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奔月種子已發(fā)芽基因分析助力航天育種篩選

2021-01-05 10:54:46來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：航天育種閱讀量：4812

導(dǎo)讀：2020年年末，嫦娥五號(hào)返回器順利著陸，除了帶回了月球的土壤之外，還有一批帶到太空中進(jìn)行航天育種的水稻種子。這批種子來自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心?；氐降厍蚝?，經(jīng)過幾天的培育，部分水稻種子已經(jīng)發(fā)芽，科研人員正在準(zhǔn)備進(jìn)行下一步研究。

　　【儀器網(wǎng) 時(shí)事聚焦】2020年年末，嫦娥五號(hào)返回器順利著陸，除了帶回了月球的土壤之外，還有一批帶到太空中進(jìn)行航天育種的水稻種子。這批種子來自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心?；氐降厍蚝螅?jīng)過幾天的培育，部分水稻種子已經(jīng)發(fā)芽，科研人員正在準(zhǔn)備進(jìn)行下一步研究。

　　農(nóng)作物品種培育是提高糧食質(zhì)量和產(chǎn)量的重要方式，對于保障我國的糧食安全有著重要意義。品種培育的本質(zhì)是針對能夠表現(xiàn)出優(yōu)良性狀的基因進(jìn)行定向操作，使其能夠穩(wěn)定遺傳或者組合到一起。傳統(tǒng)培育方式是在自然發(fā)生的基因突變中尋找合適的基因。隨著科技的進(jìn)步和遺傳學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，我們已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)人工誘導(dǎo)變異，甚至進(jìn)行分子設(shè)計(jì)育種和轉(zhuǎn)基因育種。航天育種就是在航天技術(shù)發(fā)展之后，利用宇宙環(huán)境誘導(dǎo)作物種子發(fā)生突變以創(chuàng)造新種質(zhì)的育種技術(shù)。

　　空間環(huán)境中充斥著來自多種輻射源的復(fù)雜高能射線，輻射劑量率和總劑量較低，但穿透性和電離能力很強(qiáng)，長期暴露在這種環(huán)境中可以產(chǎn)生效果顯著的誘變效應(yīng)。自1987年首次開展衛(wèi)星搭載開展空間誘變實(shí)驗(yàn)以來，我國在航天育種上取得了許多成就。在2018年，我國經(jīng)國家級和省級審定的航天育種新品種就已經(jīng)超過200個(gè)。

　　水稻是我國航天育種研究開展早、研究成果顯著的作物。與之前的航天育種相比，本次嫦娥五號(hào)搭載著水稻種子在空間中的時(shí)間更長，遇到的空間環(huán)境更復(fù)雜，這意味著這批種子將產(chǎn)生更強(qiáng)烈的遺傳效應(yīng)，而且嫦娥五號(hào)的路線主要在近月軌道，可以為航天育種研究提供新的數(shù)據(jù)。

　　這批水稻發(fā)芽成長之后，科研人員將深入分析水稻基因的變化并從抗病蟲害、產(chǎn)量、品質(zhì)、耐逆性等多個(gè)方面篩選優(yōu)良基因，培育新的水稻品種。育種過程重要的環(huán)節(jié)是對突變基因的研究。研究人員不僅需要檢測水稻基因發(fā)生的變異，還需要研究變異與水稻性狀改變之間的對應(yīng)關(guān)系，篩選出符合要求的突變體。

　　航天育種常用的檢測技術(shù)是高分辨率熔解曲線技術(shù)(HRM)。作為一種DNA多態(tài)性檢測技術(shù)，HRM不需要等水稻生長成熟表現(xiàn)出性狀，在實(shí)驗(yàn)室苗期就可以中檢測出功能基因，選出符合育種目標(biāo)的材料，提高育種效率。還有定向誘導(dǎo)基因組局部突變(TILLING)，它將誘變、PCR技術(shù)和高通量突變檢測技術(shù)相結(jié)合，也可以用于誘變檢測。在航天育種研究中也需要使用多種生物學(xué)儀器，如熒光定量PCR儀、DNA遺傳分析系統(tǒng)、化學(xué)發(fā)光凝膠成像系統(tǒng)、核酸濃度測定儀、酶標(biāo)儀等。

　　航天育種研究的進(jìn)展，在很大程度上取決于突變基因的檢測分析技術(shù)的發(fā)展。與其他育種技術(shù)相比，航天育種可以創(chuàng)造出更多的罕見變異作為種質(zhì)，從而為農(nóng)作物的遺傳改良提供更多的可能性。但是少見的突變也加大了研究的難度，為了提高選擇效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)基因組的定向選擇，我們還需要繼續(xù)研發(fā)高通量鑒定技術(shù)。同時(shí)也需要深入研究空間環(huán)境誘發(fā)變異的原理，嘗試在地球上模擬。

　　航空育種已經(jīng)為我國的糧食生產(chǎn)做出了巨大的貢獻(xiàn)，嫦娥五號(hào)帶回的種子將帶來新的驚喜。但我們要走的路還很長，保障糧食安全依然任重道遠(yuǎn)。

　　資料來源：科技日報(bào)

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