第1个回答 2022-12-11
水稻育种指培育具有新的或者改良性状的品种。而育种的本质,就是聚合有利基因或有利基因型集合。
回顾我国百余年的水稻育种,每次跨越式突破,都是一些核心基因发挥了关键性作用。半矮秆基因sd1、野败细胞质雄性不育基因WA352及恢复基因Rf3和Rf4、光温敏核不育基因pms3或温敏核不育基因tms5的发掘和利用分别导致了中国水稻育种的三次跨越式突破——矮秆水稻的育成、三系法杂交水稻和两系法杂交水稻的发明。
当前正在研究的一些关键基因, 例如Pi-n、Wx、ALK、Chalk5、fgr、S5-n在抗病、优质、籼粳亚种间杂种优势育种上也表现出良好结果。因此,作者预测将来的抗除草剂、抗虫、耐热、耐冷、抗倒、耐盐碱等育种必将由一些关键基因(家属)的发掘和利用所推动。
本文关键词:水稻;育种;关键基因;中国
水稻育种就是培养新的或者改良性状的品种。传统意义上的育种就是培育“具有一致性、优良性、稳定性的生物群体”。因此,育种的生物学本质就是聚合有利基因型或有利基因型集合。虽然水稻有近万年的人工栽培历史,但是真正意义上的育种只有100年左右时间,即使把人工介入的植物驯化包括在内,也不过2 000~3 000年的历史,更多的则是自然进化[1]。人类赖以生存的主要农作物的万年演变进化,从遗传学本质上讲,其实就是基因的被动负向淘汰到更多的基因正向选择逐步转变。
第一代(1 G=Generation)育种技术——驯化,大约从1万年前开始,早期的农民并不懂得遗传多样性的理论,但已经开始有意识或无意识对植物进行偶然的选择,他们会选择产量或其他性状表现好的单株作为下一季栽培的种子,并不断繁殖下去。第二代育种技术(2G)——杂交育种技术,始于19世纪中后期,在孟德尔发现了植物遗传定律(1865年左右)后,数量遗传学理论被建立起来,育种家和专业的科学家通过人工杂交的手段,有目的地选配不同亲本进行杂交、自交、回交等,结合双亲的优良性状培育或改良作物品种。第三代育种技术(3G)——传统育种技术,包括杂种优势育种及主动诱变育种。19 世纪末至20 世纪初,英国的一些种子公司开始对植物进行复合杂交(主要是玉米),并从中选择突破性品种。玉米杂种优势和双杂交种在商业化上突出的应用表现带动了杂种优势在水稻、高粱、油菜、棉花等其他作物上的运用。1940 年,物理、化学或太空诱变等手段在作物育种上开始应用,主动的诱变育种可以创造全新的变异,还能促进远缘杂交过程中染色体的变异,对于丰富遗传性状具有重要意义。第四代育种技术(4G)——分子育种技术,得益于现代分子生物学、基因工程的发展,自20 世纪80 年代开始,以转基因(GMO,Genetic Modified Organism)、分子标记辅助选择(MAS,Marker Assisted Selection)、全基因组选择(GS,Genome Selection)、等位基因挖掘等为代表的现代分子技术手段开始在作物育种上运用。GMO 已经发展成最快、应用效率最高的精准育种技术之一。目前在北美地区,90%以上的玉米、大豆作物的抗病、抗虫、抗除草剂性状得到应用并取得了商业化成功。MAS 是20 世纪80 年代兴起的DNA 标记技术,以QTL 作图和RFLP、SSR、SNP 等分子标记为基础,经历了标记开发、遗传图谱、功能和比较基因组连锁分析及基因组测序等不同发展时期。其基本原理是利用与目标基因紧密连锁或表现共分离的分子标记对选择个体进行目标以及全基因组筛选,从而减少连锁累赘,获得目标个体。GS 是MAS 的延伸,是近年来动、植物分子育种的全新策略,已成为分子技术育种的热点和趋势。分子技术育种是对传统育种理论和技术的重大突破,实现了对基因的直接选择和有效聚合,大幅度缩短了育种年限,极大地提高了育种效率。目前,各国对QTL、MAS、GS 和基因定位等精准育种的理论和试验研究很多。许多主粮作物的关键性基因被定位、挖掘、克隆。第五代育种技术(5G)也是我们常说的智能育种[1]。基本定义为利用农作物基因型、表型、环境、遗传资源(例如水稻上的品种系谱信息)等大数据为核心基础,通过人工生物智能技术,在实验室设计培育出一种适合于特定地理区域和环境下的品系品种。而传统上的大田仅仅作为品种测试和验证的场所,从而节省了大量的人力、物力、财力、环境等资源。智能育种是依托多层面生物技术和信息技术,跨学科、多交叉的一种育种方式[1-2]。
第2个回答 2022-12-12
sh5水稻基因改变了基因的什么是什么,杂交水稻是指两个在遗传上有一定不同但是相互之间的优良性能又能互补的水稻品种,通过杂交,生产出具有两个品种共同优势的第一代杂交种,并且推广到生产中。就像混血儿一样,同一物种不同种类所产生的后代总是具有一定的优势,混血儿的外貌较普遍人而言就比较漂亮。所以杂交水稻也能提高农作物的产量更能提高其质量,而决定水稻的产量跟质量的就是水稻的基因。
杂交水稻通过两种各具优势基因的水稻进行杂交,基因的重组使水稻在产量和质量上都有所提升,为了在杂交水稻的基砂上更进一步地扩大生产、提升品质,各国科研人员开始以水稻的基因为出发点以期获得更好的水稻。水稻基因组计划由此生成。
水稻基因序列被测定之后,通过解析就可以改进品质、提高产量。对水稻中影响产量、口感、香味、抗病虫害等重要农业性状的基因进行鉴定,并采取施提高水稻的产量和质量。这些将给水稻育种带来革命性的影响。