中國雜交水稻新突破 種子克隆效率超99% 實現一次雜交代代可用

撰文:鄭寧
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據《人民網》報道,中國雜交水稻育種領域近期再次取得重大原創性突破。中國水稻研究所研究員王克劍團隊成功研發出一種名為「一系1號」的新型雜交水稻。該品種的克隆效率穩定超過99%,且結實完全正常,有望徹底改變傳統雜交水稻需年年製種的生產模式。這項原創研究成果已於7月21日在國際學術期刊《Vita》上發表。

團隊創制的一系法雜交水稻在試驗田種植情況。(科研團隊供圖)

據《人民網》報道,目前大面積應用的三系法及兩系法雜交水稻,因後代會出現遺傳分離現象,農民無法留種再用,每年必須依賴專業團隊利用雄性不育系與恢復系進行人工製種。此過程不僅技術難度高、生產風險大,種子生產成本更是常規水稻種子的10倍以上,成為制約產業發展的瓶頸。

為解決此難題,王克劍團隊於2013年啟動「一系雜交稻探索計劃」,核心目標是利用無融合生殖技術,使雜交作物產生基因保持不變的克隆種子,從而固定雜種優勢,實現「一次雜交,代代可用」的願景。團隊曾在2017年構建出首個雜交水稻無融合生殖體系,並獲得首顆克隆種子,惟當時克隆效率僅約5%,且結實率大幅下降,未能達到應用標準。

王克劍團隊創制的無融合生殖株系在試驗田大群體種植下表現出的克隆效率與結實率情況。(科研團隊供圖)
常規稻和三系、兩系、一系雜交稻制種對比。圖片來源:Vita 生命微信公眾號

經過持續多年攻關,團隊成功挖掘出一個水稻內源基因,並命名為「華胥」(HUAXU),迎來關鍵性突破。

研究顯示,在雜交水稻卵細胞中異位表達該基因,能高效誘導孤雌生殖,產生單倍體後代。團隊將此技術與克隆配子策略相結合,所創製的多個無融合生殖株系在多個品種、不同世代及大田群體種植條件下,克隆效率均穩定維持在99%以上,同時植株結實正常,產量與常規雜交稻持平。

王克劍表示,這項成果從根本上為解決雜交稻依賴年年製種的傳統模式提供了新路徑,對全球糧食安全具有潛在的重要支撐作用。但他亦指出,從試驗田到大規模落地應用仍有許多挑戰。下一步,團隊將重點開展安全性測試與穩定性評價,並持續進行技術優化,以推動這項技術盡早投入實際生產應用。