改变世界的育种战略

“农业生产和作物育种的历史表明,凡在育种上有所突破,就会给农业生产带来一次飞跃。我个人认为,杂交水稻的育种,无论在育种方法上还是在杂种优势水平上,都具有三个战略发展阶段。每进入一个新阶段,都是一次新突破,会把水稻的产量推向一个更高的水平。”1986年,袁隆平在其论文《杂交水稻的育种战略设想》中说。

“农业生产和作物育种的历史表明,凡在育种上有所突破,就会给农业生产带来一次飞跃。我个人认为,杂交水稻的育种,无论在育种方法上还是在杂种优势水平上,都具有三个战略发展阶段。每进入一个新阶段,都是一次新突破,会把水稻的产量推向一个更高的水平。”1986年,袁隆平在其论文《杂交水稻的育种战略设想》中说。

一种新材料带来的变革——解密两系法杂交水稻技术亮点

今天,这位中国杂交水稻育种伟大战略家的预言实现了。我国杂交水稻育种进入了其战略的第二阶段,两系法杂交水稻普遍比同期的三系杂交稻每公顷增产750—1500公斤,且米质有了较大提高。

今天,这位中国杂交水稻育种伟大战略家的预言实现了。我国杂交水稻育种进入了其战略的第二阶段,两系法杂交水稻普遍比同期的三系杂交稻每公顷增产750—1500公斤,且米质有了较大提高。

编者按:2014年1月10日,2013年度国家科学技术奖励大会在京举行,“两系法杂交水稻技术研究与应用”项目获得了国家科技进步奖特等奖。该项目由袁隆平院士领衔,全国10多家科研单位、几十位科研人员历经20余年不懈探索,建立了两系法超级杂交稻的育种技术路线,解决了三系法杂交稻的主要限制因素,使水稻杂种优势利用进入一个新阶段。与三系法相比,两系法有什么优点?技术上有哪些突破?产业化前景如何?近日,记者采访了项目相关负责人,为读者详细解读这一新技术。

运用两系超级杂交稻育种技术,我国分别于2000年、2004年、2012年实现了超级稻育种计划第一期亩产700公斤、第二期亩产800公斤、第三期亩产900公斤的育种目标,并正助力冲击第四期亩产1000公斤育种目标。

运用两系超级杂交稻育种技术,我国分别于2000年、2004年、2012年实现了超级稻育种计划第一期亩产700公斤、第二期亩产800公斤、第三期亩产900公斤的育种目标,并正助力冲击第四期亩产1000公斤育种目标。

将水稻亩产量由700公斤提高到988公斤;作为我国的独创技术体系被推广到美国,比当地的主栽品种增产20%以上;推动了世界杂交水稻的快速发展,带动了水稻种子产业的整体进步……这就是由袁隆平院士领衔攻关的“两系法杂交水稻技术研究与应用”。

掀起“两系法杂交水稻技术”研究热

掀起“两系法杂交水稻技术”研究热

日前该技术获得了2013年度国家科技进步奖特等奖,这是继1981年三系法杂交水稻技术获国家技术发明奖特等奖之后,杂交水稻研究第二次登上国家科技奖励大会特等奖的领奖台。从三系法到两系法,不仅是简单的一字之别,背后蕴含着杂交水稻育种技术的重大突破。

三系法,即利用不育系、保持系和恢复系配套,来培育和生产杂交水稻的方法,一直是杂交水稻育种最经典的方法,但该法程序复杂、制种环节多、成本高,难以解决杂交水稻高产与优质间的矛盾。

三系法,即利用不育系、保持系和恢复系配套,来培育和生产杂交水稻的方法,一直是杂交水稻育种最经典的方法,但该法程序复杂、制种环节多、成本高,难以解决杂交水稻高产与优质间的矛盾。

从5%到95%的资源利用率

1981年,两系法(即只需不育系和恢复系进行杂种优势利用的方法)创始人石明松,摘下了“水稻皇冠上第三颗明珠”,育成粳型光敏核不育水稻“农垦58s”,其在长日照条件下,表现完全雄性不育;短日照条件下,表现可育,自交结实。

1981年,两系法(即只需不育系和恢复系进行杂种优势利用的方法)创始人石明松,摘下了“水稻皇冠上第三颗明珠”,育成粳型光敏核不育水稻“农垦58s”,其在长日照条件下,表现完全雄性不育;短日照条件下,表现可育,自交结实。

作为经典的杂交水稻培育方法,三系法曾经为我国的粮食自足作出了巨大贡献,“三系”就是不育系、保持系、恢复系,然而这也成为限制育种的难题。“按照三系法的要求,现有籼稻资源中,只有0.1%可转育成不育系或保持系,只有5%可用作恢复系。”两系法项目第三完成人、国家杂交水稻工程技术研究中心研究员邓华凤说。

这种遗传工具的发现与育成,增加了选育出优良组合的几率,能一系两用,同时避免不育细胞质的负效应。研究证明,运用三系法,只有现有籼稻品种中的0.1%可转育成不育系,5%可用作恢复系。运用两系法,现有水稻品种中95%以上可转育成不育系或可用作恢复系。

这种遗传工具的发现与育成,增加了选育出优良组合的几率,能一系两用,同时避免不育细胞质的负效应。研究证明,运用三系法,只有现有籼稻品种中的0.1%可转育成不育系,5%可用作恢复系。运用两系法,现有水稻品种中95%以上可转育成不育系或可用作恢复系。

种子生产程序复杂、配组不自由和稻种资源利用率低等不足,限制了杂交水稻优势的发挥,直到一种新材料的发现打破了僵局。

基于我国水稻史上这个重大发现,袁隆平提出战略设想:杂交水稻的育种程序将由繁至简,且效率越来越高,杂种优势水平则会越来越强,可综合划分为三系法为主的品种间杂种优势利用、两系法为主的亚种间杂种优势利用和一系法远缘杂种优势利用三个战略发展阶段。他认为,这项发现,将使得杂交水稻的发展跨入“两系法技术”的新阶段。

基于我国水稻史上这个重大发现,袁隆平提出战略设想:杂交水稻的育种程序将由繁至简,且效率越来越高,杂种优势水平则会越来越强,可综合划分为三系法为主的品种间杂种优势利用、两系法为主的亚种间杂种优势利用和一系法远缘杂种优势利用三个战略发展阶段。他认为,这项发现,将使得杂交水稻的发展跨入“两系法技术”的新阶段。

这个新材料就是像两栖动物一样强大的光温敏核不育系。

很快,湖南杂交水稻研究中心研究员邓华凤也育成了籼型光敏不育系“安农s-1”。这两种光敏不育水稻的发现,为两系法杂交稻研究提供了基础新材料。

很快,湖南杂交水稻研究中心研究员邓华凤也育成了籼型光敏不育系“安农s-1”。这两种光敏不育水稻的发现,为两系法杂交稻研究提供了基础新材料。

1981年,石明松发现粳型光敏核不育水稻“农垦58S”,首次提出光敏核不育系一系两用的思路。在长日照条件下,光敏不育系表现不育,可作为不育系,用于生产杂交稻种子;在短日照条件下,它又能恢复可育,自交繁殖产生不育系种子,不需要保持系。1987年,邓华凤发现并随后育成籼型温敏核不育系“安农S-1”。光温敏核不育水稻的发现为两系法杂交水稻的研究提供了新材料。

人们普遍认为,光敏不育系的育性,只受变化很有规律的光照长度的影响,两系法的研究将很快能应用于生产。一时间,业界掀起“两系法杂交水稻技术”研究热。

人们普遍认为,光敏不育系的育性,只受变化很有规律的光照长度的影响,两系法的研究将很快能应用于生产。一时间,业界掀起“两系法杂交水稻技术”研究热。

与三系法相比,两系法杂交水稻最大的特点就是不再需要保持系。如果将不育系比作女孩,在三系法中,她需要找两个丈夫,和“保持系”这个丈夫生出来的还是女孩,即繁殖出的不育系;和“恢复系”这个丈夫生出来的则是男孩,就是可以卖给农户的种子。而在两系法中,她只需要“恢复系”一个丈夫。

发表评论