水稻花粉的“毒药”与“解药”
作者 王超龙
发表于 2023年10月

水稻的两个亚种——籼(xiān)稻和粳稻,通过杂交能得到长得格外高大的杂交种。但是,由于这两个亚种间存在着神秘的“隔阂”,外表强壮的杂交种却常常挂着空壳,达不到增产增收的目的。近日,中国科学家破解了它们的“隔阂”之谜。

水稻之间的“隔阂”

这里先来了解一个词——杂种优势,即杂交的子代,在产量、质量等各方面均优于“父母”的现象。

水稻主要分为籼稻与粳稻两个亚种,两个亚种下又分为多个不同品种。长期以来,技术成熟的杂交水稻仅能通过同个亚种内的不同品种杂交实现。这是因为它们的亲缘关系较近,不容易出现“隔阂”,即生殖隔离。

 同亚种内不同品种的水稻可以杂交得到具有杂种优势的杂交水稻(左图)不同亚种水稻的杂交后代具有更强大的杂种优势,但却容易出现生殖隔离(右图)(绘图/闫丽芹)
 籼稻(广陆矮4号)和粳稻(台中65)的杂交水稻(供图/王超龙)

但事實上,参与杂交的两个品种亲缘关系越远,杂种优势可能越明显,杂交子代越有增产潜力。然而,籼稻与粳稻“通婚”产生的后代,稻穗虽然更大(杂种优势),但籽粒却有的黄、有的绿。黄色的籽粒能结出稻米,而绿色的籽粒则是空秕(bǐ)粒(水稻的空稻谷)。这些空秕粒是由于水稻植株的花粉或胚囊败育,从而导致受精失败引起的,被称为杂种不育,是籼稻和粳稻间生殖隔离的具体体现。

本文刊登于《知识就是力量》2023年10期
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