雜交稻米種子生產的創新

 (https://www.cell.com/plant-communications/fulltext/S2590-3462(26)00239-7?dgcid=raven_jbs_etoc_email)

 水稻主要以自花授粉為主，因此傳統水稻種植依賴自交。相較之下，雜交稻種的生產則以雄性不育系為母本，以恢復系為父本。由於缺乏可孕花粉，母本完全依賴父本的花粉才能成功結實。因此，雜交水稻種子的生產本質上是一種異交栽培系統。由於後代遺傳分離，雜交水稻無法穩定維持雜交優勢，因此需要每年更新F1代種子。目前，雜交水稻的生產主要採用三系和兩系系統。三系系統利用不孕系和保持系進行不孕系的繁殖，而恢復系則提供生產雜交種子所需的基因。雙系系統利用光熱敏感基因雄性不孕（PTGMS）系的特性，即僅在特定溫度或光照條件下才能育性，來促進不育系的繁殖和雜交種子的生產。雜交稻種子的大規模生產需要精準的農藝操作，以確保從雄性不育植株中成功收穫F1代種子。此流程需要錯開播種和移植時間以實現親本系的花期同步，在抽穗期外源施用赤黴素（GA3 ）以促進母本穗的抽穗，並輔以人工授粉以最大限度地提高異交種子的產量。然而，基於這兩種系統的種子生產面臨著許多實際挑戰，例如操作繁瑣、勞動強度高以及對環境的依賴性強。幾乎所有相關的農藝操作——土地準備、移植、農藥施用、營養生長和生殖生長階段的持續除雜、去除雄性親本以及收穫——都主要依賴人工操作。這種對人工的過度依賴不可避免地增加了生產成本，降低了作業效率，並損害了種子品質。這些實際限制凸顯了當代雜交種子生產體系固有的脆弱性。這篇文詳細闡述了雜交稻米種子生產領域的創新突破，並提出了一個雙軌產業現代化概念架構。第一軌稱之為“近端軌道”，專注於透過農藝-機械化協同作用優化現有的三行和兩行系統，旨在促進向精簡機械化作業流程的過渡。同時，「遠端軌道」探索分子驅動的進展，深入分析第三代雜交技術和人工無融合生殖在雜種優勢固定方面的潛力和挑戰。透過整合這些互補路徑。