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 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 福建泉金客运码头迎来清明节两岸人员往来高峰

  • “地球彩带”孕育火热“花经济”

独家策划

推荐阅读
征求意见稿提出,任何组织和个人提供、使用数字虚拟人服务,不得以丑化、污损等形式侵害他人人格权,未经特定自然人同意,不得提供足以识别特定自然人身份的数字虚拟人服务。
2026-04-03 17:59
近日,《关于加快建立长期护理保险制度的意见》(以下简称《意见》)印发。《意见》明确,用3年左右时间,基本建立适应我国基本国情的长期护理保险制度。
2026-04-03 10:07
春天,风媒花粉对过敏症患者尤其是患有慢性呼吸系统病人群的影响特别大,是过敏性哮喘的高发季节。
2026-04-03 10:04
个人信息保护法施行以来,中央网信办会同有关部门持续加大个人信息保护工作力度,查处各类违法违规处理个人信息行为,督促指导个人信息处理者不断提升合规水平,取得了积极成效。
2026-04-03 09:59
日前,福建龙岩长汀县远丰优质稻专业合作社正忙着把秧苗往田里送,并用机器进行插秧。一粒粒种子在智慧育秧工厂从孕育到出苗,直至送入农田进行机械化插秧,合作社负责人傅木清都看在眼里。
2026-04-03 09:53
据报道,在3月29日结束的世界超级摩托车锦标赛(WSBK)葡萄牙站WorldSSP组别中,我国摩托车制造商“张雪机车”在该站赛事双回合正赛中相继夺冠。说起“张雪机车”的成功,不得不提到中国的“摩托之都”重庆。
2026-04-03 09:50
在一间会议室里,记者找到了研究院副院长张金友。”  为了尽快解决这个“烧脑”的问题,这段时间,张金友和团队几乎每天井场、实验室、会议室三点一线。“如果说我们正在采的页岩油是已经蒸熟的‘米饭’,那低熟页岩油就是‘生米’,需要人工在地下为其加热,催化生成石油。
2026-04-03 09:47
历时多年攻关,刘河生带领团队不断改进脑功能区定位技术,实现快速精准绘制个体脑图,并研发出可无创干预脑区功能的设备,在帕金森等疾病治疗研究中取得重大进展。
2026-04-02 10:11
我国智能航运发展现状如何?“十五五”时期如何迈向国际先进水平?记者采访了交通运输部海事局及相关企业。
2026-04-02 10:07
科技创新是发展新质生产力的核心要素,加强原始创新和关键核心技术攻关,是抢占科技制高点、实现高水平科技自立自强的根本所在。
2026-04-02 10:04
近日,国家医保局发布《医疗保障基金使用监督管理条例实施细则》,于2026年4月1日起正式施行。
2026-04-02 10:03
国家卫健委和国家中医药局1日联合印发《关于开展基层医疗卫生机构医疗质量改善三年行动(2026—2028年)的通知》,推进基层医疗质量提升,推动实现分级诊疗“基层首诊”落地。
2026-04-02 10:01
人与自然和谐共生是中国式现代化的重要特征之一,守好碧海银滩,构建人海和谐的海洋生态环境是中国式现代化的题中应有之义。
2026-04-01 09:45
2021年长江十年禁渔实施以来,禁渔秩序总体平稳,退捕渔民生计有效保障,水生生物资源衰退趋势得到决定性扭转,长江水生生物完整性指数稳步提升,取得阶段性明显成效。
2026-04-01 09:44
“过去雷达网建设主要解决‘有没有’的问题,现在AI让这张网从‘能探测’升级为‘会思考’。”在张兴赢看来,“AI正在成为工程的‘第二大脑’。”
2026-04-01 09:43
硒是人体必需的微量矿质营养素。然而,我国约7亿人口存在硒摄入不足。
2026-04-01 09:42
强对流天气的形成是水汽条件、不稳定状态的大气层结构、地形等多种条件协同作用的结果,包括雷暴、短时强降水、大风、冰雹等天气现象,具有影响快、强度强、致灾性强的特点。
2026-04-01 09:39
3月30日,世界数据组织正式成立并落户北京,理事长由中国科学院院士谭铁牛担任。这不仅是对谭铁牛个人学术成就的认可,更是国际社会对中国数据发展和治理能力的充分肯定,是中国科学家提升全球科技治理话语权的生动缩影。
2026-03-31 10:23
教育部30日印发《校园食品安全“十必须”》《学校食堂工作人员“十不准”》,进一步筑牢校园食品安全防线,明确中小学、幼儿园食堂不得制售冷荤类食品、生食类食品、冷加工糕点,不得加工制作四季豆、鲜黄花菜、野生蘑菇、发芽土豆等高风险食品。
2026-03-31 10:22
30日19时00分,力箭二号遥一运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空,将搭载的新征程01卫星、轻舟初样试飞船和天视卫星01星顺利送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2026-03-31 10:17
加载更多