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

  • 西藏和平解放75周年丨“天路”纵横 畅行高原

  • 浙江湖州开展国际生物多样性日主题活动

独家策划

推荐阅读
5月22日上午,在2026年文化强国建设高峰论坛“人工智能与媒体变革”分论坛上,中宣部副部长、国务院新闻办公室主任莫高义发表主旨演讲。
2026-05-22 13:22
中国科学技术大学何俊峰教授研究组与南方科技大学薛其坤院士、陈卓昱副教授研究组合作,在新型镍基高温超导的机理研究中取得重大突破。
2026-05-22 10:19
近年来,生产环节的技术革新,推动缝纫线产业转型向着上游拓展。
2026-05-22 10:19
在系列政策牵引下,学科专业动态调整正日趋常态化、精细化与特色化。
2026-05-22 10:14
“十五五”时期,如何推动我国生物多样性保护迈上新台阶?应着力在以下方面下功夫。
2026-05-22 10:13
当AI把数小时的工作压缩到转瞬之间,一个核心问题不得不让人思考:AI时代,未来教育最该培养学生什么能力?
2026-05-22 10:11
2026年亚太经合组织(APEC)贸易部长会议将于5月22日至23日在江苏省苏州市举办。苏州高新区镇湖绣娘姚琴华、岳琰创作的苏绣作品《朱荷图》《太湖一梦入姑苏》也一同展出。一根丝,在绣娘手中可以绣出江南山水;在现代工厂里,也可以进入高端面料、工业材料、绿色纤维和全球供应链。
2026-05-21 09:35
残障群体对无障碍环境建设最为敏感、利益最为攸关,但其话语权也相对较弱。不断完善相关法律体系,以充分保障残障群体在无障碍环境建设中各项权利。
2026-05-21 09:33
光,是宇宙中最神秘而又最常见的存在。从彩虹与翅膀的启示,到光子晶体与超材料的设计,人类在光学材料上的探索不断深化,实现了从“理解自然之光”向“设计与驾驭光”的飞跃。
2026-05-21 09:31
全球气候变化加剧,干旱灾害频发,正威胁世界粮食安全。
2026-05-21 09:30
2026年5月21日至23日,中国科学技术馆在河南省科学技术馆举办“全国科学家故事馆校众创展演活动”。
2026-05-21 09:27
近日,中国工程院院士、西安电子科技大学教授段宝岩率领团队自主研制的一对多动目标微波无线传能地面验证系统取得重大突破,在百米级距离实现了千瓦级的直流输出功率,直流—直流传输效率达到20.8%,波束收集效率高达88.0%。
2026-05-20 09:42
5月18日,随着“雪龙2”号凯旋,中国第42次南极考察圆满落下帷幕。
2026-05-20 09:37
逛一座馆,见证玻璃工业百年变迁。参观工业博物馆,一件件展品记录的是中国制造的发展史,是从落后到并跑、领跑的奋斗史。让我们以工业博物馆为支点,撬动工业旅游这个大市场,以工业文化涵养制造强国建设。
2026-05-20 09:34
近日,中国科学院天津工业生物技术研究所(以下简称天津工生所)糖生物合成与绿色制造攻关团队的研究成果被期刊接收。
2026-05-20 09:27
天津市河西区陈塘庄街道社区的医生向我们反馈,预警模式实现了高危人群的精准干预,社区脑卒中发病率与复发率明显下降。
2026-05-20 09:16
“雪龙2”号极地科考破冰船18日抵达上海,这标志着中国第42次南极考察圆满结束。
2026-05-19 09:54
5月18日,中国第42次南极考察圆满结束。中山大学共有4名老师参与本次任务——大气科学学院教授韩博,遥感科学与技术学院副教授梁琦、叶玉芳、王绍银。
2026-05-19 09:53
“琅琊”海洋大模型现已在国家海洋环境预报中心部署测试运行,实现实景应用。这意味着,这个从青岛走出的AI模型,开始真正为国家海洋预报工作贡献力量。
2026-05-19 09:52
打破传统学科分立格局,发挥工科见长优势,以工程需求催生基础研究、以基础研究赋能工科升级。
2026-05-19 09:50
加载更多