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:【大国粮策】8年变2年?超早熟小米给育种按下“加速键”
首页> 光明科普> 图文 > 正文

【大国粮策】8年变2年?超早熟小米给育种按下“加速键”

来源:大国粮策2025-08-15 09:57

  你认识这株植物吗?或许有人会说,这不就是狗尾巴草?其实,它不是狗尾巴草,而是谷子——也就是我们常说的小米。

  谷子与狗尾巴草外形相似并非巧合,因为早在一万多年前,我们的祖先就将野生狗尾巴草驯化成了如今的谷子。

  谷子起源于我国黄河流域,在古代有着丰富的称谓——稷、粟、粱都曾是它的名字。“江山社稷”中的“稷”指的便是谷子,“春种一粒粟,秋收万颗子”中的“粟”也是谷子,就连“黄粱一梦”里的“黄粱”,说的仍是谷子。

  图片由AI生成

  有人或许会好奇,谷子与狗尾巴草的味道差异显著,为何狗尾巴草的种子能被驯化成营养丰富又美味的小米?这背后,离不开人类漫长的选育历程。

  在古代,人们选育优良品种依靠的是人工选择:从自然生长的群体中挑选所需个体进行繁育。想象一下,或许古时候有人发现狗尾巴草的种子可食用,便将种子带回种植,在后代中筛选口感更好的植株继续繁育。通过一代又一代人为选择好吃、抗病、高产的个体,经过数千年的积累,野生狗尾巴草最终被驯化成了如今的小米。

  随着科技的进步,育种技术早已升级换代。尤其是二代、三代测序技术的发展,让科研人员得以重新“破译”这一古老作物的基因密码,借助基因工程手段实现优良品种的精准选育。山西农业大学生命科学学院生物信息系主任、教授李旭凯,就是其中一个为谷子装上“基因芯片”的人。

  图片由AI生成

  李旭凯的日常工作,是通过解读不同谷子品种的DNA序列,探索谷子进化过程中品种基因差异与品质特性的关联。为什么有的谷子色香味俱全、营养丰富且产量高,而有的却口感不佳、长势孱弱?除环境因素外,它们的基因究竟存在哪些差异?又是哪些基因决定了品质的不同?这些问题始终吸引着他。

  在解密谷子基因序列的过程中,李旭凯团队预测出许多可能决定品种差异的关键基因。但农业科研向来漫长,谷子从播种发芽到收获至少需要五个月,期间还需“看天吃饭”,若遇自然灾害,往往只能从头再来。如何缩短研究周期、加速优良品种培育?这成了团队急需解决的问题。

  为破解这一难题,李旭凯团队以山西名优谷子品种晋谷21为材料,进行EMS化学诱变,希望通过这种方式增加谷子变异的可能性,筛选出提前开花结果的突变体。这是一项庞大的工程:每年需在十几亩的诱变群体、十几万株谷子中逐个筛选、仔细观察,寻找具有特殊表型的突变体,过程如同大海捞针。

  科研人员每天穿梭于田间地头,弯腰累酸了腰,站立麻了腿,眼睛也因长时间观察而酸涩,但他们不敢有丝毫懈怠——每一株谷子都可能藏着他们想要的基因资源。

  功夫不负有心人,经过近5年的筛选,团队终于发现了一株超早熟的迷你突变体。它株型娇小,适合室内大规模种植研究,且生长发育期仅两个月,远短于同类品种的五个月。团队为它取名“xiaomi”。

  xiaomi已成熟(右),其野生材料还没有抽穗

  然而,喜悦没多久,便迎来考验。这株提前成熟的谷子成了田间鸟儿的“美餐”,尽管团队日夜提防,等发现时,穗子上仅剩几粒种子,让大家心疼不已。

  大田种植的xiaomi,上面是防鸟网

  为保护这来之不易的成果,团队迅速将“xiaomi”植株带回实验室,转移到温室繁种。在温室里,温度、湿度、光照等环境因素都被严格控制,浇水、施肥更是精心细致,如同呵护刚出生的婴儿。经过努力,团队终于获得了足够数量的“xiaomi”种子,这才稍稍松了口气。

  中国科学院院士、水稻模式植物体系“小薇”研发团队负责人钱前对“xiaomi”给予了高度评价:“C3的模式作物有小薇,C4的又有了‘xiaomi’,‘小薇’和‘xiaomi’共同筑起的基础研究领域新平台,将为保障国家粮食安全做出贡献。”

  xiaomi刚抽穗(右),与模式植物拟南芥

  依托“xiaomi”遗传体系的建立,李旭凯揭示了谷子驯化选择中代谢物定向变化的遗传机制,为解析小米重要代谢物的关键遗传基础奠定了基础。如今,团队已建立国际首个谷子全生育期基因表达数据库,借助该数据库和超早熟“xiaomi”遗传转化体系,原本需要8年完成的传统育种工作,现在仅需2年就能完成,大大加快了优良品种的培育速度。

  展望下个十年,李旭凯团队有着更远大的目标:让谷子登上“太空粮仓”,在月球上种出第一株中国小米;让盐碱地、沙漠都变成金灿灿的谷田,一同将金色希望播向大地。

  科学审核:李旭凯 山西农业大学生命科学学院生物信息系主任、教授

  策划统筹:宋雅娟 武玥彤

  编辑整理:李欣哲

【大国粮策】8年变2年?超早熟小米给育种按下“加速键”

[ 责编:田新宇 ]
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

  • 青海海西州6.3级地震发生后应急处置全力开展

  • 山东威海:联合执法维护口岸安全

独家策划

推荐阅读
与依赖相对固定会话管理结构的传统5G核心网络不同,新技术引入AI驱动的预测与控制能力,可根据不同业务需求实时优化会话管理、数据传输路径和服务质量,实现网络资源的动态调度。未来,团队还计划开发支持低轨卫星通信的核心网与传输网融合技术,构建融合业务、计算和网络的新一代6G核心架构。
2026-06-17 09:32
荷兰阿姆斯特丹大学医疗中心研究人员宣布,他们开展的全球首例针对遗传性疾病的体内CRISPR疗法三期临床试验取得成功。这把“剪刀”,为许多遗传性疾病患者剪开了新天地,预示着遗传病治疗或将从“延缓病情”迈向“治愈疾病”的新时代。
2026-06-17 09:28
交通运输是维系国民经济运行的重要基础,在碳排放总量中,交通运输领域占比高、减排难度大。针对水路运输降碳难题,我国正聚焦核心技术攻坚、示范船舶落地、配套体系完善,多措并举突破行业绿色转型壁垒。
2026-06-17 09:23
未来产业培育周期长、市场风险大,单一政策工具难以奏效,必须构建覆盖全生命周期、多元主体协同发力的政策矩阵。未来产业发展涉及面广、风险点多、迭代速度快,必须突破条块分割,构建集中统一、协同高效、安全可控的现代化治理体系。
2026-06-17 09:18
深海水虱是一种生活在深海的巨型甲壳动物,在缺乏稳定食物供给的情况下可存活五年之久。深海环境黑暗、寒冷、食物极度匮乏,如何克服寡营养环境对生存的威胁是深海生物面临的最大挑战。
2026-06-17 09:15
韩国首尔国立大学工程学院科学家研制出一款高性能有机发光二极管,集成了高导电性透明金属电极,透光率超过93%,有望在先进显示器等众多领域大显身手。所得器件兼具优异的透明度与电致发光性能,底层的有机层也安然无恙,充分彰显出该技术在下一代透明显示应用中的巨大潜力。
2026-06-16 09:27
《自然·医学》杂志15日报道了一种皮质内脑机接口(BCI)突破。该参与者累计使用该系统超过3800小时,共发出183060个句子(近200万词),平均每分钟56词,其中92%的句子被评定为“基本正确”或更佳。
2026-06-16 09:26
未来产业是科技创新和产业创新深度融合的产物,是技术突破催生的全新赛道,对于发展新质生产力具有先导性、引领性作用。未来产业的根基在于创新,没有源头创新,就没有未来产业的萌芽;没有持续创新,就没有未来产业的壮大。统筹科技自立自强与全球创新合作是夯实未来产业发展根基的关键。
2026-06-16 09:25
随着高密度发射成为常态,力箭一号火箭控制系统逐步实现软、硬件产品全链路自主可控。“目前,箭上配套设备缩减50%,地面设备削减80%,火箭电测周期由原来的1个月压缩到1周以内。
2026-06-16 09:23
作者:尚俊杰、王淑文(分别系北京大学教育学院副院长兼学习科学实验室执行主任、中国高等教育学会学习科学研究分会常务副理事长兼秘书长;将学习科学的研究成果深度融入AI教育系统的设计、开发与应用全过程,是提升教育质量、避免技术滥用的关键。
2026-06-16 09:22
数据显示,今年4月,中国汽车出口继续保持快速增长,同比增长超过70%,其中,新能源汽车表现最为亮眼,当月出口43万辆,环比增长16%,同比增长约110%。在海外社交媒体上爆火的“中国汽车”标签,以一种独特的方式为中国的全球气候治理贡献写下新注脚。
2026-06-16 09:17
随着人工智能技术的不断突破和应用场景的加速拓展,AI相关领域人才需求攀升将成为未来较长一段时间内劳动力需求的重要趋势特征。企业作为劳动力市场的需求主体,也应主动应对AI技术变革,推动内部数字化转型,提升生产效率。
2026-06-15 09:17
智能经济带来的技术提升,不是对传统产业的简单替代,而是通过“人工智能+”行动实现全方位赋能。面对全球人工智能治理规则正在形成的窗口期,我国既要在技术上对标一流,更应在治理上贡献智慧,助力全球AI治理变革。
2026-06-15 09:16
过了芒种,在河南省获嘉县照镜镇樊庄村,村民宋其文家里的麦田已开镰,但他不慌不忙,心里稳得很。宋其文感受到的智慧灌溉来源于水肥一体机搭载的作物高效用水智能决策系统,在那里,天空地数据持续搜集,不断优化生成实时灌溉决策方案。
2026-06-15 09:16
在率先落地的机器人、数字人营业性演出场景中,符合条件的经营主体可将机器人、数字人作为演职人员纳入管理范畴。”  北京经开区有关负责人表示,下一步将持续优化试点流程、稳步扩大试点范围,做到放而不乱、管而有序、服务到位,全力扶持新业态、培育新主体、壮大新产业。
2026-06-15 09:15
6月14日,国家防总办公室、应急管理部组织自然资源部、住房城乡建设部、交通运输部、水利部、中国气象局等多部门联合会商,研判近期降雨发展趋势,研究部署重点地区防汛工作。
2026-06-15 09:13
在“环保智慧大脑”的加持下,河南省重点环境问题平均存续时间从17.4小时压缩至1.09小时,生态环境监管能力显著提升。近年来,河南省生态环境厅坚持科技创新驱动、智慧化引领,生态环境监管进入全流程智能化监测、执法、应急处置的数智化时代,环境治理格局正在重塑。
2026-06-15 09:13
据英国《自然》网站9日报道,美国生命生物科学公司当天宣布,首次通过细胞“部分重编程”疗法,尝试让一名青光眼患者眼部受损的衰老细胞“返老还童”。
2026-06-12 09:32
一项发表于《科学》杂志的最新研究,绘制了首张全球菌根真菌“地下网络”分布图。这是继去年《自然》杂志发表菌根真菌多样性全球分析之后,科学家首次实现对其物理密度的全球可视化。
2026-06-12 09:29
斯坦福大学数学家贾里德·杜克尔·利希特曼在社交平台X上将这种现象类比为国际象棋中的“非常规开局”,认为AI有时能跳出人类长期形成的“审美与惯例”。
2026-06-12 09:28
加载更多