日本用基因组育种开发“抗台风”水稻
2022/10/17
在席卷日本列岛的强台风越来越多、农作物受灾也越来越严重的背景下,日本正在推进研究即使刮台风也不容易倒伏的水稻。东京农工大学通过充分利用水稻DNA信息的“基因组育种”,开发出了既保留优质大米的代表——越光米的味道,又茎粗结实的品种。能够在短时间内高效改良品种的基因组育种对于应对气候变化及保障粮食安全非常重要。
2022年,台风给日本各地带来了灾害。9月的14号台风以非常强劲的势头登陆鹿儿岛县,纵贯日本列岛的日本海一侧。台风期间,九州等地接近收获的水稻发生了倒伏。倒伏会造成大米的收获量及品质下降。
容易倒伏的越光(左)和不容易倒伏的新品种Sakura Prince(图片由东京农工大学教授大川泰一郎提供) |
近年来由于台风越来越强劲,在包括日本在内的东亚和东南亚,水稻倒伏成为问题。在全球变暖的背景下,强台风越来越多,受灾范围有可能扩大。
东京农工大学的大川泰一郎教授等人长年致力于开发即使刮台风也不容易倒伏的强壮水稻品种,已有多个新品种于2022年在日本农林水产省注册。其中一个品种“Sakura Prince”跟越光一样口感很好,还比越光茎粗结实。
越光等在日本栽培的水稻基本上都属于温带粳稻品种。大川泰一郎教授等研究了另外一种籼稻(Indica)以及被叫做热带粳稻的水稻品种所拥有的基因。
针对与茎的强度有关的4种基因,大川泰一郎教授通过让拥有1~4种基因的越光进行系统性的交配繁育,研究了口感及不易倒伏等性质与基因组合的关系。Sakura Prince拥有3种基因,平衡得最好。
反复交配后活用的是DNA信息。通过研究成为各个基因标记的DNA序列,可以轻松掌握水稻拥有哪个基因。由于在幼苗阶段就可以分析DNA筛选水稻,因此不需要像传统育种一样把所有幼苗都培育长大以后再研究。可以减少种植面积和劳力,还可以在短时间内高效改良品种。
传统育种要边实际确认长成的水稻的性质边选抜,依靠专家的经验和感觉反复交配。大川泰一郎教授说:“传统育种需要10年,而基因组育种只需要5年左右,速度是原来2倍”。
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