上过太空的种子就能长出大果实?为什么基因总往好的方向突变?

    上世纪九十年代出现了一个叫做太空椒的青椒品种,特征是植株增高增粗明显,果形增大,增产明显,病虫害的抵抗能力有部分增加,作为太空椒的种植农户,对于这样的结果肯定是喜闻乐见的,而太空椒的名字也非常响亮,使得在农村田间,到处都能看到太空椒的身影。

    但其实了解育种的朋友都知道,太空椒不过是名头而已,而隐藏在背后的辛酸也只有育种工程师才会知道,因为虽然名叫太空椒,却不是青椒种子上过太空就会变得高产!

    所谓的太空育种

    太空育种也称空间诱变育种,具体操作并不复杂,方法是将农作物中子或者试管种苗通过探空火箭或者卫星送到太空,暴露在太阳和宇宙射线的辐射之下,使中子基因发生诱变,然后再返回地球将其发芽或者继续种植,确认其长势与结果等状况,选择优秀的进入育种环节!

    但事实上这个诱变是无法控制的,在高能辐射的照射下产生的影响是随机的,比如有的诱变并不会高产,反而会影响生长发育!而有的根本就不明显,只有极少数种子会朝着我们想要的方向发展,而育种则并不是一代优良就可以作为种子,需要将这优势保留下来,这需要育种工程师大量的工作。

    因此说太空育种并不是一件容易的事,而随着现代育种技术的发展,太空育种不再是我们首选的育种方式,反而会因为其他更高效技术的发展,仅仅是作为一个育种选项而已!

    还有哪些优秀的育种方式?

    常见的育种方式有诱变育种、单倍体育种、杂交育种以及多倍体育种和转基因育种等多种方式,不过无论是哪种方式,其必须是物种的基因发生改变,否则前后一致也就得到一颗一样的种子而已,那么在在这些育种方式中哪个最优秀呢?

    太空育种其实是一种效率比较差诱变育种方式,后期需要大量的筛选才能培育出一个新的品种。我们看到那高大上的青椒不知道包含了工程师多少汗水!

    • 分子育种

    现代育种方式中有一种精准育种的技术,但它和转基因育种又有区别,这就是近年来快速发展的分子育种技术,将优秀物种的基因直接导入受体细胞中,精确控制新品种未来想要展现的形状,比如抗倒伏,抗病虫害以及高产与耐旱耐寒等等。

    但前提是必须要精确标记出展现这些形状的可检测的DNA序列或蛋白质(分子标记),这和转基因也有比较明显的区别,因为分子标记仅仅涉及测序、检测以及单核苷酸多态性,与转基因有明显的区别!

    分子育种还可以克服远源杂交的不亲和性,将两者优势在一个品种上集中展现,还有一个优势是分子育种是可以遗传的,也就是说新品种的种子将获得母本的优势,可以留种种植。

    • 转基因育种

    通过现代分子生物技术将一个或者多个基因添加到另一个生物基因组中,以达到改良生物性状的技术,分子育种非常优秀,但它的水平基因转移范围非常有限,但转基因技术可以扩大这个范围,甚至在不同物种间达到优秀基因转移目的!

    1983年世界上第一例转基因植物-含有抗生素药类抗体的烟草在美国成功培植。

    1992年中国首先在大田生产上种植抗黄瓜花叶病毒转基因烟草,成为世界上第一个商品化种植转基因作物的国家

    2012年,全球转基因作物种植面积达到约1.7亿公顷。按照种植面积统计,全球约81%的大豆、35%的玉米、30%的油菜和81%的棉花是转基因产品。

    转基因育种示意图

    • 杂交育种

    杂交育种的历史是比较悠久的,动物的杂交与回交出现历史更早,因为很直观的就能看到配种过程,因此都会有意识的进行杂交实验!但植物的杂交与回交研究则是从孟德尔开始的,不过比较郁闷的是,1866年孟德尔的著作《植物的杂交实验》发表后居然在三十年内无人问津,知道二十世纪初有生物学家从事相同研究时才发现孟德尔在植物杂交实验上的贡献!

    杂交育种方式大家都比较容易理解,毕竟杂交水稻我们已经太熟悉了,而袁隆平在这方面的贡献尤其突出。简单的理解就是杂交后人工选优,再根据保留的性状选择保留还是进一步自交再选优,但一般情况至少经过数次杂交后才能获得目标品种!

    还有一种情况是杂交后回交,其实也是杂交的一种,只不过就是回到第一次杂交的母本或者父本根据不同的需求再次杂交,而根据逻辑形式的不一样,还需做统计优选,这个工作量是非常大的!

    最后有个问题要提醒下,杂交或者分子育种都支持留种,但第二代种子退化严重,因为在开花结果的过程中会加入原有品种的基因逐渐退化,代数越多退化越严重!而转基因品种理论上可以操作种子不发芽,所谓的“断子绝孙”技术是存在的,但却只是让植物本身的中子不发芽而已,与广义断子绝孙无关,各位不要联想了

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