超级杂交稻为何能突破亩产2000斤大关?

头条推送科普中国头条创作与推送项目头条创作与推送2016-10-18 10:11
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超级杂交稻为何能突破亩产2000斤大关?

10月10日,山东省临沂市莒南县大店镇的稻田里一片忙碌,正在进行的是超级杂交稻品种“超优1000”的测产验收。经过测算,百亩片平均亩产达到1013.8公斤,创造了高纬度地区杂交水稻产量的新纪录。

对于大部分人们来说,杂交水稻并不是一个陌生的称呼。杂交水稻的发明,让全国乃至世界范围内的数亿人摆脱了饥饿的威胁,使得它的和它的发明人袁隆平一起,成为了中国农业史上耀眼的两个名字。那么,这超级杂交稻又是何方神圣,为什么能够达到如此惊人的产量呢?

其实,超级杂交稻,本质上还是杂交水稻,依然利用的是“杂种优势”这一重要的生物学现象。所谓杂种优势,就是两个具有不同性状的品种杂交后,它们的后代通常会兼具两个亲本的优良性状。杂交优势广泛的存在于动物和植物中,我们熟悉的骡子,就是马和驴杂交后的后代。在农业中,除了杂交水稻外,杂交玉米也有极为广泛的应用。

杂种优势的原理,在于在后代中融入亲本双方表达优良性状的基因。通常,控制优良性状的基因,在它所在的基因座位上,是呈现显性的。因此,在杂交之后,这些优良基因所控制的性状依然能够表现出来,从而达到杂种优势的目的。

对于水稻来说,杂种优势同样适用。不过水稻的杂交更为困难,这是因为水稻本身属于自花授粉植物,人工杂交难以进行。因此袁隆平的突破性贡献,就是发现了雄性不育的水稻品种,并发明了三系杂交法和之后的两系杂交法,从而能够方便、快捷的进行杂交作业。

而所谓超级杂交稻,就是在杂交水稻的基础上,利用更新的技术,扩大杂交亲本的来源,并辅助以适宜的水肥与田间管理技术,使得产量再上新台阶的水稻品种。要成就超级杂交稻的高产,需要好种、好肥、好法,三者相互支持,缺一不可。

在育种方面,传统的育种方法的繁琐和长周期,已经无法适应培育研发新品种的需求。因此新的利用分子生物学手段的分子标记辅助育种技术被广泛应用到了超级杂交稻的选育中。传统育种中,人们只能通过观察,来将植株和性状联系起来进行筛选。而采用分子标记辅助育种,相当于给优良基因做上了“标记”。需要一点点叶片组织,分析其DNA序列来追溯这个标记,就能够方便的了解到相应基因存在与否、是否被整合到了后代植株当中,大大提高了筛选效率。

另一方面,新型不育系水稻的研发也对超级杂交稻的选育起到了推进作用。目前科学家们已经对水稻雄性不育机制进行了深入的研究,培育出了众多携带有优良性状基因的雄性不育系水稻,为生产超级杂交稻奠定了基础。

此外,经过优化的水肥施用和精心的田间管理,也能使得超级杂交稻的产量潜力达到充分发挥,在生产上保证了超级杂交稻的高产性。(资料来源:《知识就是力量》杂志社)

作者:郗旺,植物分子生物学博士

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