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微譜檢測有獎調(diào)研
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奔月種子已發(fā)芽 基因分析助力航天育種篩選

2021-01-05 10:54:46來源:儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞:航天育種閱讀量:4945
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  【儀器網(wǎng) 時事聚焦】2020年年末,嫦娥五號返回器順利著陸,除了帶回了月球的土壤之外,還有一批帶到太空中進行航天育種的水稻種子。這批種子來自華南農(nóng)業(yè)大學國家植物航天育種工程技術(shù)研究中心?;氐降厍蚝?,經(jīng)過幾天的培育,部分水稻種子已經(jīng)發(fā)芽,科研人員正在準備進行下一步研究。
 
  農(nóng)作物品種培育是提高糧食質(zhì)量和產(chǎn)量的重要方式,對于保障我國的糧食安全有著重要意義。品種培育的本質(zhì)是針對能夠表現(xiàn)出優(yōu)良性狀的基因進行定向操作,使其能夠穩(wěn)定遺傳或者組合到一起。傳統(tǒng)培育方式是在自然發(fā)生的基因突變中尋找合適的基因。隨著科技的進步和遺傳學等相關(guān)學科的發(fā)展,我們已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)人工誘導變異,甚至進行分子設計育種和轉(zhuǎn)基因育種。航天育種就是在航天技術(shù)發(fā)展之后,利用宇宙環(huán)境誘導作物種子發(fā)生突變以創(chuàng)造新種質(zhì)的育種技術(shù)。
 
  空間環(huán)境中充斥著來自多種輻射源的復雜高能射線,輻射劑量率和總劑量較低,但穿透性和電離能力很強,長期暴露在這種環(huán)境中可以產(chǎn)生效果顯著的誘變效應。自1987年首次開展衛(wèi)星搭載開展空間誘變實驗以來,我國在航天育種上取得了許多成就。在2018年,我國經(jīng)國家級和省級審定的航天育種新品種就已經(jīng)超過200個。
 
  水稻是我國航天育種研究開展早、研究成果顯著的作物。與之前的航天育種相比,本次嫦娥五號搭載著水稻種子在空間中的時間更長,遇到的空間環(huán)境更復雜,這意味著這批種子將產(chǎn)生更強烈的遺傳效應,而且嫦娥五號的路線主要在近月軌道,可以為航天育種研究提供新的數(shù)據(jù)。
 
  這批水稻發(fā)芽成長之后,科研人員將深入分析水稻基因的變化并從抗病蟲害、產(chǎn)量、品質(zhì)、耐逆性等多個方面篩選優(yōu)良基因,培育新的水稻品種。育種過程重要的環(huán)節(jié)是對突變基因的研究。研究人員不僅需要檢測水稻基因發(fā)生的變異,還需要研究變異與水稻性狀改變之間的對應關(guān)系,篩選出符合要求的突變體。
 
  航天育種常用的檢測技術(shù)是高分辨率熔解曲線技術(shù)(HRM)。作為一種DNA多態(tài)性檢測技術(shù),HRM不需要等水稻生長成熟表現(xiàn)出性狀,在實驗室苗期就可以中檢測出功能基因,選出符合育種目標的材料,提高育種效率。還有定向誘導基因組局部突變(TILLING),它將誘變、PCR技術(shù)和高通量突變檢測技術(shù)相結(jié)合,也可以用于誘變檢測。在航天育種研究中也需要使用多種生物學儀器,如熒光定量PCR儀、DNA遺傳分析系統(tǒng)、化學發(fā)光凝膠成像系統(tǒng)、核酸濃度測定儀、酶標儀等。
 
  航天育種研究的進展,在很大程度上取決于突變基因的檢測分析技術(shù)的發(fā)展。與其他育種技術(shù)相比,航天育種可以創(chuàng)造出更多的罕見變異作為種質(zhì),從而為農(nóng)作物的遺傳改良提供更多的可能性。但是少見的突變也加大了研究的難度,為了提高選擇效率,同時實現(xiàn)基因組的定向選擇,我們還需要繼續(xù)研發(fā)高通量鑒定技術(shù)。同時也需要深入研究空間環(huán)境誘發(fā)變異的原理,嘗試在地球上模擬。
 
  航空育種已經(jīng)為我國的糧食生產(chǎn)做出了巨大的貢獻,嫦娥五號帶回的種子將帶來新的驚喜。但我們要走的路還很長,保障糧食安全依然任重道遠。
 
  資料來源:科技日報
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