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揭秘雜交構樹的身世之謎

在我國野生資源植物寶庫中,有一個木本類群歸于??茦媽伲˙roussonetia),它有4個物種,分別是構樹(B. papyrifera)、楮(小構樹)(B. kazinoki)、藤構(B. kaempferi)和落葉花桑(B. kurzii)。構樹為喬木,小構樹為灌木,其他兩種為藤本。我們的祖先對構屬植物的開發利用可以追溯至數千年前,至今在中藥、造紙、飼料和園林等方面仍有應用,具有潛在的開發價值。由于,歷史上尚未對其進行馴化和品種培育,存在產量低、品質差、采收加工難等諸多缺陷,無法規?;N植而形成產業和經濟效益。

20年前,***科學院植物研究所的研究人員開啟了構樹新品種研制和產業化科技創新的里程。從熱帶海南到溫帶遼寧西北部、從海濱到青藏高原,采集到400多份野生種質資源。研究發現,構樹自然分布十分廣泛,在喬木類植物中實屬罕見,長年生息在大跨度、不同的生態環境中,孕育出豐富的基因型和遺傳資源,可以作為研究木本植物的模式材料。小構樹分布區窄,生長在亞熱帶及其以南的地區,在遺傳上相對保守穩定,屬于濕潤暖地生長植物類型。2002年以來,先后在北京海淀和順義、重慶彭水、河北涿州等地建立種質基因資源圃、品種比較選育圃,開展種質資源生物學特性和農藝性狀鑒定評價,篩選到30多個核心種質,挖掘出一批生物產量、木質纖維、蛋白含量、耐抗性等表型優良的育種材料。

雜交育種是物種的改良和新品種培育常用的技術路線,主要有兩種方式:一種方式是同一物種種內異源雜交,如雜交水稻、雜交玉米等。利用構樹種內性狀變化大的特性,進行不同組合的定向雜交,獲得了形形色色的后代,在木材加工、生態綠化和環境適應性等方面均有明顯優勢,培育出雜交構樹‘中構’品系。另一種方式是不同物種之間遠緣雜交,如家畜中馬和驢雜交后,得到了騾子,后代表現出更大的雜種優勢,但種間雜交非常困難。構樹和小構樹是兩個不同的物種,性狀有很強的互補性,能不能種間雜種,有沒有遠緣雜交優勢呢?我們以構樹為父本,小構樹為母本,采用人工輔助授粉、雜合子幼胚培養等技術手段,成功克服種間雜交的生殖障礙,經過大田種植試驗得到一個種間雜交構樹‘科構’品系,在遺傳親本優良特性的同時,遠緣雜交優勢得到充分顯現,這是木本植物育種中的又一重大突破。

太空搭載航天育種是又一高新科技育種手段,能大大加快品種變異,使產量和品質發生質的飛躍,但能飛上太空的只是“鳳毛麟角”。雜交構樹作為重要戰略資源植物,自2004年一次搭載二十顆返回式衛星以來,開始了多達10次的太空之旅,從神舟飛船六號到十一號、天宮一號、天宮二號、種子星等,都有它的身影相隨。同時,結合分子標記和蛋白質組學等現代分子生物學技術,培育出國內外頭個高蛋白木本新品種——雜交構樹‘科構101’,它也是本土原創有自主知識產權的非轉基因品種。


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