一种缩短作物生长周期的方法

快速育种: 一种缩短作物生长周期方法

当今，随着人口总量持续高速增长，粮食供应也成为了一个牵动所有人利益的大事。为此，科学家们只能想方设法地提升单位面积里的粮食产量。虽然此前已经能够这么快速地出产粮食，但作物的产量和健康度一直是个“鱼与熊掌不可兼得”的难题。

近日，悉尼大学、昆士兰大学、以及约翰应纳斯中心的科学家团队在《自然-植物》（Nature Plants）期刊发表一项研究，开发了一种叫作“speed breeding”的方法，采用该方法可以实现春小麦(Triticum aestivum)、硬质小麦(T. durum)、大麦(Hordeum vulgare)、鹰嘴豆(Cicer arietinum)和豌豆(Pisum sativum) 一年培养6代，对油菜(Brassica napus)可以一年培养4代，而传统的温室培养只能做到2-3代。与传统温室培养者采用22:2小时的光：暗循环；不同的是，新技术采用12:12小时的光：暗循环（图1）。而且，这项新技术生产的作物质量能满足人类的健康要求，尤其对于难以接受转基因的人们来说，这是一个好消息。

该团队证明，在全封闭的可控环境生长室中，快速育种可以加速植物的发育，包括成年植物性状的表型性状、突变研究和转化（图2、图3）。

由于新技术采用比较节能的LED来进行补光，这是一个让人兴奋的机遇，有望将之推广到工业化大规模种植。另外，研究称，可将这种快速育种技术与其他现代作物育种技术（如高通量基因型、基因组编辑）相结合，以加快作物改良的速度，潜力巨大。

图1 快速育种加快部分主要农作物的繁殖周期。在传统的自然光照的温室中，每年只有2-3代的小麦、大麦、鹰嘴豆和油菜(右)，而快速繁殖技术使这些作物能在一年内生长4-6代(左)。

图2 利用快速育种技术种植作物（左）以及对照组(右)。a，小麦，在播种后的第38天；b，大麦，在播种后的第41天；c，短柄草，在播种后的第36天；d，小麦、大麦、短柄草在新技术种植和传统种植条件下的生长状况对比；e，油菜，播种50天后；f，鹰嘴豆，播种

35天后；g，油菜和鹰嘴豆在新技术种植和传统种植条件下的生长状况对比。

图3 采用快速繁殖技术，小麦和大麦中成熟的植物表型。a，芒刺抑制子B1基因的功能丧失的小麦（左边为突变体，右边为野生型）；b，快速繁殖降低了小麦的高度；c，抗枯萎病

的能力。d，两个实例描述了F6混合动力的开花时间；e，减少突变体的苍白化。