一個國際研究小組在通過種子將一個商業(yè)雜交水稻品種作為克隆體進(jìn)行繁殖方面取得了95%的成功率。這一突破有可能降低雜交水稻種子的成本，使全世界資源有限的農(nóng)民都能獲得高產(chǎn)和抗病的水稻品系。這些發(fā)現(xiàn)最近發(fā)表在《自然-通訊》雜志上。
這種新方法可以使種子公司快速而廣泛地生產(chǎn)雜交種子，并為農(nóng)民提供可以保存的種子，用于每季的種植。
由第一代雜交種生產(chǎn)的作物與它們的親本品系相比通常表現(xiàn)出更好的性能，這被稱為"雜交活力"。然而，當(dāng)雜交種被培育成第二代時，這種改進(jìn)并不會持續(xù)。因此，希望使用高性能雜交植物品種的農(nóng)民必須每季購買新種子。
水稻是世界上一半人口的主食作物，將其培育成雜交種的成本相對較高，產(chǎn)量提高約10%。加州大學(xué)戴維斯分校植物科學(xué)系榮譽(yù)兼職教授Gurdev Khush說，這意味著水稻雜交種的好處還沒有惠及世界上的許多農(nóng)民。從1967年開始在國際水稻研究所工作，直到2002年退休到加州大學(xué)戴維斯分校，庫什領(lǐng)導(dǎo)了創(chuàng)造新的水稻高產(chǎn)品種的工作，為此他在1996年獲得了世界糧食獎。
Imtiyaz Khanday和Venkatesan Sundaresan在加州大學(xué)戴維斯分校的一個溫室里與克隆的水稻植物合影。他們的工作使Apomixis（無融合生殖）取得了突破性進(jìn)展，將雜交水稻品種作為克隆種子進(jìn)行繁殖。
解決這個問題的一個辦法是將雜交品種作為克隆體進(jìn)行繁殖，使其一代又一代地保持一致而不需要進(jìn)一步繁殖。許多野生植物可以產(chǎn)生自身克隆的種子，這一過程被稱為apomixis。
Khush說："一旦你有了雜交種，如果你能誘導(dǎo)Apomixis，那么你就可以每年種植它。"然而，事實證明，將Apomixis轉(zhuǎn)移到一種主要的作物植物上是難以實現(xiàn)的。
2019年，由加州大學(xué)戴維斯分校植物生物學(xué)系和植物科學(xué)系的Venkatesan Sundaresan教授和Imtiyaz Khanday助理教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊在水稻植物中實現(xiàn)了Apomixis，其中約30%的種子是克隆而來的。
Sundaresan、Khanday以及法國、德國和加納的同事們使用一種商業(yè)化的雜交水稻品系，現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了95%的克隆效率，并表明這一過程至少可以持續(xù)三代。
這個單一步驟的過程包括修改三個稱為MiMe的基因，這三個基因使植物從減數(shù)分裂（植物用來形成卵細(xì)胞的過程）切換到有絲分裂（一個細(xì)胞分裂成自身的兩個副本）。另一個基因的修改誘導(dǎo)了Apomixis。其結(jié)果是一顆種子可以長成與其父本基因相同的植物。
Khush說，這種方法將使種子公司能夠更迅速、更大規(guī)模地生產(chǎn)雜交種子，并為農(nóng)民提供可以保存的種子，在不同的季節(jié)重新種植。
Sundaresan說："30多年來，作物植物中的Apomixis一直是全世界研究的目標(biāo)，因為它可以使雜交種子生產(chǎn)變得人人可及。由此產(chǎn)生的產(chǎn)量增加可以幫助滿足全球日益增長的人口的需求，而不必將土地、水和肥料的使用增加到不可持續(xù)的水平。"
Sundaresan說，這些結(jié)果可以應(yīng)用于其他糧食作物。特別是，水稻是包括玉米和小麥在內(nèi)的其他谷類作物的遺傳模型，這些作物共同構(gòu)成了世界主要的主食。
Khush回憶說，他在1994年組織了一次關(guān)于水稻育種中的Apomixis會議。當(dāng)他在2002年回到加州大學(xué)戴維斯分校時，他把會議記錄的副本交給了Sundaresan，這確實算得上是一個漫長的項目。
