成都这片锁起来的田里长着油菜加速育种的秘密

付绍红博士诱导系的植株诱导甘蓝稳定生长的照片

你知道什么是农作物诱导系吗？为了使植物的杂交优势得到最大化体现，植物杂交育种会让植物的父、母本自交等位基因纯合，而诱导系正好可以缩短这个过程。

在成都市农林科学院的试验田里，有一片被锁起来的油菜田，锁起来的油菜分别是8倍体油菜诱导系Y3380和Y3560。它们能够让油菜杂交育种的过程从8到10年缩短到2到3年。

近日，记者采访了成都市农林科学院付绍红博士，也就是诱导系的发现者，为大家揭开其中的秘密。

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油菜育种“时光机” 从8到10年缩短至2、3年

在成都市农林科学院的试验田里，有一片油菜田专门有一个单间，每天下班后，负责管理田地的工作人员都会把门锁上。为什么要锁门？“某种程度上讲，这些油菜会跑，而且是和时间赛跑，”工作人员玩笑道。

锁起来的油菜分别是8倍体油菜诱导系Y3380和Y3560（以下简称诱导系），看起来和普通油菜没有太大区别，甚至看上去会偏矮一点。这些油菜不是用来吃的，而是用来提供“精子”的，这些“精子”能够让油菜杂交育种的过程从8到10年缩短到2、3年。

“植物育种就和人类生小孩一样。”付绍红介绍，植物育种中的杂交育种就像人类的混血儿一样。与人类不同的是，为了使杂交优势得到最大化的体现，植物杂交育种多了一个步骤，即植物的父、母本自交等位基因纯合的过程。而诱导系正是缩短了这个过程。

植物的父本、母本自交纯合类似近亲繁育，有出现不好结果的可能，但同时也会使自身的基因纯度越来越高。基因纯度越高，最后的杂种优势将会得到更明显体现。但实现的过程却不是一件容易的事情。

“以油菜为例，‘基因提纯’大概需要经历8至10代的时间。”付绍红说，一代就是从油菜种子种下到最后结果枯萎所经历的全过程。四川的油菜大部分属于半冬型油菜，一般9、10月播种，第二年4、5月收获；在高海拔偏北区域的油菜，则属于春油菜，像在海拔2700米的马尔康，就是4月份左右播种，9、10月收获。1代相当于是1年，8至10代就是8到10年，周期实在太长。

第1代的油菜父本、母本自交成熟后，工作人员会通过外形等指标，从中选取性状、品质、抗性更好的再次播种。如此往复循环8至10代，以求得到理想基因纯度的新父本、母本，“农业就是这样，要尊重自然规律，用时间换答案”。有了诱导系，基本上只需要1代，就能得到之前8~10代才能得到的结果。整个油菜的育种过程不可思议地缩短了，仿佛坐上了“时光机”。

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一朵偶然发现的花 最终催生了“诱导系”

目前，付绍红发现的诱导系已经被全国36家高等院校或科研机构所采用，其中有近半都是自己慕名而来。同时该诱导系目前已经获得了9项国家发明专利，新申请4项国家发明专利，2项国际PCT专利。然而在发现之初，由于几个传统认知无法解释的问题，付绍红收获更多的是疑问。

2011年3月，付绍红在一株经秋水仙素加倍处理的油菜植株上，发现一个分枝的花朵要大出不少，直觉告诉他这个分枝应该是个多倍体。随后，他对这个分枝进行了自交，并取了10朵花，给了一个不育系授粉。不育系自身是没有花粉的，需要外界授粉才能繁育一下代。结果，第二年这个特殊的花与不育系授粉结的种子和这个不育系长得一模一样，也是不育的，付绍红因此怀疑这朵特殊的花有诱导功能。

一般油菜有2倍体和4倍体，也就是自身拥有2套或者4套染色体。试验时，付绍红用2倍体和4倍体杂交，一边出一半染色体给下一代，得到了3倍体。对3倍体使用秋水仙素加倍后，3倍体就会变成6倍体。用这样的6倍体自交后，不可思议地出现了4倍体。照常理来说，6倍体自交，精卵细胞各出一半染色体给下一代，下一代也将是6倍体。

但实际最终得到的却是4倍体，也就是在自交的过程，出现染色体丢失的现象。这种现象颠覆了传统的认知，而目前仍是不解之谜。而这个名为P3-2的4倍体正是诱导系的根源。“我们用这个4倍体与普通4倍体杂交，得到的4倍体用秋水仙素加倍后，得到了现在的诱导系8倍体油菜”。付绍红表示，完全是无心插柳柳成荫，没有想到会发现诱导系。

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大大降低时间成本 但仍需继续提高稳定性

“其他部分农作物已经有了诱导系，像玉米等，油菜诱导系据我所知应该是国际上第一次报道。”华中农业大学教授、中国工程院院士傅廷栋表示，该发现非常有创新性，以前8至10年的基因纯合过程，现在2、3年就能完成，大大降低了时间成本。

由于之前并未听说过油菜诱导系，所以在最开始接触到油菜诱导系时，傅廷栋向付绍红要了一些种子，决定先试验一下，“确实有效果，有的效果很好，有的要差一点，还需要继续提高稳定性。”

付绍红发现的油菜诱导系大大缩短了培育时间，相同时间内，试验次数更多，找到好种子的概率也随之提高了。“目前，基础理论方面还需要更多的研究实验。”傅廷栋表示，这次发现的油菜诱导系未来的前景很广阔，根据现在的研究来看，除了油菜，这次发现的诱导系还可用于其他十字花科的农作物，像莲花白、白菜、萝卜、花菜等。但由于目前还存在的几个迷题，还需要继续实验论证其有效性和可靠性。

红星新闻记者 林聪 叶燕 受访者供图

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