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:从狗尾草变身谷子新种 生物育种“魔法”如何实现?
首页> 科普频道> 三农科普> 基因故事 > 正文

从狗尾草变身谷子新种 生物育种“魔法”如何实现?

来源:光明网2021-12-09 08:55

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  作者:冯佰利(西北农林科技大学 教授)

  说到狗尾草,人们最初印象便是将其叼在嘴里玩过,嬉戏时拿狗尾巴草相互挠过痒。那种美好的感觉是不是记忆犹新!殊不知,它可是栽培谷子的祖先。

  我们熟知关于狗尾草与谷子的成语,例如“良莠不齐”,就是指正常的谷子田里,参差地长着狗尾草。狗尾草在古代称作“莠”,因而有学者认为“稂莠不齐”是成语最初的形式。

从狗尾草变身谷子新种 生物育种“魔法”如何实现?

实验室中的狗尾草(张卉供图)

从狗尾草变身谷子新种 生物育种“魔法”如何实现?

狗尾草果穗特写(张卉供图)

  狗尾草,因其成熟后长出一根细长的果穗,挂满千万颗籽粒,毛茸茸地在风中摇曳,仿佛调皮的小狗在抖动尾巴,故而得名。狗尾草属禾本科、狗尾草属,是全国各地都非常常见的一类杂草类植物。

从狗尾草变身谷子新种 生物育种“魔法”如何实现?

谷子穗(田礼欣供图)

  谷子也属于禾本科、狗尾草属的一年生植物。与狗尾草相比,谷子茎秆粗壮、分蘖少,狭长披针形叶片,具有细毛;穗状圆锥花序,每穗结实数百至上千粒,谷穗一般成熟后金黄色,卵圆形籽实,粒小多为黄色。谷子去皮后俗称小米。

  在夏商周时期,谷子被誉为“百谷之长”,一度是最重要的粮食作物。直至1950年,我国谷子的栽培面积仍然有1.5亿亩。时至今日,小米干饭、小米粥、小米发糕等食品仍经常出现在我们的餐桌上。

从狗尾草变身谷子新种 生物育种“魔法”如何实现?

小米发糕(范光宇供图)

  最早对谷子起源的研究始于20世纪40年代,科学家们分析了谷子和青狗尾草、法式狗尾草的杂交后代,确定了狗尾草是谷子的野生祖先。20世纪90年代及以后,随着细胞学技术、分子生物学技术的进步,国内外对谷子近缘种的科学系统研究进入到快速发展阶段,确定了多个谷子近缘种的染色体分组和组成,以及狗尾草属谷子近缘种系统衍化关系。

  狗尾草向谷子的华丽转身是如何实现的呢?说起来,这个过程是漫长的。

  一是系统选育,定向选择。普通狗尾草植株矮小、生物产量低,易落粒,不能满足人们生产和生活的需要。但在很久之前,先民们发现了狗尾草的自然变异现象,于是从中选择植株高大、穗大、不落粒、分蘖少、香味多等高产、适于栽培的变异个体进行种植,经过数千年的栽培驯化和改良,一批高产优质、抗病抗倒伏的谷子新品种就这样诞生了,狗尾草就一步一步变成了现在生产中栽培的谷子品种。

从狗尾草变身谷子新种 生物育种“魔法”如何实现?

科研人员进行谷子杂交育种(宋慧供图)

  二是杂交育种。就是将两个优异的材料进行杂交,再通过对杂交后代的筛选,获得具有父母本优良性状,且不带有父母本中不良性状的新品种的育种方法。如人们利用野生种狗尾草和谷子杂交、回交进行质核互作型雄性不育系的培育,利用谷子和抗除草剂的青狗尾草杂交,将狗尾草的抗除草剂基因引入谷子中,培育出抗除草剂的谷子新品种。

  三是诱变育种。这是人们用物理、化学因素诱导植物基因组发生变异,再从变异群体中选择符合人们要求的单株/个体,进而培育成新的品种的育种方法。从1927年美国科学家H.J.马勒发现X射线能引起果蝇发生可遗传变异以来,人们先后用X射线、γ射线、芥子气、中子等诱变农作物新品种。随着我国航天技术的发展,谷子先后搭乘返回式卫星、高空气球等进入太空,利用太空特殊的环境诱变作用,使其产生变异,培育出新品种。

  四是生物育种。这是一种现代育种新技术。随着谷子基因组测序完成,谷子的分子设计育种技术得到了进一步发展。科学家们通过对谷子等作物的生长、发育和对外界反应行为进行监测和预测;然后根据具体育种目标,构建品种设计的蓝图;最终结合全基因组选择、转基因技术、基因编辑技术及合成生物学等生物新技术培育出符合设计要求的农作物新品种。科学家们正在根据生产和产业发展的需要,将抗病基因、矮秆基因、除草剂基因、香味基因、黄色素基因、高抗性淀粉基因……引入谷子品种中去,创造出可以满足我们食用、饲用、观赏用、药用等多元化需要的谷子新品种。

从狗尾草变身谷子新种 生物育种“魔法”如何实现?

现代化机械收割谷子(田礼欣供图)

  因此,正是科学家的不懈坚持与努力,越来越多的矮秆抗倒伏、优质高产谷子品种应用到生产中,为我国粮食安全做出了积极贡献。

[ 责编:赵清建 ]
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

  • 中国人民银行发行中国工农红军长征胜利90周年金银纪念币

  • 聚焦物理AI与世界模型 前沿科技成果集中亮相南京

独家策划

推荐阅读
职工基本医疗保险(含生育保险)统筹基金收入14473.64亿元,城乡居民基本医疗保险统筹基金收入8554.69亿元。
2026-10-22 09:57
明确了如何衡量河湖复苏标准,如何确定河湖复苏目标,如何制定河湖复苏措施等技术要求,为指导母亲河复苏行动提供技术依据。
2026-10-22 09:48
聚焦医学人才培养的思想碰撞,正是学校探索育人新模式的一个缩影。
2026-10-22 09:47
形成覆盖重点领域、辐射全国的专精特新赋能网络,推动中小企业专精特新发展质量明显提升、专精特新“小巨人”企业持续涌现。
2026-10-22 09:46
这是我国首次提出全经济范围、包括所有温室气体的绝对量减排目标,为我国的绿色低碳转型指明了方向,提振了国际社会对全球气候治理的信心。
2026-10-22 09:43
2026年全国城市联合招聘高校毕业生秋季专场已推出新一批155场就业服务活动,包括面向人工智能、新能源、装备制造、现代服务、医疗卫生等重点行业领域的线上线下专场(校园)招聘会105场。
2026-10-22 09:44
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
加载更多