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> 光明动科普 > 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 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • C919国产大飞机 联通中西部空中交通

  • “家长夜校”走进小学校园

独家策划

推荐阅读
担心被人工智能(AI)取代的员工,更容易在工作中消极怠工、迟到早退,甚至出现顺手拿走同事的午餐等人际越界行为。
2026-10-21 10:48
中国职业教育专题展上,摆着新能源汽车、港口航运、船舶焊接三个领域的未来实训中心项目。“无论实训条件和方式如何改变与优化,梳理并稳定现场关键岗位能力图谱,依然是未来实训中心的重要基石。
2026-10-21 10:48
记者日前从国家医保局了解到,医保钱包已升级到2.0版本,职工医保个人账户跨省共济功能实现全国全面落地。2.0版本的医保钱包都升级了哪些内容,谁可以使用,又如何使用呢?
2026-10-21 10:48
从基础化疗到双抗、多抗,再到抗体偶联药物(ADC),抗肿瘤新药正加速涌向临床。近日,京津冀第四届医药创新发展大会抗肿瘤新药安全与药学服务创新主题分会上,河北医科大学第四医院药学部主任冯锐用“百花齐放”形容当下的创新药格局。
2026-10-21 10:47
此次研究中,研究团队研制了一种高性能声学量子器件——高泛音体声学波谐振器。研究团队不仅让多个声学振动模式建立了这种特殊关联,还将这种关联从一个声学谐振器传递到另一个谐振器。
2026-10-21 10:47
智能科技是当前最具革命性、引领性的科技前沿,是推动新质生产力质态变革的关键力量,它不仅表现为技术层面的迭代,更体现为生产方式、产业形态和价值创造模式的系统性重构,并推动形成智能经济新形态。
2026-10-20 10:00
推进全球人工智能伦理治理,必须坚持“以人为本、向上向善”,以增进全人类共同福祉为根本目标,从技术普惠、精准治理、多元参与和全球共治四个方面协同推进,构建发展机会均等、权责边界清晰、国际协同高效的治理秩序。
2026-10-20 09:59
人民健康是民族昌盛和国家强盛的重要标志,也是中国式现代化行稳致远的根基所在。时隔十年,2026年10月,全国卫生与健康大会再次召开。回望十载征途,健康中国已从宏伟蓝图,化作大江南北触手可及的民生福祉。
2026-10-20 09:58
自然如何不被贫困“吞噬”,跨境之痛如何共担,资金如何流向正确方向——16日在亚美尼亚首都埃里温举行的生物多样性领导人峰会,就这三个问题向《生物多样性公约》第十七次缔约方大会(COP17)正式谈判传递出三个诉求:把自然保护纳入安全议程,让全球目标回应区域现实,让资金和措施真正到位。
2026-10-20 09:57
生产要素创新性配置,推动资源治理由技术优化向制度协调延伸。算电协同、算水协同揭示的资源逻辑,是技术创新改变资源利用方式、要素创新性配置提升系统效能、产业转型升级实现综合价值的有机统一。
2026-10-20 09:55
围绕“科学作为全球公共产品”“负责任的人工智能应对全球挑战”“科学、社会与信任”三大议题开展对话交流
2026-10-20 08:58
2026国际科学理事会中期会员大会暨北京科学对话由国际科学理事会主办,中国科学技术协会、中国科学院、中国社会科学院、北京市人民政府共同举办
2026-10-20 08:29
城市是人民美好生活的载体,人民群众是城市建设的主体和城市发展的动力源泉。
2026-10-19 09:32
当你出门后,扫地机器人根据你的清洁习惯自己排定工作时间、规划好路线;自研的快充技术,让它边充边扫、无限续航。这个颇具科幻意味的场景,已被第140届中国进出口商品交易会(广交会)上的一款产品实现。
2026-10-19 09:35
“可信工具”这一重要提法精准抓住了人工智能发展的一个根本问题:我们不能只问人工智能是不是更聪明、更高效、更强大,还要追问它是否真正可信。
2026-10-19 09:31
让从农田到餐桌的全过程均有标准可依,并积极推广应用食品数字标签,让食品信息获取更便捷高效。
2026-10-19 09:18
推动卫生与健康事业高质量发展,不断提高人民健康水平,确保健康中国建设取得决定性进展。
2026-10-19 09:16
当前全球生态环境挑战日益严峻,科技创新是应对可持续发展挑战的核心力量。
2026-10-16 16:29
10月16日是第四十六个世界粮食日,所在周是全国粮食安全宣传周,主题为“创新当下,粮安未来”。从良种选育、智能农机到数字农业、精准储运,创新正成为粮食增产、节粮减损、营养提升的关键引擎。即日起,光明网联合科普中国推出系列科普视频,深入解读科技创新绘就的粮安答卷。
2026-10-16 08:46
在显示技术升级与人工智能赋能的双重驱动下,行业正跳出传统数字阅读的固有边界
2026-10-16 08:45
加载更多