科学回家
“科学精神耀光华”科普展览
第三期
“民为国基，谷为民命”，粮食是宝中之宝，世界上没有一个国家不注重粮食的生产，我们中国也不例外。从上个世纪的国内粮食问题，到之后的以占世界7%的土地养活了20%的世界人口，这么多年来，中国的粮食生产能力显著提升，这背后的推进力是中国科学技术的发展。在这些科学技术当中，一大悍将便是农作物杂交育种和杂交技术。那么什么是农作物杂交育种与杂交技术？本期“科学精神耀光华”就来带大家了解“农作物杂交育种与杂交技术”。
我们先来看一个典型的例子。
杂交水稻
杂交水稻中的一种：籼型杂交水稻。它是现代培育的新型籼稻杂交水稻，被外国人誉为“东方魔稻”。其特点是根系发达，分蘖性强，茎秆粗壮，穗大粒多，米质优良，适应性广，抗逆性强，亩产超千斤。这种水稻不仅解决了中国人多粮食少的问题，也给世界粮食产业带来了一次绿色变革。
“截止2019年，目前中国杂交水稻种植面积已超过1333万公顷，占水稻总种植面积的51%，产量约占水稻总产量的58%。”如今正如“杂交水稻之父”袁隆平爷爷的梦想一样，中国人的饭碗掌握在自己的手里。
诚然，我们现在所食用的不再是历史上声名显赫的杂交水稻种，不再是袁隆平爷爷亲手研制出的杂交水稻，但是其水稻育种蕴含的技术却未曾改变。
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从杂交水稻中，我们了解到了杂交技术的重要性。那么什么是农作物杂交育种与杂交技术？
农作物杂交概念
作物杂交育种是指作物不同基因型个体间进行杂交，并在其杂种后代中通过选择而育成纯合品种的方法。包括种内杂交和远缘杂交。农业上一般指种内不同品种间的杂交育种。现在世界各国生产上应用的主要作物品种大都由此法育成。
纯合品种：指二倍体中同源染色体上相同位点等位基因相同的基因型个体。
杂交可以使双亲的基因重新组合，形成各种不同的类型，为选择提供丰富的材料；基因重组可以将双亲控制不同性状的优良基因结合于一体，或将双亲中控制同一性状的不同微效基因积累起来，产生在各该性状上超过亲本的类型。
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了解了育种杂交技术的含义，我们该如何去实践、使用这一项技术呢？
作物杂交概述
1.杂交技术
因不同作物特点而异，其共同要点为：
①调节开花期。通过分期播种、调节温度、光照及施肥管理等措施，使父母本花期相遇。
②控制授粉。在母本雌蕊（种子植物的雌性繁殖器官，由子房、花柱、柱头等部位构成）成熟前进行人工去雄（除去雄蕊的花），并予以套袋（套上袋子）隔离，避免自交和天然异交。去雄时勿伤害花部重要器官，保证去雄干净和柱头无花粉污染；然后适期授以纯净新鲜花粉，作好标志并套袋隔离和保护。
雄蕊：种子植物的雄性繁殖器官
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2.杂交组配方法
①单交：两个品种进行杂交称为单交, 单交只进行一次杂交。
②复交：复交即用3个或3个以上的亲本, 进行2次或2次以上的杂交。
③回交：回交即杂交后代再与其亲本之一杂交, 以加强杂种世代某一亲本性状的育种方法。
④聚合杂交：聚合杂交指多个基因型不同的亲本通过多次、多向杂交, 将所需亲本的基因集中到一个或多个杂种群体中的一种杂交方式。
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俗话说：“龙生龙，凤生凤，老鼠的孩子会打洞。”我们是如何挑选优秀的父母本以及培养其后代的呢？
杂交育种程序
在中国，一般包括以下环节：
①原始材料观察。种植国内外种质资源，进行初步观察研究，以便选取可供利用的杂交亲本。
②亲本圃。种植杂交亲本，为便利操作，可采用宽行距点播，按性状归类种植，花期不同的材料要分期播种，以利杂交。
③选种圃。种植各世代杂种材料，按预定的杂种后代处理方法进行选择。如采用系谱法则要点播，以利选株。
④产量比较试验。种植优良品系，比较其性状优劣、产量高低、品质好坏。
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接下来我们要在它们的后代当中选出能够“成才”的佼佼者。可是作物又不会考试，我们要如何选拔呢？
杂种后代处理方法
①系谱法
自杂种分离世代开始连续进行个体选择，并予以编号记载，直至选获性状表现一致且符合要求的单株后裔（系统），按系统混合收获，进而育成品种。这是自花授粉和常异花授粉作物最常用的方法。
系谱法的优点：
1.各后代间关系十分清楚
2.不良后裔在早代即被淘汰
3.育种工作者可集中注意力于优良群、系的观察和选择，及早掌握有希望的材料
②混合法
从杂种分离世代第二代开始各代都按组合取样混合种植，不予选择，直至一定世代才进行一次个体选择，进而选拔优良系统以育成品种。
混合法的优点：
1.方法简单，节省人工和土地
2.可保留许多有利基因以增加重组机会，也避免了早代选择的不可靠性
3.可同时处理较多的杂交组合，增加了成功机会
4.杂种群体在混合种植条件下可经受自然选择的压力，淘汰其中的劣者，增强了群体适应性。
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袁隆平爷爷说过：“我一直有两个梦，第一个梦是禾下乘凉梦，就是追求水稻的高产更高产梦。第二个是杂交水稻覆盖全球梦，我始终都还在努力使我的梦想成真，也希望与你们共勉，来共同实现这两个梦想。”这两个梦想的实现，无一能离开农作物杂交育种与杂交技术。在未来，这项技术仍会在中国乃至世界的舞台上舞出自己的姿态。
下期预告
本期“科学精神耀光华”就到这里啦！下期我们将聚焦纳米材料，揭秘纳米材料，记得关注哦～
参考文献：
[1]胡婷婷,王健康,丁成伟,郭荣良,吴玉玲,徐家安,王友霜,赵轶鹏.农作物杂交育种中亲本优选和组配研究的进展与动向[J].江西农业学报,2017,29(06):20-24+28.
[2]《作物杂交育种新技术盼支持》于洪光、张建堂、吕兵兵
[3]刘录祥,黄铁城.作物化学杂交育种的实践与展望[J].中国农业科学,1990(02):1-9.
出品｜“大国智造 科技强国”团队
