超级杂交稻的培育需要基因工程的加盟


1.利用远缘有利基因是培育超级杂交稻的主要技术路线

  杂交水稻在生产上的大面积应用(年推广面积约2亿4千万亩),为解决我国粮食安全问题发挥了重要作用。有关部门预测到2030年粮食单产要在现有基础上再增加40%以上。单位面积粮食产量的大幅度提高依赖于科技创新与突破。培育超级杂交稻是实现这种创新突破最有效的手段之一。

  我国超级杂交稻的研究取得了较好的进展和成绩,2000年实现亩产700Kg的第一期目标,第二期亩产800kg的产量指标比计划提前一年在2004年达标,当前正在进行亩产900Kg的第3期超级杂交稻的攻关研究。

  第一、二期超级杂交稻的培育成功是基于形态改良和亚种间杂种优势利用为主的常规育种技术。要在亩产800Kg的高平台上取得水稻育种的新突破,在塑造理想株型材料、充分利用亚种间杂种优势的基础上,必需从生理机能上增强水稻吸收光能、营养及抵抗病虫、高温等不利环境的能力。面对如何从生理上突破水稻光能利用率等关键瓶颈问题常规技术迄今收效甚微。

  因此,只有在进一步挖掘栽培稻种潜力的同时,转移栽培水稻中不存在的远缘物种有利基因,以拓宽资源利用范围,才能实现新的突破。而利用远缘物种创制水稻新种质,必须采用基因工程等分子育种技术。

2.基因工程技术培育超级杂交稻的研究

  近年我们从多方面开展了转基因水稻研究,以研创既具有优良“体型”又具有更强“生理”优势的稻种,为未来培育出产量潜力不断提升的超级杂交稻提供科技储备。

  为进一步提高水稻吸收、利用光能的能力,我们正在开展把安全可食的玉米或具有营养保健功能的藻类生物的高光效基因转移到受体水稻中等多个方面的科学探索。如与香港中文大学等单位合作,已经将来自玉米的PEPC、PPDK及NADP-ME 等光合酶基因导入到几个杂交水稻亲本品系,转基因植株的单叶光合效率得到提高、产量性状也发生了明显改变,正在对研究中发现的一些现象、问题进行进一步研究。

  目前水稻分子生物学和现代分子生物技术发展迅猛,随着水稻结构基因组研究的完成,功能基因组研究的不断深入,越来越多的远缘有利基因将得以发掘和利用,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。

3.基因工程等分子育种技术必须与常规育种技术有机结合

  如前所述,基因工程等分子育种技术在具有第3期产量潜力的广适型、强优势超级杂交稻的研究中即将发挥其作用。但是水稻分子育种技术,包括基因工程技术的应用只有落实到优良的植株形态和强大的杂种优势上,才能获得良好的效果。在超级杂交稻的培育过程中,常规育种和基因工程专业人才等各种技术人才的密切配合与联合攻关,至关重要。

  基因工程等分子技术的加盟,能够促进远缘物种的利用,意味着拥有新式武器,使未来的育种可能达到更高目的。但基因工程与传统育种技术不存在取代关系。基因工程技术与常规杂交技术不能相互替换;基因(或DNA分子)操作必需建立在植株个体和群体操作的基础之上;没有游离于常规水稻和杂交水稻之外的“转基因水稻”。“基因型选择”不能取代“表现型选择”,分子标记辅助选择是对“表现型选择”的辅助,即使是在实施“基因型选择”时也不应该忽视育种基本规律、育种经验的作用。注重原有优势并解决好基因工程等高新技术与常规生物育种技术的结合问题,是我们与国际生物技术产业竞争的关键。

  作为应用科学研究工作者,我们非常赞同引进、采用一切先进的技术来解决水稻育种研究中长期悬而未决的问题、使有关研究取得新突破。对基因工程等新技术在水稻和其它生物改良中的作用,以及对人类的影响,我们的态度是开放的、乐观的。但我们反对片面夸大基因工程等新技术的重要性、忽视其他生物技术的作用,以及对国际新技术的一味跟踪和照搬等倾向和做法,何况任何新技术,包括基因工程技术,都不可能是十全十美的,在技术上都可能存在一些不足与局限。为我所用、造福于民是基本原则。这与在发扬中医国粹的同时,也利用现代西医救死扶伤,是一样的道理。

  同时,我们也反对将转基因作物安全性这一科学问题复杂化、甚至“妖魔化”。我们认为,针对转基因植物的生态安全与转基因食品安全性问题进行深入的研究与科学地评价是十分必要的。在水稻等粮食作物的转基因研究中,从一开始,就应该从安全性角度对基因的来源、转基因技术和转基因产品进行谨慎考虑、选择和鉴定,使转基因水稻不仅为保障我国水稻种业、产业与粮食安全做贡献,也做到培育的转基因水稻符合广大人民的消费心理需求与饮食习惯、同时符合人类生存、发展的需要。