太空遨游回來的水稻種子 就是不一樣

太空誘變后顏色發生變化的水稻(左)和普通水稻(右)。 圖片由AI生成
6月17日,廣元市劍閣縣楊村鎮柏梓村,水稻已經返青。外表看起來并沒有任何差別的水稻,卻“身世”各異。其中一片尤為特殊,它們的“祖先”曾經背負使命,遨游太空。
“我們曾經選擇了一些種子跟隨神舟系列飛船送上太空,現在這片田的水稻,就是那批種子培育的后代?!彼拇ㄊ∞r業科學院生物技術核技術研究所(以下簡稱省農科院生核所)副所長、四川省水稻航天育種工程研究中心副主任王平說。
上過太空的種子,有啥不一樣?
看變化 株高、生育期有可能明顯改變
2002年開始,省農科院生核所水稻團隊就把科研方向瞄準了水稻航天育種。把種子送上太空,就是要利用太空中的高能粒子不斷沖擊種子DNA。DNA斷裂后再愈合,很可能在短時間內產生基因變異,這個過程被稱為太空誘變。基因變異后的種子,是育種家的寶貴材料。
“基因變異后的種子,回到地球種植后,它的后代可能在某些性狀上發生改變,比如產量、生育期、株高等?!蓖跗秸f。如果種子要在地球環境下自然發生基因變異,這個過程極其緩慢,概率也很小很小。在太空中利用其特殊的綜合環境因素,包括宇宙射線、微重力、弱地磁、高真空等進行誘變,可以極大提升變異的概率。
“神舟三號”“神舟四號”飛船、第十八顆返回式衛星、“實踐八號”育種衛星……隨著一批批水稻種子從太空返回地球,王平和團隊開展了多年的篩選種植。他們發現,去過太空的水稻種子后代,株高和生育期是最容易改變的性狀,而這恰好能解決種植上面臨的難題。
“對于種糧大戶來說,水稻株高非常重要。一旦太高,水稻就很容易倒伏,不便于機器收割。而太空誘變后的種子后代,其中不少表現出了更矮的性狀?!蓖跗秸f。一般的水稻成熟后高度在1.2米左右,太空誘變后代矮的可以降低10厘米,甚至40厘米。
其次是生育期。在近些年的水稻生產中,大戶更重視生育期更短的品種。生育期更短,意味著可以為下一茬的作物留足準備時間。尤其是四川大面積的稻麥輪作區,如果上一季的水稻成熟收割較遲,稻田沒有充足的時間排濕,就會耽誤小麥播種時間,影響產量。太空誘變后代很容易篩選到短生育期材料,有的生育期能夠比原先縮短5—7天。
看成果 四川水稻太空“后代”已達20多個
去年,省農科院生核所、四川省水稻航天育種工程研究中心培育出的水稻新品種“花香優872”通過四川省品種審定,米質達農業農村部一級優質米標準,產量高、抗病性強。截至目前,包括“花香優872”在內,團隊通過太空誘變育種培育出的品種已達20多個,其中種植表現較好的品種,推廣面積達到40萬畝。
“很受種糧大戶歡迎的航天水稻‘花優707’生育期只有140天,它的平均畝產能夠達到600—650公斤,比普通品種高6%。因為米質好,‘花優707’還獲得了四川省‘稻香杯’一等獎?!狈N子推廣企業四川華銳農業開發有限公司相關負責人介紹。
在四川省水稻航天育種工程研究中心,太空誘變育種正在和基因編輯等其他高科技育種手段結合,加快育種速度。
“誘變后變異的基因,我們可以通過分子生物學技術快速定位,并且可以把基因導入其他品種中,也可以通過基因編輯快速創制相同突變性狀,創制出綜合性狀表現好的新品種。”王平說。
除了培育優良新品種,太空誘變育種的成果還用在了水稻制種領域。
在四川省水稻航天育種工程研究中心的展示柜上,擺放著兩種稻谷。一種的稻殼是正常的黃白色,另外一種則呈現出紅褐色。紅褐色的稻谷,是稻谷經過太空誘變后的后代。這次顏色基因的變異,對于水稻育種來說,是一個重要的發現。
“水稻制種的種子很容易摻雜其他品種,雜種越多,種子純度越低。種植戶購買播種后,產量、品質很容易受損。”王平說,用顏色變異后的品種生產的種子,就可以通過色選機實現全程機械化制種,降低制種成本,提高制種效率。(四川日報全媒體記者 闞瑩瑩)
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