杂交水稻也能留种了,怎么做到的?

x
用微信扫描二维码
分享至好友和朋友圈

  
文丨飞雪之灵

  杂交是一项历史悠久的育种活动,能够利用杂交优势获得具有良好农业性状的植株。但是杂交后产生的F1代通常性状良好,然而其自交产生的下一代则良莠不齐,究其原因,就是因为在减数分裂和受精过程中,发生了性状分离,使得杂合体的优良性状不能完整的遗传给下一代。因此,对于杂交作物必须年年制种——尤其对于水稻这种自花授粉的作物来说,制种是比较繁琐和困难的。袁隆平的贡献也正是发明了较为高效的杂交水稻制种法。

  

  那么,有没有可能让杂交水稻通过克隆的方法来维持性状呢?理论上是可行的,但是通常植物的克隆操作涉及到组织培养,这是一个更耗时费力的过程,用在水稻上得不偿失。最好的方式是,让杂交水稻能自身通过无性繁殖产生种子,这些无性繁殖产生的种子,就能保持杂交水稻的性状,并且不用费时费力去制种了。想法虽好,但是要实现必须克服两个难题:

  1要能留种,胚是必须要发育的。然而通常情况下,胚的发育是需要受精过程的。所以必须想办法绕过受精,让卵在未受精状态下就能发育。

  2形成卵细胞要经过减数分裂,而减数分裂就会造成同源基因的分离和重组。因此必须想办法绕过减数分裂。

  

  幸好,科学家们找到了解决的方法。科学家们发现,其实在受精后胚珠的发育,其实是依靠一个基因BBM1(baby boom1,名字很形象)的激发的。有意思的是,在花粉精子中BBM1是有表达活性的,而在未受精的卵细胞中BBM1则不表达。在自然条件下,花粉精子中的BBM1表达产物,在受精后会激活卵子BBM1的表达,从而开启胚发育的过程。可见,BBM1的存在,其实是植物控制“胚发育一定要在受精后进行”的保险措施。

  

  那么这就简单了,通过转基因以及基因编辑手段,科学家们让卵细胞中的BBM1直接就能表达,那么这个时候,不需要受精过程的发生,卵细胞就能发育成胚——也就是幼小的植株。

  

  不过要注意,卵细胞是单倍体细胞,即使它能够绕过受精过程发育成胚,产生的植株也是单倍体,因此必须还要绕过减数分裂这个难关。好在,科学家们发现,只要利用基因编辑技术敲除水稻中的三个减数分裂相关基因,就能让水稻的生殖原细胞的减数分裂变成有丝分裂——这个过程被称为MiMe,取的是两种分裂英文名的词头。通过这一过程,卵原细胞在形成卵子的时候,不会发生重组和同源染色体分离,同时维持二倍体倍性。

  因此,将改变BBM1表达模式改变和MiMe技术结合起来,所产生带有S-Apo(合成性单性生殖)特性的杂交水稻,就可以利用这种类似无性繁殖的过程来产生种子,从而维持其杂种优势的特性。这一结果可以说是科学家们追求了20多年的目标。

  ---------------点评---------------

  反转控最爱说的一句话是:转基因作物不能留种。但事实上,不仅转基因作物可以留种,而且能够帮助不能留种的杂交作物来留种。科技的进步不仅仅是洪流,更是一个一个的巴掌~~~

  参考资料:Imtiyaz Khanday, Debra Skinner, Bing Yang, Raphael Mercier & Venkatesan Sundaresan,A male-expressed rice embryogenic trigger redirected for asexual propagation through seeds,Nature(2018)

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

跟贴 跟贴 23 参与 77
推荐
资讯
财经
科技
娱乐
游戏
搞笑
汽车
历史
生活
更多
二次元
军事
教育
健身
健康
家居
故事
房产
宠物
旅游
时尚
美食
育儿
情感
人文
数码
三农
艺术
职场
体育
星座
© 1997-2020 网易公司版权所有 About NetEase | 公司简介 | 联系方法 | 招聘信息 | 客户服务 | 隐私政策 | 广告服务 | 侵权投诉 Reporting Infringements | 不良信息举报

科学公园

推广理性科学精神的科普平台

头像

科学公园

推广理性科学精神的科普平台

1232

篇文章

105362

人关注

列表加载中...
请登录后再关注
x

用户登录

网易通行证/邮箱用户可以直接登录:
忘记密码