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:基因编辑技术之“源”力量:加速作物从头驯化
首页> 光明科普云> 农业农村频道> 基因故事 > 正文

基因编辑技术之“源”力量:加速作物从头驯化

来源:光明网2024-06-28 11:19

  当今优良作物品种都是由野生物种驯化而来。在漫长的作物进化和演练历程中,常规选择育种在作物产量和品质改良中发挥了重要作用,但也导致野生物种的营养元素和抗逆性等优良性状相继丢失。此外,人工选择育种很难实现多性状的快速聚合,且不良性状可能通过“搭载效应”保留下来。想留的难以兼留,想弃的不能舍弃。

  如何克服这些育种瓶颈?CRISPR/Cas基因编辑技术给出了答案:通过实现野生物种的快速精准“从头驯化”,有效应对未来粮食安全的挑战,开启作物育种的新时代。

  2017年,科研人员提出了人工选择育种和基因组编辑等技术相结合的“从头驯化”(De novo domestication)育种策略,将现代栽培种中控制产量、营养品质等特性的关键基因引入野生种中,既保留野生植物优良性状,又高效精准改良其未驯化的性状,使其主要农艺性状达到现代品种水平,培育出高产优质多抗的全新作物。

  2018年,科研人员利用基因编辑技术对野生番茄中控制生长习性、果实形状、果实数和营养品质等性状相关的基因进行编辑,实现了野生番茄的快速从头驯化,获得果实增大、果实数增多和番茄红素含量显著提高的新材料,开启了基因编辑“从头驯化”野生植物的时代。

基因编辑技术之“源”力量:加速作物从头驯化

野生番茄驯化:野生番茄(左)和驯化后的番茄(右)

(Zsögön A, et al. 2018 De novo domestication of wild tomato using genome editing. Nat Biotechnol.36,1211-1216)

  中国科学院院士李家洋等科研人员提出基因编辑技术“从头驯化”新作物的4个步骤:筛选综合性状最佳的野生种质资源;建立野生种从头驯化技术体系,包括参考基因组的绘制、高效遗传转化体系和基因组编辑技术体系;品种分子设计与驯化,包括基因功能验证、品种分子设计、基因编辑与田间性状评估;新作物的推广应用。

  科研人员对异源四倍体野生稻的多个基因进行编辑,创制出落粒性低、芒长短、株高变矮、粒变长和花期缩短的新型多倍体水稻材料,显示出比当代二倍体品种有产量高和适应性好的特性,首次将异源四倍体野生稻的从头驯化成栽培品种,为作物快速育种提供了新的策略。

基因编辑技术之“源”力量:加速作物从头驯化

异源四倍体野生稻的快速从头驯化

《https://m.thepaper.cn/baijiahao_16155766》

  中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究员等科研人员运用基因编辑技术,精准靶向野生番茄多个产量和品质性状控制基因的编码区及调控区,在保留其对盐碱和疮痂病天然抗性的前提下,将产量和品质性状精准地导入了野生番茄,实现野生番茄光敏性、果实变大、果实数量增加和植株紧凑的同步改良,加速了野生植物的人工驯化。该研究首次通过基因编辑实现野生植物的快速驯化,为精准设计和创造全新作物提供了新的策略。

  2022年,中国科学院许操研究员等科研人员开发“二合一”快速育种新策略,该策略将从头驯化育种方法和常规杂交育种技术高度融合,在番茄中实现了耐逆性状的快速导入和多样化种植模式的“一键”创制,为高效、快速利用优异野生资源和栽培种质资源培育优良作物品种的驯化育种提供了新思路。

基因编辑技术之“源”力量:加速作物从头驯化

“二合一”快速驯化育种流程图

《Xie Y, et al. 2022 A two-in-one breeding strategy boosts rapid utilization of wild species and elite cultivars. Plant Biotechnol J. 20(5):800-802.》

  这些研究表明,将基因组编辑和精准育种相结合的从头驯化将开启作物育种的新浪潮,会有更多的野生作物驯化成优良的栽培品种,引领农业领域的“第三次绿色革命”。(光明网基因科普团队)

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

  • 习近平主持中俄蒙元首第七次会晤

  • 习近平会见蒙古国总统呼日勒苏赫

独家策划

推荐阅读
点击羽绒服胸前的按钮,2秒即可速热,实现四档温度调节……1日,在哈尔滨举行的第七届中国国际新材料产业博览会现场,一款造型时尚的智能温控羽绒服吸引不少观展者驻足围观。
2025-09-02 10:23
当地时间9月1日,世界知识产权组织发布最新报告显示,今年的全球创新指数(GII)集群研究将风险资本交易活动作为一项新指标。全球创新指数集群排行榜于2017年创设,通过三项核心指标,识别世界级创新活动在当地的集中程度。
2025-09-02 10:21
强制性国家标准《电动自行车安全技术规范》昨起实施。为保障新国标在本市顺利推行,近日,市市场监管局组织召开在京销售电动自行车生产经营企业约谈指导会。为保障新国标平稳落地实施,本市市场监管部门将强化监督抽检,保障本市电动自行车产品质量安全。
2025-09-02 10:18
会空翻、格斗,能叠衣、调饮,善聊天、“思考”……前不久举行的2025世界机器人大会上,各类机器人本领“进化”、各显神通,展现了人工智能的巨大潜力。如今,从旅游出行的智能助手,到工厂培训的“最强大脑”,再到装备升级的有力支撑,人工智能扮演着越来越重要的角色。
2025-09-02 10:15
零碳园区的建设,对于推动我国经济社会发展全面绿色转型具有重要意义。节能降碳,光靠“外套保温”不够,在园区地上、地下,还有“血液循环”系统来“保持恒温”。
2025-09-02 10:15
在这条新的赛道上,中国青年正在奋力奔跑。
2025-09-02 09:59
记者近日从国家发展改革委获悉,围绕《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》(以下简称《意见》),相关部门将制定出台一系列配套文件。具体来看,一方面将围绕《意见》提出的6大行动若干重点行业领域,分别制定“人工智能+”具体实施方案,进一步细化各行业目标任务、重点方向和工作举措。
2025-09-01 09:56
8月26日,国务院印发《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》。大力发展智能农机、农业无人机、农业机器人等智能装备,提高农业生产和加工工具的智能感知、决策、控制、作业等能力,强化农机农具平台化、智能化管理。
2025-09-01 09:55
生产车间里,抽气泵凹槽上蒸汽弥漫,极细的金属导体经过氯化液处理,三次涂漆后,再附上绝缘漆膜,最终制成直径仅0.012毫米的成品电磁线。 银西产业园甘肃康视达隐形眼镜有限公司的厂房内,智能化生产线高效运转,无人搬运车有序穿梭,整个流程高度自动化。
2025-09-01 09:53
江南大学是一所以轻工特色见长的“双一流”建设高校,发酵工程学科凭借深厚的学科积淀和前瞻性布局,成功跻身国家“A+”学科行列。学校与发酵行业龙头企业共建16个联合研究中心,聘请16名教授级高工和国家级科创人才担任工程技术导师,推动研究生深入产业一线。
2025-09-01 09:52
在山东省大学生创新大赛(2025)暨中国国际大学生创新大赛(2025)山东赛区比赛中,哈尔滨工业大学(威海)材料科学与工程学院参赛队共荣获10项金奖、1项银奖。 山东省特种焊接技术重点实验室是山东省焊接领域唯一的重点实验室,突出在特种环境、特种材料以及特种结构方面的焊接技术及装备制造研究。
2025-09-01 09:51
当前,全球科技革命与产业变革加速演进,人工智能(AI)正从“辅助工具”跃升为驱动社会变革的核心引擎。
2025-08-29 09:40
中国科幻完成了从文学、影视到互动娱乐的全产业链突破,步入业态融合与创新驱动的关键阶段。科幻阅读作为科幻产业链上游的基础产业,需率先探索高质量发展路径。
2025-08-29 09:38
作为太阳系中目前已知唯一拥有生命的天体,地球宜居性的形成与演化是地球系统科学研究的核心议题。
2025-08-29 09:35
国家气候中心统计数据显示,截至8月28日,华北雨季已持续55天,较常年雨季长度(30天)明显偏长。截至8月25日,华北雨季监测区累计雨量较雨季常年值偏多131%。
2025-08-29 09:18
8月29日是七夕节,在古代神话中,牛郎和织女因为被天上的银河隔开,只有在每年农历的七月初七才能通过鹊桥相会。那么,银河到底有多宽?
2025-08-29 09:17
浙江大学物理学院王浩华团队、杭州国际科创中心郭秋江超导量子计算团队联合清华大学邓东灵团队,在百比特超导量子芯片上观测到,“预热化”机制能有效抵御热激发扰动,使有限温度下的拓扑边缘态展现出了足够的稳定性,为保护脆弱的量子信息提供了新可能。
2025-08-28 09:47
6G时代,无论在城市楼群还是偏远山区,都需要数据的高速传输和快速接入,但基于纯电子技术的传统无线设备带宽受限、频段单一,难以动态调度频谱资源。
2025-08-28 09:47
8月26日,《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》发布。为何要出台这份文件?这份文件重点说了些什么?记者采访了国家发展改革委参与文件起草的专家。
2025-08-28 09:45
从“人工智能+”发展进展来看,朱克力认为,在政策层面,形成了举国体制,算力基础设施、数据供给、人才体系等基础支撑全面强化。
2025-08-28 09:37
加载更多