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

  • 我国第一艘电磁弹射型航空母舰入列

独家策划

推荐阅读
ASC26报名链接:https://www.asc-events.net/StudentChallenge/ASC26/Register.php
2025-11-07 15:58
北京时间2025年11月6日11:00—14:00,地磁发生强烈扰动,达到大地磁暴水平(Kp=7),为橙色警报级别。
2025-11-07 13:39
阿特拉斯的成功观测是天问一号的一次重要拓展任务,利用探测器观测暗弱天体为天问二号开展小行星探测进行了技术试验,积累了经验
2025-11-07 09:37
天问一号环绕器利用高分辨率相机近日成功观测到星际天体——阿特拉斯。”据介绍,天问一号探测器于2021年2月进入火星环绕轨道,迄今已稳定运行4年8个月,目前状态良好。
2025-11-07 09:31
与会嘉宾围绕“人工智能+”深度融入产业创新发展等话题进行深入探讨,凝聚产业国际合作发展共识,推动构建开放包容的人工智能产业创新生态。
2025-11-07 09:29
谈及人形机器人何时能从“炫技”转向应用落地,优必选科技副总裁焦继超提出了分阶段的发展预期。中国电子学会机器人分会青年副主任委员、乐聚智能(深圳)股份有限公司董事长冷晓琨表示,预计明年人形机器人在工业领域会出现采购交付数量过万台的企业。
2025-11-07 09:28
“十四五”时期,我们将目光投向脑疾病领域,通过脑机接口技术,实现了“诊断—监测—治疗—预测”一体的大脑实时“观景”。一方面,脑机接口技术可以让神经系统“说话”,通过高精度解码神经信号实现对大脑的“意念读取”和精准诊断。
2025-11-07 09:18
遥远恒星大气爆发活动的起源区域有哪些特征,人类至今知之甚少。但科学家们正在通过分析太阳爆发活动,探究恒星大气爆发活动的奥秘。
2025-11-06 10:35
这几年,子午工程已经有不少应用场景。例如在航天员出舱时,提前进行空间天气预报,避免在太阳风暴来临、空间有高能粒子时出舱,保护航天员健康安全。
2025-11-06 10:34
智能穿戴设备产品形态从手环、手表延伸至耳机、眼镜、戒指等形式,新供给创造新需求,改变了消费者生活方式,推动着健康管理、时尚消费与技术创新的深度融合。
2025-11-06 10:32
电动车充电慢、冬天“趴窝”、安全隐患大……这些困扰电动出行的难题,迎来了突破性解决方案。
2025-11-06 10:19
目前,我国约70%的待发现油气资源蕴藏在深层超深层、复杂构造及非常规等新领域。如何找到这些宝贵的油气资源,精准绘制“藏宝图”?
2025-11-06 10:17
天问一号环绕器利用高分辨率相机于近日成功观测到星际天体——阿特拉斯(3I/ATLAS)。其间,天问一号环绕器距离目标天体约3000万千米,是目前观测该天体距离最近的探测器之一。
2025-11-06 09:56
为确保航天员生命健康安全和任务圆满成功,经研究决定,原计划11月5日实施的神舟二十号返回任务将推迟进行。
2025-11-05 10:59
4日,国务院安委会办公室、应急管理部、国家消防救援局在京举行2025年全国消防宣传月活动启动仪式。
2025-11-05 04:20
当前,人工智能作为引领新一轮科技革命和产业变革的战略性技术,深刻改变人类生产生活方式。
2025-11-05 03:50
近日,搭载神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,发射任务取得圆满成功。
2025-11-05 04:20
科技论文是衡量科技创新水平的重要指标。
2025-11-05 04:20
近年来,中国审定推出了一批高产稳产、绿色节水、优质专用小麦新品种。2021年,这一情况出现了转变:“圣泽901”“广明2号”“沃德188”等3个国产白羽肉鸡品种通过审定,中国白羽肉鸡育种攻关实现从0到1的实质性突破。
2025-11-04 09:06
党的二十届四中全会提出,“加快高水平科技自立自强,引领发展新质生产力”“加快经济社会发展全面绿色转型,建设美丽中国”。
2025-11-04 04:25
加载更多