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国际水稻研究所带你走进DNA水稻——第二次“绿色革命”

2016年02月22日 15:39来源:土流网点击量:0

水稻-摄图网

  水稻种植技术经过千百年来的实验试错,突破性的DNA水稻种植技术终于诞生,它被科学家誉为一个潜在的第二个“绿色革命”。在未来几年中,农民预计将基因组测序技术运用到他们的耕种中,帮助解决大量的威胁粮食产量问题,这将关系到一半人类的粮食温饱。借鉴大部分的科技品种存储在菲律宾和最先进的中国,科学家最近完成了3000多种世界上最重要的水稻品种的DNA测序。参与该项目的科学家告诉法新社,随着大量数据的解锁,水稻种植者很快就能日益紧张的情况下更快地生产出高收益品种。其他潜在的新品种是那些可以对抗某些病虫害,或那些包含更多的营养物质和维生素的品种。

  “这对于加强大米食用者的粮食安全是非常有帮助的,” 国际水稻研究所(IRRI)菲律宾基地的美国生物化学家麦克纳利肯尼思说。自从在数千年前水稻首次被发现种植,农民已经通过各种种植技术以提高其产量。在过去的世纪中,育种者隔离水稻特性,如高产量水稻和抗病水稻,进而通过杂交育种发展新的品种。然而,他们并不知道在这些特性中有基因的存在,这给后人留下了努力的空间和漫长的猜测。

  分子遗传学的最新突破在于快速跟踪的育种过程,这消除了大量的神秘感。参与该项目的科学家告诉法新社。更高品质的水稻品种,现在可以预计将在不到三年的时间就能被研究出来并出现在农民的手中,与没有DNA测序的指导相比,缩短了12年。

  基因组测序涉及解码所有活细胞和生物体的遗传物质中的DNA。这个过程大致可以与解决数十亿微观件组成的巨大拼图进行比较。多国团队参加了世界上最大的基因组测序事务BGI在中国所实施的为期4年的DNA解码项目。从样品中提取的叶组织中发现,国际水稻研究所(IRRI)中的由麦克纳利的团队在洛斯巴尼奥斯实验室(靠近马尼拉南郊地区)统计的127,000个品种的基因库在被运测序之前主要是绘制叶组织。

  国际水稻研究所是一个成立于1960年的非盈利的研究机构,它与各国政府联合开发先进的粮食品种。农民和育种者将需要新的DNA工具,科学家们含辛茹苦地说这并不是基因改造,而是因为21世纪日益紧张的粮食种植情况。在还有数以百万记的人类需要粮食的时候,原本就比较少的农场型可种植地要么被转化为城市发展需要用地,要么被海平面上升或改良成其他作物所破坏。毁坏稻田的洪水,干旱和风暴也预计将随着气候变化而恶化。与此同时,害虫和疾病也将演变成抗除草剂和抗杀虫剂类型,将更加难以杀死。淡水对于种植水稻是至关重要的,却将成为世界上许多地区日益稀缺的商品。

  在科学家开发出能够充分利用水稻基因组数据库全部优势的工具,希望这些新品种打败所有问题。“从本质上讲,你要能够设计出你想要的水稻的所有属性,例如抗旱,抗病,产量高,和其他方面,”俄罗斯生物分析专家,国际水稻研究所的成员亚历山德罗夫这样说。该项目背后的科学家们希望这将导致第二次“绿色革命”。第一次在20世纪60年代,小麦和水稻高收益品种的开发防止了世界各地大规模的全球粮食短缺相信了问题。这次巨大的飞跃使得粮食得以大量生产,杂交育种产生新的品种长得更快,产生更高,主要是能够更好地应对施肥问题。但是早期努力的大量粮食,在美国遗传学家博洛格获得1970年诺贝尔和平奖之后一直趋于平稳状态。

  虽然DNA水稻的突破引起了很多乐观的憧憬,但IRRI科学家也发出警告,它不是所有水稻种植问题灵丹妙药,并认为,基因修改也是十分必要的。他们还警告说,各国政府仍需在诸如土地和水资源利用方面实施正确的政策。其中IRRI的主要优先事项之一是将更多的营养物质注入大米,把它变成一个工具,使其运用在解决贫穷国家的饮食不足,以及富裕国家生活方式上的疾病问题。 “我们有兴趣了解营养价值....我们正在研究微量营养素的浓缩问题,”国际水稻研究所的粮食质量和营养中心人员告诉法新社。他认为2型糖尿病折磨着数百万人,而我们可以通过育种特定的水稻品种进行疾病检查,在大米煮熟时将糖缓慢地放到血液中进行检查是否患病。 IRRI科学家也希望培育的水稻品种含锌量更高,以防止水稻为主食东南亚地区出现发育不良和死亡的病症。

(来源:编译自法新社新闻)

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