都是水稻尤其对于南方人来说米饭的重要性更是如同水物质一般的存在。气候变化、资源短缺等新形势,促使着水稻要不断适应人们对高品质、多功能等美好生活的求。如何在传统育种基础上将水稻培育成更高效、更高质、以及多功能,来满足不同人群的营养健康?这个问题成为了人们逐步走上科学种植之路的探寻动力。 

  在改革开放以后,我国科学家不仅发现了控制水稻“分蘖”的基因,而且成功分离和克隆了这一基因,从而在水稻分蘖分子调控机理方面取得突破性进展,在揭示水稻高产的分子奥秘上迈出重要一步。作为农业高科技育种技术,高产的水分子正在悄然改变着世界。 

  “头顶烈日,脚踩烂泥,低头弯腰,汗如雨下”这是新中国成立之初,农业给人们所留下的固有印象。那时的中国,由于粮食产量不高,国民需求远远无法满足,所以一遇到旱灾、洪灾、蝗灾等时期,农民辛苦一年的收成将可能毁于一旦。以往的农业生产对于中国人来说,可以形象的比喻成“靠天吃饭”。那么,对于人们主食中重要的水稻,在基因探索路上又会存在哪些难题呢? 

  在水稻等禾本科作物生长发育过程中,除主茎外,往往形成众多的分枝,使整个植株呈现丛生状,被称为分蘖。分蘖是水稻等禾本科作物最重要的农艺性状之一,很大程度上决定了作物产量。虽然科学家对分蘖现象进行了多年的研究,但初期探索阶段对其分子遗传调控机理还是知之甚少。 

  国家集合了高端技术人才,合理的在“水稻分蘖”进行了深入的分子遗传学研究,并取得令人瞩目的研究成果。这一研究是以在水稻育种中发现的分蘖极端突变体为材料,采用“图位克隆”的方法分离了控制水稻分蘖的基因作为主要的控制基因,MOC1调控了一个精细而复杂的信号传递网络,并通过此网络调节水稻分蘖芽的形成及其正常生长发育。 

  专家还指出,正是由于对这一重要基因的深入研究,将会有助于进一步的阐明禾谷类作物分蘖调控的分子机理,然后应用于水稻等禾谷类作物超级品种的培育。“分蘖基因”的研究同时还体现了创新驱动发展时代的特征,为国家的农业发展带来了科学技术上的支持。 

  由中国科学院和中国工程院582名院士投票评选的“2003年中国十大科技进展新闻”于2004年1月12日揭晓 ,“揭示水稻高产的分子奥秘”入选 ,名列第二。另由国家科技部、科技日报社和中央电视台联合主办的“2003年中国公众最关注的十件科技大事”于2004年1月1日揭晓 ,“我国掀开水稻高产分子奥秘的一角”入选 ,名列第七。 

  生命科学,想要为人类造福转化为生产力,必然与技术相结合,才能在生产上发挥巨大作用。水稻高产“分子奥秘”对未来农业的发展来说可以解决粮食问题,这会产生巨大的影响。这其中的研究成果是由中国水稻研究所钱前博士领导的课题组与中国科学院遗传组,以及发育作物学研究所李家洋院士领导的课题组合作取得的。 

  一粒种子可以改变世界,然而如何才能更加“多快好省”地培育出一粒高产又优质的种子呢? 

  科学家们勇往直前,不负初心的大力开发农业研究的同时,也期待人民群众的共同检阅。由国家最高科学技术奖获得者李振声院士推荐的“水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计”项目荣获2017年度国家自然科学一等奖。这项成果是李家洋、韩斌、钱前、王永红、黄学辉为代表的研究团队历时逾20年合作完成,给予了品种设计育种研究领域新的启迪,这会推动作物传统育种向高效、精准、定向的分子设计育种转变。 

  这个项目围绕“水稻理想株型与品质形成的分子机理”这一核心科学问题,鉴定、创制和利用水稻资源,创建了直接利用自然品种材料进行复杂性状遗传解析的新方法;并且反映出影响水稻产量的理想株型的分子基础,发现了理想株型形成的关键基因;攻克了水稻高产优质协同改良的科学难题。丰硕的研究成果,引领了水稻遗传学的发展,实现了“绿色革命”的新突破。 

  李家洋表示,“对水稻来说,高产的往往有品质差、抗病虫害能力低的问题,但有些性状好的水稻却常常不会太高产。‘籼稻的产量,粳稻的品质’,即培育出分蘖数适宜、茎秆强壮、穗大粒多的高产理想株型品种,同时又具有优良的食用品质——就是我们团队梦寐以求的‘理想型’水稻。只有农民愿意种,这样的新品种研发才有意义”。 

  随着我国时代呼唤着人才计划的实施,国家对科技骨干加以重视,让留学生们看到了祖国未来发展的希望。愿意回国后将吸收了先进的营养回馈给自己的祖国,以个人的绵薄之力用科学技术推动着中国的进步。 

  虽然人才加技术的共同推进,使得我国在水稻栽培方面也不断的取得了创新成绩。但无论科技再前沿,粮食安全问题始终是维系社会稳定的压舱石,是国家安全的重要基础。产量事关粮食安全,而育种创新正是粮食安全的重要保障。 

  面对日益增长的粮食需求,迫切需要更加高效和精准的育种技术,比如通过分子层面进行水稻品种设计的定向改良。从水稻的产量三要素,穗数、粒数、粒重,到蒸煮品质三要素,将胶稠度、直链淀粉含量、糊化温度,都进行了全面优化,既重视产量,也看重口感。 

  生物技术作为未来全球经济发展的动力之一,分子设计育种则是未来农业动植物新品种培育的必然方向。因此,种业的发展事关未来中国农业的发展和粮食安全。利用分子生物学的手段加快基因克隆、作用机理的研究,推进成果向下游地区伸入的转化。而加强与企业、农科院的合作,组建产业联盟,或成立院属种业公司或中心,也成为了科技与农业的通力合作发展。 

  水稻在我国农业生产中举足轻重。近年来,我国在水稻基础研究领域,取得了引起世界关注的重大研究成果。国家水稻功能基因组研究,会继续重点探索控制水稻产量、品质与抗逆性的奥秘 


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