点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:【动科普】基因编辑如何点燃第三次水稻革命?
首页> 科普频道> 三农科普> 基因故事 > 正文

【动科普】基因编辑如何点燃第三次水稻革命?

来源:光明网2020-10-26 10:26

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  全中国有60%以上的人都以水稻为主食,为了让14亿人口吃饱饭,我国水稻培育已经经历了两次“绿色革命”:第一次通过水稻矮化育种,亩产提高了将近45%;第二次就是有名的杂交稻时代,由袁隆平院士研究出的第四代杂交水稻,已经向着亩产1500公斤进发!

【动科普】基因编辑如何点燃第三次水稻革命?

  但是杂交稻的培育过程并不容易,一是杂交育种的后代长得怎么样,随机性很大;二是想培育出好品种需要的时间周期很长,甚至不止几十年。此外,杂交稻每年都要重新制作下一年农民要用的杂交种。这些都给杂交育种带来了重重困难。

【动科普】基因编辑如何点燃第三次水稻革命?

  当前,杂交水稻已经做到了让大家都吃得饱。但是想要得到吃着更香、更营养的大米,利用杂交技术就有些“捉襟见肘”了。令人欣喜的是,水稻的“第三次绿色革命”已经开始,科学家们利用基因编辑技术就可以解决上述问题。

【动科普】基因编辑如何点燃第三次水稻革命?

  有人不经要问:基因编辑和转基因技术如何区分?千万别弄混了。用基因编辑技术进行育种,所改变的基因都是生物本身的基因,科学家通过分子技术手段进行检测,来决定哪些基因是我们所需要的、哪些基因是我们所不需要的,只要通过基因编辑的手段将某一个或几个基因删除,或调整它们发挥作用的程度,就可以达到精准育种的目标了。

【动科普】基因编辑如何点燃第三次水稻革命?

  2001年10月12日,中国科学家就向全世界宣布,中国率先完成水稻(籼稻)基因组工作框架图的绘制,并免费公布全部序列数据。我国科学家已经相继定位克隆了300余个控制水稻高产、优质、抗逆、营养和高效等重要农艺性状的功能基因。中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋研究组、中国水稻研究所钱前研究组与上海生命科学研究院植物生理生态研究所何祖华研究组,合作找到了具备形成大穗、适中分蘖和稻秆粗壮、抗倒伏等特征的,理想株型的关键基因IPA1,并让它适度表达,为进一步解析水稻株型精细调控机理和水稻新品种的设计培育奠定了基础,这个基因应用于培育“嘉优中科”系列水稻新品种后,不但提高了水稻产量,还增强了对稻瘟病的抗性。

  此外,我国的农业科学家经过不断的探索,发现了壮秆基因TB1,它既能促进茎秆变粗,又能增加穗粒数;还发现了控制着稻谷的形状和生长发育进程中的一系列生理生化过程的基因等等。现在看来,给水稻进行基因编辑,能使我们的生活更美好。

  【知识点小贴士】

  第一次绿色革命——矮化育种:上世纪60年代,以降低农作物株高、半矮化育种为特征的第一次“绿色革命”,使得全世界水稻和小麦产量翻了一番,解决了温饱问题。第二次世界大战后,随着人口的增加,国际市场对农产品需求激增,急需以改良种子为中心大幅度提高土地生产率。与此同时,化肥的大量使用使得原有高杆品种倒伏现象严重,成为限制产量的主要因素。因此,需要利用“矮化基因”,培育和推广矮秆、耐肥、抗倒伏的高产水稻、小麦、玉米等新品种,提高农作物单产,解决发展中国家的粮食问题。

  第二次绿色革命——杂交稻:在生物界中,两个遗传基础不同的品种间或相近物种间进行杂交,其杂交子一代在生长势、生活力、适应性和产量等性状上优于双亲,这种现象就是杂种优势。在植物中同样存在着广泛的杂种优势现象,育种家培育了大量杂交作物并推向市场,如目前商业化玉米基本都是杂交品种。水稻是雌雄同花作物,无法像玉米等雌雄异花作物那样可以通过人工(或利用机械)去除母本自交系的雄花,以另一自交系(父本)的花粉进行授粉大量获得杂交种。因此,单纯依靠人工去雄来大规模完成杂交水稻制种是不现实的。利用水稻雄性不育系作为遗传工具,使得杂交过程中最为麻烦的“去雄”这一步可以省略,成功实现了杂交稻的大批制种及大面积推广,表现出强大的杂种优势,产量比常规品种高20%左右,大大提高了水稻产量。

  水稻基因组工作框架图:指通过DNA测序和计算机排序的方式,获得的覆盖率超过全部DNA序列90%以上的基因组“草图”。 通过对水稻全基因组序列分析,可以获得大量的水稻遗传信息和功能基因;全面了解其遗传机理。这为世界粮食作物的基础和应用性研究提供宝贵的数据化信息,促进了我国生物技术的产权化、产业化进程,也大大促进了我国在水稻功能研究领域的快速发展和新的突破。

  科学文本:毛志明 王春

  监  制:程维红 战钊

  统  筹:徐琴 宋雅娟 赵清建

  策划文案:宋雅娟 张蕃

[ 责编:肖春芳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平同阿塞拜疆总统阿利耶夫举行会谈

  • 神舟二十号载人飞行任务航天员与记者见面

独家策划

推荐阅读
数字技术带给阅读前所未有的便利,同时也提出了新课题。
2025-04-23 10:34
农民种粮能挣钱,粮食生产才有保障。在种粮农民收益保障机制中,农业保险是重要方面。今年中央一号文件提出:“推动扩大稻谷、小麦、玉米、大豆完全成本保险和种植收入保险投保面积”“健全多层次农业保险体系,支持发展特色农产品保险”。
2025-04-23 10:31
身高172厘米,通体银色,一台台人形机器人在产线上分拣物料、搬运料箱、安装零件……科幻电影里的场景照进现实。
2025-04-23 10:26
再接再厉、乘势而上,一步一个脚印朝着建设航天强国的目标迈进,中国的航天事业必将开拓更高境界,中国的科技创新将书写崭新篇章。
2025-04-23 09:24
天地图是自然资源部门向社会提供各类在线地理信息公共服务、推动地理信息数据开放共享的政府网站。
2025-04-23 09:22
4月22日,在北京航天飞行控制中心的统一调度下,神舟二十号载人飞船发射任务组织全区合练——酒泉卫星发射中心、西安卫星测控中心以及任务各测控点实施联调联控,全面模拟发射准备、发射以及飞行过程中的各种技术状态和工作过程。
2025-04-23 09:21
让人形机器人跑马拉松,与其说是人机竞技,不如说是机器的自我迭代。
2025-04-23 09:15
当今,百年变局中的全球价值链重构,既考验着中国的战略定力,也孕育着我国从“跟跑”到“领跑”的跃迁机遇。
2025-04-23 09:13
废旧电器回收不仅能化解生态环境和人体健康风险,还推进了数据安全治理与资源循环利用领域的双重突破,为可再生资源回收利用行业带来广阔的市场空间。
2025-04-22 10:05
建设农业强国,利器在科技。让农业插上科技的翅膀,重塑“三农”发展新优势,我们才能在加快建设农业强国的道路上展翅翱翔。
2025-04-22 10:04
最新一期《自然》发表了两项独立临床试验研究,验证了干细胞疗法对帕金森病的安全性。为检验帕金森病细胞疗法的安全性和潜在副作用,日本京都大学等机构进行了一项Ⅰ/Ⅱ期临床试验。
2025-04-22 10:03
转型不是丢掉已有禀赋和基础,而要依托技术,在推进资源精深加工、资源产业向下游延伸上下功夫
2025-04-22 09:23
空间站徜徉在浪漫星辰中,书中文字仿佛随之流淌,飘入心间。在空间站里过大年,除了欢乐祥和,更多的是一份守望——守望万家灯火团圆,守望壮美山河辽阔,守望祖国繁荣昌盛、国泰民安。
2025-04-22 09:21
山水工程交出厚厚的生态账本:截至2024年底,52个山水工程累计完成治理面积超830万公顷,其中包括255万公顷森林草原、130万公顷水土流失地、10.7万公顷矿山修复地等,累计完成生态修复面积超1.2亿亩。
2025-04-22 09:19
在政策支持与市场驱动的双重背景下,中国民间投资实现增速,成为推动经济高质量发展的重要引擎。
2025-04-22 09:14
胡大刚介绍,苹果果实硬度是影响果实耐贮性、运输性、货架期和消费者偏好的重要品质性状。 该研究成果不仅为苹果采后保鲜技术研发提供了理论依据,也为其他园艺作物的品质改良研究开辟了新思路。
2025-04-21 10:13
来自国家天文台、北京大学、中国科学院大学、北京师范大学及荷兰莱顿大学等单位的学者,在利用我国天文大科学装置郭守敬望远镜(LAMOST)进行光谱巡天观测中,证认出1982个银道面背景类星体,其中1338个为新发现星体。
2025-04-21 10:12
在深化测绘地理信息应用上,自然资源部办公厅印发关于深化工程建设项目“多测合一”改革的通知,强化成果共享。
2025-04-21 09:27
在不少科研人员看来,人工智能不仅是工具,更是撬动科学问题、推动科研范式变革的引擎。
2025-04-21 09:21
标志着全球起飞重量最大的民用水陆两栖飞机通过了严格测试和验证,研制取得圆满成功,获得市场“准入证”。
2025-04-21 09:16
加载更多