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科学家开发快速育种新方案:基于太空技术 产量可达三倍

在人口保持高速增长的时代,粮食供应也成为了一个牵动所有人利益的大事。研究人员预计,到2050年的时候,地球人口会再增加20亿,然而耕地面积却几乎不会有太大的变化。有鉴于此,科学家们只能想方设法地提升单位面积里的粮食产量。几十年来,袁隆平等科研人员一直奋战在提升杂交水稻产量的最前线。但是悉尼大学、昆士兰大学、以及约翰应纳斯中心的科学家团队,却受到了 NASA 的启发,开发了一项借鉴自“太空时代”的小麦快速育种与增产的新技术。

在 NASA 十多年前进行的一项太空食物生产试验的基础上,这项技术依赖于强烈的照明机制来提升农作苏的生长速度和健康水平。鉴于地球上温室中的庄稼长势更好,科学家们想到了用低成本的、特定波长下的 LED 灯照射,以促进作物的光合作用。

在温室里的检视作物生长状况的 Lee Hickey 博士。

借助精心设置的照明装置,研究团队能够在一年时间里培育出六季小麦、鹰嘴豆、大麦,以及四代油菜籽类作物。作为对比,普通温室每年只能培育 2~3 季的作物(野外更是只有 1 季)。

据悉,这项技术同样适用于花生、苋菜、扁豆等作物,向日葵、胡椒和萝卜亦很有希望。Hickey 表示:“当前我们在温室里采用了高压钠蒸汽灯,就电力需求而言,这是相当昂贵的”。

在论文中,他们证明了小麦和大麦可在 900 株/㎡ 的密度下生长,其中结合了 LED 照明系统。这是一个让人兴奋的机遇,有望将之推广到工业化大规模种植。

Hickey 还指出,这项快速育种技术不仅能够增加农民的产量,还可以提升作物的品质。研究团队比较了植物的各项特征,与常规温室下生长的作物相比,新技术下每穗生长的分蘖数和产量都有显著提升。

Wulff 博士指出,虽然此前已经能够这么快速地出产粮食,但作物的产量和健康度一直是个“鱼与熊掌不可兼得”的难题。不过与标准条件下相比,这项新技术已经能够做到两者兼得。

研究一作、来自约翰英纳斯中心的 Brande Wulff 博士。

他笑称,某位同事在首次见证的时候,简直不敢相信有这么好的成果:“快速育种是一项不同于转基因的技术,对于难以接受转基因的人们来说,这是一个好消息”。

不过研究团队也在论文中提到了新技术与转基因其实可以相容的观点,Wulff 博士认为,如果可以结合 CRISPR 等基因技术,那我们将获得更大的收益。

Space age plant breeding lights the way for future crops

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《自然-植物》( Nature Plants )期刊上。原标题为:《Speed breeding is a powerful tool to accelerate crop research and breeding》。

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