上过太空的种子能长出大果实?为什么基因总是向好的方向突变?

20世纪90年代,出现了一个名为太空椒的青椒品种,其特点是植株生长增粗明显,果形大,产量增加明显,抗病虫害能力局部增强。作为航天椒种植户,这个结果当然是欢迎的,航天椒的名字也很响亮,让农村田间地头随处可见航天椒成为可能。

但其实了解育种的朋友都知道,太空椒只是一个名字,背后隐藏的辛酸只有育种工程师才知道,因为虽然叫太空椒,但并不是说青椒种子经过太空后就会变得高产!

所谓的太空育种

太空育种也叫太空诱变育种。具体操作并不复杂。方法是通过探空火箭或卫星将作物中子或试管苗送上太空,暴露在太阳和宇宙射线的辐射下,使中子基因发生变异,然后返回地球发芽或继续种植,确认其生长和结果,选择优秀的进入育种过程!

但实际上这种突变是不可控的,在高能辐射照射下的冲击是随机的。比如有些突变不会高产,反而会影响生长发育!但是,有些根本不明显。只有少数种子会朝着我们想要的方向发展,育种也不仅仅是好的一代可以作为种子。要保持这种优势,需要育种工程师做大量的工作。

所以太空育种并不是一件容易的事情,而且随着现代育种技术的发展,太空育种不再是我们首选的育种方式,只会因为其他更高效技术的发展而作为育种选项!

还有哪些优秀的育种方法?

常见的育种方法有诱变育种、单倍体育种、杂交育种、多倍体育种和转基因育种,但无论哪种方法,都必须改变物种的基因,否则将获得相同的种子。那么这几种养殖方式哪种最好呢?

其实太空育种是一种效率很低的诱变育种方法,后期需要大量筛选才能培育出一个新品种。我们看到高个青椒不知道工程师含了多少汗水!

分子育种

现代育种方法中有一种精准育种技术,但它不同于转基因育种。这是近年来迅速发展的分子育种技术,将优良物种的基因直接导入受体细胞,精确控制新品种未来想要表现出的形态,如抗倒伏、抗虫、高产、耐旱、耐寒等。

但前提是显示这些形状的可检测的DNA序列或蛋白质(分子标记)必须准确标记,这与转基因明显不同,因为分子标记只涉及测序、检测和单核苷酸多态性,与转基因明显不同!

分子育种还可以克服远缘杂交的不亲和性,在一个品种中显示各自的优势。另一个优势是分子育种可以遗传,这意味着新品种的种子将获得母本的优势,可以种植。

转基因育种

通过现代分子生物技术在另一种生物的基因组中加入一个或多个基因,改善生物特性的技术是优秀的,但其横向基因转移范围是非常有限的,而转基因技术可以扩大这一范围,甚至达到不同物种间优秀基因转移的目的!

1983年,世界上第一株含抗生素抗体的转基因植物——烟草在美国培育成功。

1992中国首次在大田生产中种植抗黄瓜花叶病毒的转基因烟草,成为世界上第一个商业化种植转基因作物的国家。

2012年,全球转基因作物种植面积达到约170万公顷。按种植面积统计,全球约有81%的大豆、35%的玉米、30%的油菜、81%的棉花是转基因产品。

转基因育种示意图

杂交育种

杂交育种的历史比较长,动物杂交回交的历史更早,因为育种过程可以直观的看到,所以人们会有意识的进行杂交实验!但是植物杂交和回交的研究是从孟德尔开始的。不过比较郁闷的是,孟德尔的书《植物杂交的实验》是1866年出版的,三十年没人管。直到二十世纪初生物学家从事同样的研究,才发现孟德尔对植物杂交实验的贡献!

杂交育种的方式大家都很容易理解。毕竟我们对杂交水稻已经太熟悉了,袁隆平在这方面的贡献尤为突出。简单的理解就是杂交后手工选择最优,然后选择保留或进一步自交再根据保留的性状选择最优,但一般情况下至少要经过多次杂交才能获得目标品种!

还有一种杂交后回交的情况,其实也是杂交的一种,只不过是第一次杂交的母本或者父本根据不同的需要再次杂交,但是根据不同的逻辑形式,需要进行统计优化,这个工作量是非常大的!

最后有个问题要提醒一下。杂交和分子育种都支持留种,但是二代种子退化严重,因为在开花结果的过程中,原品种的基因会逐渐退化,而且代数越多,退化越严重!理论上,转基因品种可以操作不发芽的种子。所谓的“断子绝孙”技术是存在的,但它只是让植物的中子保持不发芽,与广义的断子绝孙无关。不要把它和它联系在一起。