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    《自然》:杂交育种有时更有效

    2014-09-22 10:06 | 作者: Natasha Gilbert | 标签: 杂交育种



    作者:Natasha Gilbert,翻译:基因农业网(鹿梦琪,罗晖),原文链接http://www.nature.com/news/cross-bred-crops-get-fit-faster-1.15940

    传统育种方式似乎在研发抗旱耐贫瘠作物方面领先于转基因。

    随着气候变暖,降雨越来越无常,全球农民将越来越需要可以在干旱环境下存活的作物。此外化肥的高成本及其对环境的破坏也促使农民寻找可以低投入高产出的作物品种。

    在非洲,干旱导致玉米高达25%的减产,于是这种需求尤为迫切。2006年推出的非洲耐旱玉米项目共投入3300万美元,已经在13个国家开发了153新品种以提高产量。在田间试验中,这些品种的产量达到或超过了良好降雨条件下生长的商业种子,且在干旱条件下产量增加30%。

    今年早些时候发表的一项报告称,到项目结束的2016年,耐旱玉米带来的额外产量可以在13个国家帮助减少9%的贫困人口。仅在津巴布韦,这个数字就将超过五十万人。

    该项目的成功很大程度上归功于其有权使用由搭档国际玉米和小麦改良中心(CIMMYT)管理的种子银行,该搭档在墨西哥。来自国际玉米和小麦改良中心和尼日利亚、伊巴丹的国际热带农业研究所的育种者们寻找并收集在缺水地区生长良好的玉米品种。研究人员让这些品种杂交,然后配对出最耐旱的后代。几个周期的过程使种子能更好地适应缺水。最后一步,科学家把这些植物和已经在非洲获得成功的品种杂交。

    CIMMYT遗传资源计划的主管Kevin Pixley说:“这是一个艰苦且昂贵的过程。”

    CIMMYT研究人员证实,从某些特征可以预测玉米在干旱环境下是否可以很好地存活。最能说明问题的是玉米植株从雄蕊散播花粉到雌蕊出现的时间。在缺水时,雌蕊出现较晚。如果延迟的时间足够长,雌蕊会在植物雄蕊已经散播完花粉后才出现,这会导致无法受精。

    “这种现象对筛选耐旱品种是非常重要的。”Pixley说。通过挑选花粉释放和雌蕊出现间隔较短的植株,育种者能够产生更抗干旱的玉米。

    耐旱性是一个复杂的特征,涉及多个基因。转基因技术一次只能把目标放在一个基因上,不能迅速操纵这种特征。但CIMMYT和其他六个研究机构也在与位于密苏里州圣路易斯的农业生物技术巨头孟山都合作,在开发转基因的抗旱玉米品种。在内罗毕的非洲农业技术基金会的配合下,这个非洲节水玉米项目希望最早于2016年之前为非洲农民提供转基因品种。

    如同抗旱性一样,玉米在缺氮土壤上生长的基因也很复杂,而对于只需少量化肥就能生长良好的品种需求与日俱增。大多数非洲农民只能给他们的作物提供所需量十分之一的肥料,这是他们面临的最大问题之一,CIMMYT玉米育种专家Biswanath Das说。

    CIMMYT研究人员正在致力于通过适应非洲土壤的改良玉米项目(IMAS)解决这个问题,这一项目由内罗毕的肯尼亚农业研究所,比勒陀利亚的南非农业研究理事会和爱荷华州约翰斯顿的杜邦先锋合作运行。这项10年耗资1950万美元的项目正在通过传统和转基因方法寻求途径。

    自2010年以来IMAS项目推出了21种传统育种品种。在未来一年项目的领导人希望这些品种实现商业化并推行到8个国家。在田间测试中,IMAS品种在缺氮土壤中每公顷比传统品种产量高1吨。该项目研究人员表示,相比之下,至少需要10年才能研究出可与之相比的转基因品种。

    Das说,传统育种可能会产生更大的影响,“但考虑所有选项非常重要”。

    来源:《自然》

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