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水稻无融合生殖育种无实质性突破
作者:马晓岚
出处: 发布时间:2001-8-9 14:07:00 (原作发表时间:2001年8月2日)
据连云港日报2001年5月28日题为“中国和世界水稻育种史上的重大突破——我市研究成功水稻无融合生殖育种技术”一文(另:新华日报2001年6月2日转摘)报道,陈建三等利用兼性无融合生殖水稻“84—15”及“3027”等培育出多个“固定杂种优势品种”,研究成功“水稻兼性无融合生殖固定杂种优势育种新技术”;因而在意大利召开的国际第2届无融合生殖会议上,被中外专家誉为“无融合生殖水稻之父”。这篇报道使笔者感到啼笑皆非。

第2届国际无融合生殖会议于4月24日至28日在意大利召开。会议中心议题是无融合生殖与有性生殖的分子遗传学研究以及无融合生殖对21世纪农业的潜在影响。共有来自27个国家的120位左右的科学家出席了这一会议。中国水稻研究所颜秋生、华南植物研究所的黎垣庆与叶秀玲、山东临沂师范大学的刘林,以及陈建三及其另一合作伙伴等同志参加了该会议。我应组委会的邀请也出席了这一会议。

无融合生殖,通常指高等植物不经过减数分裂和受精过程产生基因型与母体完全一样的后代的种子繁殖方式。无融合生殖的本质特征是“杂合纯育”。因此,理论上可以利用无融合生殖来固定水稻等农作物杂种FI的优势,免除杂交水稻的制种过程。所以无融合生殖研究是当今国际植物学的一个前沿研究领域。

综观此次会议所有大会报告与墙报,总的来讲,水稻无融合生殖遗传育种研究虽然取得了一些进展,但迄今并没有获得突破。

一些发达国家的科学家正致力克隆无融合生殖基因,并试图将无融合生殖基……与水稻的体细胞杂交,获得杂种;杂种中出现了单胚珠中存在多胚囊——无融合生殖现象。印度科学家Murty R.Uppuluri将蒺藜草属无融合生殖种(Cenchrusciliaris L.)与水稻不育系IR58025A等杂交,获得了杂交种子。但迄今水稻中尚未发现或创造出理想的无融合生殖材料。

因此,水稻无融合生殖研究目前尚未取得突破,更没有任何科学家在这一会议上被国内外专家称为“无融合生殖水稻之父”。

陈建三先生等利用“84—15”及“3027”与别的水稻杂交,在F2(或F3)中选育到稳定株系。这种早世代稳定现象在水稻遗传育种过程中确实是存在的。如,四川农业大学周开达院士领导的课题组利用从双胚苗中获得的三倍体材料作母本,与别的水稻品种杂交。在其F2中选育出大量稳定株系。而且用这些稳定株系与其他水稻品种杂交,又可从F2中选育出稳定株系。另外,早在1980年段晓岚与陈善葆将大米草DNA导入水稻早丰,第一代获得1变异株。该变异株从第二代起一直没有发生分离现象。这种变异一经产生即稳定遗传的现象,在外源DNA导入研究中已经报道的就有多例。我在有关研究中也获得了类似材料。

杂种早世代稳定系,如果其早世代稳定性是受遗传控制的,则不管是在常规水稻杂交育种过程中,还是在水稻杂种优势利用研究过程中,可能是有用的资源。但这种杂种早世代稳定系是不是无融合生殖品系,是否能固定杂种优势呢?吴先军、周院士等的分子遗传学研究证明,他们的第二代稳定株系确实合有父母双亲的遗传物质,但却不是杂合体。其减数分裂与受精过程都是正常的有性生殖过程。

尽管在理论上我们对杂种早世代稳定现象的机理还不清楚,但没有充分的证据就贸然断定所发现的有关材料是无融合生殖,声称研究成功无融合生殖固定杂种优势技术,并到处宣传培育出无融合生殖水稻“杂种优势品种”,我个人认为,这显然是既不科学又不明智的做法。事实上,在第2届国际无融合生殖会议上,由于陈建三先生的论文摘要和墙报一如既往地没有提供关于这种早时代稳定系属于无融合生殖水稻的任何证据,却吹嘘所谓的“兼性元融合生殖水稻”“可能成为第2次绿色革命的起点”。因此,许多与会者,如无融合生殖领域知名科学家Hanna等就抱着明显的怀疑态度通过我询问陈建三先生本人(陈不懂英语)所谓的无融合生殖水稻的来源与证据。

另外,陈建三先生宣称“84-15”等是兼性无融合生殖材料。但我们都知道兼性无融合生殖是不可能完全固定杂种优势的。兼性无融合生殖是指胚珠同时具无融合生殖与有性生殖2种繁殖方式。某杂交组合如果通过兼性无融合生殖方式进行繁殖,由于F2群体包括了部分有性生殖的后代,所以必然存在分离现象。因此,所谓“兼性无融合生殖固定杂种优势育种新技术”在科学上是不成立的。实际上,“84-15”是一个有性生殖过程正常的水稻品系,没有任何细胞学证据说明它是兼性无融合生殖水稻。

总而言之,水稻无融合生殖研究尚处于材料的发掘与创新阶段,利用无融合生殖固定水稻杂种优势尚待时日;杂种世代稳定水稻品系虽然在水稻育种中可能是有用的资源,但无论是从水稻育种实践角度还是从无融合生殖的理论上看,都不能说成是兼性无融合生殖固定了杂种优势。至于陈建三先生在第2届国际无融合生殖会议上被中外专家誉为“无融合生殖水稻之父”纯系子虚乌有。

(科学日报记者 马晓岚整理)

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