雜交水稻能做種子嗎,雜交水稻能做種子嗎圖片

文丨飛雪之靈

雜交是一項歷史悠久的育種活動，能夠利用雜交優勢獲得具有良好農業性狀的植株。但是雜交后產生的F1代通常性狀良好，然而其自交產生的下一代則良莠不齊，究其原因，就是因為在減數分裂和受精過程中，發生了性狀分離，使得雜合體的優良性狀不能完整的遺傳給下一代。因此，對于雜交作物必須年年制種——尤其對于水稻這種自花授粉的作物來說，制種是比較繁瑣和困難的。袁隆平的貢獻也正是發明了較為高效的雜交水稻制種法。

那么，有沒有可能讓雜交水稻通過克隆的方法來維持性狀呢？理論上是可行的，但是通常植物的克隆操作涉及到組織培養，這是一個更耗時費力的過程，用在水稻上得不償失。最好的方式是，讓雜交水稻能自身通過無性繁殖產生種子，這些無性繁殖產生的種子，就能保持雜交水稻的性狀，并且不用費時費力去制種了。想法雖好，但是要實現必須克服兩個難題：

1 要能留種，胚是必須要發育的。然而通常情況下，胚的發育是需要受精過程的。所以必須想辦法繞過受精，讓卵在未受精狀態下就能發育。

2形成卵細胞要經過減數分裂，而減數分裂就會造成同源基因的分離和重組。因此必須想辦法繞過減數分裂。

幸好，科學家們找到了解決的方法?？茖W家們發現，其實在受精后胚珠的發育，其實是依靠一個基因BBM1（baby boom1，名字很形象）的激發的。有意思的是，在花粉中BBM1是有表達活性的，而在未受精的卵細胞中BBM1則不表達。在自然條件下，花粉中的BBM1表達產物，在受精后會激活卵子BBM1的表達，從而開啟胚發育的過程?？梢?，BBM1的存在，其實是植物控制“胚發育一定要在受精后進行”的保險措施。

那么這就簡單了，通過轉基因以及基因編輯手段，科學家們讓卵細胞中的BBM1直接就能表達，那么這個時候，不需要受精過程的發生，卵細胞就能發育成胚——也就是幼小的植株。

不過要注意，卵細胞是單倍體細胞，即使它能夠繞過受精過程發育成胚，產生的植株也是單倍體，因此必須還要繞過減數分裂這個難關。好在，科學家們發現，只要利用基因編輯技術敲除水稻中的三個減數分裂相關基因，就能讓水稻的生殖原細胞的減數分裂變成有絲分裂——這個過程被稱為MiMe，取的是兩種分裂英文名的詞頭。通過這一過程，卵原細胞在形成卵子的時候，不會發生重組和同源染色體分離，同時維持二倍體倍性。

因此，將改變BBM1表達模式改變和MiMe技術結合起來，所產生帶有S-Apo（合成性單性生殖）特性的雜交水稻，就可以利用這種類似無性繁殖的過程來產生種子，從而維持其雜種優勢的特性。這一結果可以說是科學家們追求了20多年的目標。

---------------點評---------------

反轉控最愛說的一句話是：轉基因作物不能留種。但事實上，不僅轉基因作物可以留種，而且能夠幫助不能留種的雜交作物來留種?？萍嫉倪M步不僅僅是洪流，更是一個一個的巴掌~~~

參考資料：Imtiyaz Khanday, Debra Skinner, Bing Yang, Raphael Mercier & Venkatesan Sundaresan, A male-expressed rice embryogenic trigger redirected for asexual propagation through seeds, Nature（2018）