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未来超级水稻:若新品种成功或使产量提升50%

来源:宿迁新闻网   时间: 2019-07-17

  2012年12月17日至19日,来自英、美、中等多个国家的17支科研团队汇聚于菲律宾马尼拉,在亚洲最大的国际农业科研机构——国际水稻研究所(IRRI),参加一年一度的“C4年会”。与会者兴奋地发现:根据研究进度时间表,几乎可以肯定,三年之内能够实现双细胞碳4(C4)水稻的代谢原型,其不再仅仅是个“计划”。

  四年前,这些科研团队组成了“国际C4水稻联盟”(下称C4联盟),希望将玉米中的高效光合作用机制,安装进水稻中,以提升水稻产量。这个新品种水稻被称为C4水稻。若C4水稻研发成功,它将减少的使用,比传统水稻更适应干旱等恶劣环境,重要的是,可以使水稻增产50%。

  亚董巧娥拜师石学敏院士癫痫如何才能好洲供应并消费着世界范围内90%的水稻,平均每公顷土地供养27人,这一数字到2050年,将是每公顷必须供养43人。在世界范围内,人均耕地面积在减少,平均每天约有2.5万人的死亡与饥饿相关。“土地耕种面积已经没有可能进一步增加,所以我们需要提高单产和耕种效率。”康奈尔大学农业生物技术支持计划第二期(ABSPII)项目主任弗兰克·绍科斯基(Frank Shotkoski)说。

  探索新的增产途径成为科研工作者们努力的目标。国际水稻研究所计划,未来三年研制出C4水稻的原型。这离C4水稻真正研发成功还很远,至少需要15年。

  虽然这项技术的研发还存在许多不确定性,中国工程院院士袁隆平在2012年9月的一次演讲中表示,C4技术将被融入第四期超级杂交水稻的研发,达到亩产1000公斤的目标。来自各国的研究者们相信,这是实现新一轮粮食增产的极有潜力的路径。

武汉癫痫病哪里治的最好e="font-family: 宋体; margin-top: 1em; margin-bottom: 1em; line-height: 1.4; text-indent: 0px;">  改造水稻生理 

  杂种优势和形态改良是杂交水稻增产的两个核心路径。如今,科学家们几乎用尽了作物中所有与提高产量相关的有利基因,增产已接近极限。

  2012年9月,湖南省溆浦、隆回等五个县的攻关田中,第三期超级杂交水稻终于成熟,专家组对其中三块田进行验收,平均亩产达到917.72公斤,实现了袁隆平六年前提出的“超级杂交稻第三期亩产900公斤攻关”设定的目标。

看癫痫哪个医院好1em; margin-bottom: 1em; line-height: 1.4; text-indent: 0px;">  然而,受到研究人员精心照顾的试验田与实际农田存在不小差距。“第三期超级杂交水稻的产量潜力和适应性还有待进一步研究。目前我们推广的超级稻主要是二期。”湖南杂交水稻研究中心杂交水稻重点实验室常务副主任赵炳然说。

  包括杂交育种在内的传统育种方式,主要依靠挖掘水稻自身的有利性状达到增产目的。早在140多年前,奥地利植物学教师孟德尔(Gregor Johann Mendel)将1英尺高的豌豆与6英尺高的豌豆进行杂交,种出的豌豆竟然都超过了6英尺的高度,这就是所谓的“杂种优势”。

  杂交水稻相较于纯系水稻,产量可以提高15%-20%。上世纪60年代,美国植物病理学家诺曼·E·勃劳格(Norman E Borlaug)通过利用作物的矮化基因,令小麦、玉米、水稻等农作物的茎干变短,使作物天津哪家癫痫病医院靠谱免于在风中折断,同时优化田中的光线分布,提高谷物产量。这种对植物形态的改良解决了世界数以亿计人口的粮食问题,勃劳格也因此获得了诺贝尔和平奖。

  “改良水稻有很多方向,如果集合在一起,也许会有一定效果,但很难再做到更大幅度的突破。”台湾国立嘉义大学讲座教授古森本表示,若杂交的种源依然是碳3(C3)水稻的话,增产很难突破20%的瓶颈。

  从1996年开始,“中国超级杂交水稻”项目使杂交水稻产量每五年就上一个新台阶,但袁隆平也意识到杂交水稻的瓶颈。他在2011年发表的文章《超级杂交稻的培育需要基因工程的加盟》中表示,未来若希望进一步增产,面对如何从生理上突破水稻光能利用率等关键瓶颈。文章提到,利用远缘有利基因是培育超级杂交稻的主要技术路线。“基因工程技术在水稻遗传育种中的巨大潜力将得到越来越多的显现,转基因水稻在生产上的大面积应用只是时间问题。”袁隆平写道。

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