“分子育种技术，相当于一个导航系统，摆脱了以往“瞎子摸象”的科研方式。”“原来没有这个导航系统的时候，就是走一条路，现在路多了，也知道哪一条是最佳的了”
“把满足这些需求的基因放到一起，最短的时间就得到一个‘优异性状混合体’”“获得的材料不稳定，再次种植生产现状可能会发生变化，这是严重的地域限制”
育种技术的不断更新，承载着无数科学家的智慧，端上餐桌的稻米中隐藏着哪些新科技？今天中国科学院院士李家洋、种康，带我们一齐透视新科技！
“定制育种”成果频出
水稻是人类重要的主粮，几十年来，我国科研人员攻坚克难，采用不同的育种方式，不仅极大的提高了水稻的亩产量，也培育出许多新品种水稻。
如今，随着生活水平的提高，糖尿病已成为危害人类健康的三大杀手之一。而富含淀粉的大米却是糖尿病患者餐饮中的大忌，为了让这些特殊人群吃上可口的米饭，近年来，李家洋院士和他的团队采用基因设计育种，培育出了适合糖尿病患者吃的水稻新品种。
这项科研成果的诞生，是水稻“定制育种”的成功范例。
李家洋介绍，人类现在所吃的食物，包括动物类、植物类的，实际上都是从野生的培育选择而来。现在我们种植或者饲养的这个过程就是驯化和育种，驯化实际上是人类早期的发展过程中，对野生的动植物进行选择、培育。
最早的水稻是什么样的？李家洋表示，野生稻在驯化过程当中，跟今天看到的水稻差别非常大。味道不像现在的稻米这么好吃，产量也没有这么高，比如说，它落粒性强，不符合现在的高产种植的条件，更不能适应机械化。但是它的产量，在当时比较高，淀粉含量和经济价值也比较高，而且相对稳定，容易种植。
水稻祖先都是栽培稻，一个是亚洲栽培稻，一个是非洲栽培稻。目前，全世界栽培水稻绝大部分都是亚洲栽培。稻米经过驯化之后，给人类带来的改变是什么？
“首先，在这个过程当中，它为人类的发展提供了一个稳定的生物能源。这是很重要的能量来源。另外，我们的生活方式发生了变化。早期的原始人靠狩猎为主，获得食物不是那么稳定，但是作物驯化出来以后，这个生产方式就发生了变化，人们可以定期种植、定时收割，还能储备起来。”李家洋说。
人类种植水稻是一个自然发育的过程，它的局限性体现在哪些方面？李家洋指出，获得的材料不稳定，再次种植生产现状可能会发生变化，这是严重的地域限制。
随着科学技术发展起来，科学家们慢慢打破了这个过程。
人工育种局限明显
大约6000年前，水稻结束了野生驯化时代，逐步进入人工育种时代。
人工育种，主要分为两个阶段。第一个阶段，就是靠自然辨认、人工选择为主，水稻穗子大、长得好、长得壮，就把它留下来种植，这个选择的基础是自然变异，偶尔产生的一点点变化就是突变，但是基因突变过程非常漫长。第二个阶段，主要靠人为增加遗传变异进行组合、筛选，遗传学进入之后，就能产生更多的变异和选择。
水稻方面，人工育种技术已经慢慢走向成熟，然后在玉米、高粱、蔬菜等作物上应用。
然而，水稻属于自花授粉、雌雄同体作物，水稻的每朵花里面都有雄蕊和雌蕊，很难实现异交授粉，要培育出具有杂交优势的水稻，就需要母本植株的雄性部分不育，不能给自己授粉。同时，还得找到一株性状优良的父本植株给母本授粉，才能产生杂种一代。即使这样，杂种一代不一定有希望成为水稻繁育的种子，寻找雄性不育的母本和优良植株的副本不断的杂交，才有可能培育出优良的杂交水稻。
人工育种这项技术的局限性体现在哪些方面？了李家洋指出，首先，杂交是建立在杂种优势的基础上，就是要找到合适的父母本。第二个问题是，还要知道父母本配对之后，杂种一代的性状要特别好。这需要成千上万不同的杂交组筛选到一对、两对的杂交组合，产生很强大的生产效应。第三，母本雄性不育的性状，怎么保持下去？这个困难很大。
“选不育系，选恢复系，要花很长时间。”种康表示，稳定的F1代要有高产等优质性状，才能够去进行品种审定，两年区试，三年试验，才能够进入审定过程。因此，一个杂交品种能够推广，大概也需要十几年时间。
“导航系统”塑造“理想株型”
分子育种技术，相当于一个导航系统，摆脱了以往“瞎子摸象”的科研方式。
“有了全基因组，我就可以知道这个基因有什么功能，以后会影响哪个基因。这就像育种上的一个导航系统，原来没有这个导航系统的时候，就是走一条路，现在有导航系统了，路多了，也知道哪一条是最佳的了，会避免走很多的弯路。”种康说。
李家洋表示，2008年的时候，团队了解到东北需要解决水水稻生长一个主要问题，比如粒型需要从圆粒的变成长粒的，还需要抗倒伏和稻瘟病。“从加工企业来看，他们希望出米率要高，当地的主导品种净米率比较低，在50%左右。这时候，能提高一个8%-10%的话，加工企业的利润就大大提高。”
“我们了解这些情况以后，通过基因选择，把满足这些需求的基因放到一起来，最短的时间就得到一个‘优异性状混合体’”李家洋说。
种康将水稻育种比喻成搭积木，科学家通过水稻关键基因所表达出的性状和功能，采用搭积木的方式，对水稻的产量、品质、抗逆性和特殊营养价值等各种性状的基因重新组合，得到水稻新品种。
育种技术不的推广，对未来我们国家农业的生产，以及百姓的生活会带来了很多改变。2021年7月，我国科学家利用分子设计育种技术，培育出了我国首个双季早粳品种，这意味着，今后我们可以提前一个季度吃上外观品质优良、香气四溢的新稻米。
同时，对我们的身体健康、生长发育都有益。种康介绍，以前，糖尿病人吃米饭、吃馒头要很谨慎，现在，李家洋院士培育的高抗性淀粉品种，让糖尿病人也能吃。“以及小孩需要高锌高铁、高维生素含量的品种，高血压病人可以吃的品种，都已经在研究了，进展喜人。”李家洋说。
种康指出，近年来，李家洋院士和团队围绕“理想株型”这个基因，深入研究，高效快速地改善了中科804、中科发5号等品种抗倒伏、抗稻瘟病等问题，这就是分子育种的魅力。
记者丨农财君根据《透视新科技》栏目整理
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