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  • 种子有多重要,《流浪地球》们来告诉你

    原创文章源自:双绿源研究院(公众号),转载请联系:happyxl1209


    地球若果真的需要流浪,除了人,还需要带上什么?


    这个母题,自人类创世以来便存在,诺亚建造了方舟,除了家人,还带上了各种飞禽走兽和一年的粮食来躲避洪水。而中国乃至世界上脑洞最大、最具想像力的科幻作家(毫不夸张地说,没有之一)刘慈欣的小说《流浪地球》,以及由此改编的同名电影用另一种方式告诉了我们答案。

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    (图来自“央视新闻”公众号)


    当联合政府启动“火种”计划,准备带着空间站(寓意新时代的诺亚方舟)放弃地球时,说过这样一句话:带上种子、冷冻的精子和卵子、DNA图谱和人类的信息数据,有了这些,就可以重建甚至是还原人类文明。


    尽管刘慈欣用人物最后的选择告诉我们:人最重要。但是,这仍然不可否认种子的重要性:地球若果真需要流浪,除了人,最应该带上的,就是种子(特指植物的种子)




    1


    种子就是“植物婴儿”


    一粒种子包含了三个基本组成部分:植物的胚胎、种皮以及不同形态的营养组织。


    所以,美国作家索尔∙汉森在《种子的胜利》一书中,对种子做过这样的比喻:种子是一个带着午餐藏在一个盒子里的植物婴儿。这里,他把胚胎比作婴儿,种皮比作盒子,营养组织(胚乳或子叶等)比作了午餐。


    种子储备了一棵植物幼苗的最初食物,也就是根、芽、叶最初生长所需的一切营养,它们中蕴含着“强大的能量”,这一点无论是在中国作家夏衍,还是在外国剧作家萧伯纳的作品中都有过体现。

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    有了种子,人类才有了栽种的行为和收获的预期,才有了我们熟知的农业,否则,我们人类将仍然停留在狩猎者、采集者或者是放牧人这样的原始生活里。


    有了种子,植物才能在广袤的自然环境里自由传播,繁殖后代,并在不知不觉间完成个体基因的交流融合,进化也才有了更好的基础。它们是真正意义上的生命支柱,当然,也是全人类日常饮食、经济活动以及现代生活的基础。


    没有种子,人类的文明必须从头再来,是的,它就是这么硬气。种子如此重要,以至于能否很好地掌握种子的选育、生产、加工和贮藏技术,直接关乎到国家的命运和可持续发展。




    2


    地球流浪后如何再造作物


    影片对地球末日的描绘是这样的:人类彼时早已习惯了在地下城生活的日子,终日不见阳光;而地上,也是终日零下85度的冰冷世界,需要穿戴特殊的防护和保暖装备才能行走于上;吴孟达扮演的“姥爷”在讲述过去时,怀念的竟然是老婆那一碗并不太拿手的“葱花面”。简单到极致的愿望,却再也无法实现,人类“生不如死”的绝望被表现得淋漓尽致。


    如果有一天我们不得不面对新的环境,原先的种子则不再具有优势,根据达尔文的进化论,优势作物是特定环境选择的结果。我们该如何再造优势作物呢?


    曾经看过《火星救援》的同学们,一定还记得因意外而留在火星上的宇航员(马特∙雷蒙主演),利用所掌握的植物学知识,仅用太空舱里队友留下的土豆(相当于块茎种子了)、排泄物和太空舱储存的燃料(用于制造水),便在不毛之地种出供自己生活300个太阳日所需的粮食的故事。没有种子,恐怕这位宇航员坚持不到被救援回到地球。

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    (图来自电影《火星救援》)


    当然,这仍然是科幻故事,设想一下,如果在地球上呢?


    首先,还是必须要有基因资源丰富的各类种子。如果没有丰富的植物种类,在新的环境里则很难选择到最适宜生长的作物,因此,保护好尽可能多的种子或基因资源是适应新环境的必备条件。


    位于菲律宾的国际水稻所,是亚洲历史最长也是最大的国际农业科研机构。它的主要任务之一就是收集和保护国际水稻种质资源、研究和培育适应不同生态环境和生产条件的优势水稻品种。目前国际水稻所收集和保存了世界各地的水稻种质资源11万多份。


    全世界的农业种质资源除了由各个专门的研究所在当地进行备份保护以外,还在美国的科罗拉多州和瑞士的山洞建立永久性冷库进行保护。中国农业科学院也于1986年,在洛克菲勒基因会和国际植物遗传资源委员会的资助下,建成了国家种质资源库。


    除了保护种子,正如影片中提到,基因资源更是人类需要重点保护的。1997年,冰岛议会通过立法,同意设立国家基因库,美国国家地理有过一部专题纪录片,讲述了该基因库的情况:冰岛在地理上是一个孤岛,岛上的30万人口具有异常纯种的DNA,要知道,纯种DNA导致抗病基因减少,隐性致病基因频率增加,所以基因库里收录的自1915年以来冰岛所有受治患者的资料,便成了研究遗传疾病的无价之宝。

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    (图来自纪录片《国家地理:冰岛基因库》)


    上海市农业生物基因中心基因资源库作为国家农作物种质资源平台和上海市公共服务平台,目前已保存基因资源18万份,向全国60余家单位和个人提供了210批次各类资源材料共计18000余份。


    还有,我国于2016年正式投入运营的国家基因库,是世界上最大的综合性基因库(包括生物信息数据库、生物资源库、生物活体库),那座站立在门口的高大的猛犸象模型,无时无刻不在向世界表达着我们希望复活灭绝物种、重现过去灿烂文明的勃勃雄心。


    所以,如果地球真要流浪了,不要担心,我们每一天都在做着准备和演练。




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    利用遗传多样性保护地球


    一部好的科幻电影能开启观众的视野,激发大家的想像力、求知欲和对周遭环境的思考。


    《星际穿越》里导致地表所有植被(包括所有的粮食作物)灭绝的植物枯萎病,据该片的同名科普书验证,历史上的确存在过这样的“事故”:曾经在美国东海岸随处可见的栗子树,因为枯萎病,现在已不复存在;18世纪时,人们最喜欢的香蕉品种也被枯萎病灭绝,而替代品种卡文迪许蕉现在正在遭受枯萎病的威胁。


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    (图来自电影《星际穿越》)


    有教授预言,如果枯萎病将地球大气80%的氮气消耗得差不多时,我们的孩子将是地球上生存的最后一代人。


    当然,这是预言,你我可能不会真正走到世界尽头,但为了避免地球的危机,为了人类文明的可持续发展,保护地球,保护我们赖以生存的水、土地和洁净的空气,已经成为越来越紧迫的使命。幸而,现代生命科技为我们提供了新的知识和技术,有条件使我们能够更好地与大自然相处。


    人类活动在地球四十六亿年的进化历程中只是一瞬间,回首大自然经历的漫长岁月,我们会发现农业可持续发展的许多奥秘。


    首先,是植物的自然免疫力。在没有化学农药之前,原始生态农业已经持续了几千年。古老的植物品种携带有丰富的抗病虫基因,它们帮助作物抵御大部分的病虫。现代分子生物学的研究已经鉴定分离出几百个农作物抗病虫基因。这些基因可以用于提高作物自身的免疫力,培育抗病虫作物新品种。


    其次,自然生态中,植物与微生物能和谐相处。过量施用化肥改变土壤环境,不利根际益生菌的生长繁殖,科学施肥和灌溉,保护土壤益生菌十分关键。


    再次,学习自然生态平衡的机理。在物种多样性降低的农作物群体,增加抗病虫基因的多样性,在保证优势作物品种生产的同时,尽量增加作物群体内的遗传多样性。


    要如何做到?我们的老祖宗和现代的科学家们始终在探索。


    多系品种混合种植,为种内作物多样化提供了一种生态学的方法来控制疾病。


    传统的农业种植方法,是在一块田地中种上同一作物的不同品种。曾经,泰国种植水稻的农民们就在干旱季节,用稻田中10%的土地种植现代杂交水稻,而当雨季来临时,他们就在稻田里种上上百种传统稻米,避免了因种植单一品种所面临的病虫害风险。

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    早期的多系品种则是指对农艺性状相似的多个纯系品种进行混合种植,我国科学家朱有勇院士团队于2000年8月发表在Nature上的研究表明,将(云南某地区)感稻瘟病水稻品种与抗病水稻品种混种,比单作增产89%,稻瘟病轻94%,并且两年后也不用再喷施杀菌剂。


    随着分子生物学和基因组技术的发展,我国科学家们进一步丰富了多系品种的概念:在同一个品种中,定向导入多个不同的单一抗病基因片段,通过连续的回交,培育出农艺性状与原品种保持高度一致,但是由不同抗性品系组成的品种。

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    目前,双绿源研发团队正在与张启发院士团队密切合作,致力于培育多系绿色水稻,力争通过双水双绿的稻虾种养模式,实现水稻生产生态平衡和环境友好!


  • 从苏炳添夺冠,看如何实现品种完美


    原创文章源自:双绿源研究院(公众号),转载请联系:happyxl1209


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    9秒92,中国田径选手苏炳添在雅加达亚运会男子100米决赛中夺金。


    这个金牌不仅打破了他个人参赛以来的“魔咒”,更是刷新了亚运会新纪录,并且将第二、第三名,甩在了9秒大关之外,可以说,这块金牌,含金量十足!


    1
    哪怕只有0.01秒进步,也要拼尽全力


    有媒体这样评价,2018年是苏炳添不断突破自己的一年。


    其实,作为一名练习田径有14年的29岁“老将”,苏炳添自2006年开始参加比赛以来,每一次都在实现对自己的突破。


    甚至为了实现突破,2014年,他在教练的指导下,将习惯了十多年的右脚起跑改成了更科学的左脚起跑;2017年,他又主动配合教练再次调整技术动作——把起跑腿的角度从90°调整为120°


    他说,他个子不高,一百米要比别人多跑七步。他的目标不止是要快,而是要飞起来。


    十年磨一剑。所以,2018年,我们看到的苏炳添,是在十二年来,不断努力的基础上,从量变到质变的飞跃:

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    从中国飞人到亚洲飞人,苏炳添告诉我们:哪怕只有0.01秒的进步,都要拼尽全力。


    2
    没有完美的运动员,无限接近就是完美


    面对镜头,苏炳辉话语里的高频词汇是“没有完美”、“现在很完美”、“无限接近”。在新闻报道中,我们可以看到这样的回答: 


    “其实运动员十几年的生涯,就是差一个冠军的头衔,现在已经算是很完美了。不管后面的比赛如何,一个运动员不可能永远处在巅峰。其实有那么一瞬间,是属于自己的时刻,就已经很完美了。”


    在他看来,亚洲人有能够跑到9秒85这个成绩的潜力,还有很大的进步空间,而他“现在是无限接近这个成绩的人。”


    曾有大神在知乎上以“0.9999999…=1”这个公式,论证过“无限接近”是否就等于“是”这个命题。有的从初等数学的直观解释,到有理数构造实数的理论去论证;也有人指出,无限接近还隐含着“永远无法到达”的意思。但不管结论如何,苏炳添给出了自己内心对“完美”的定义。


    因为,实力足够强大,内心足够坚定,才能够如此从容。


    3
    同理,也没有完美品种,每一个缺点的改良,都更接近完美


    田径赛场有竞技的胜出,作物育种领域也如此。


    以水稻品种选育为例,我们每天所吃的大米,都是对育种家们经过一代一代的艰辛努力,不断改良,聚集优点而培育出的水稻品种,进行大面积种植、收获、加工而来。在这些育种家们培育的水稻走上餐桌之前,他们都要经历一次次的竞技比赛:一年一度的品比试验和审定。


    作为重要的品种管理制度,品种审定首要任务就是为农业生产筛选出性状最优良、最适应环境、最安全的新品种。


    据统计,我国2015年品种审定总数为1451个,2016年为1383个,2017年为2275个。而水稻品种的审定过去三年来也呈增长趋势,分别是484、499、580。


    这些品种在产量、抗性、品质等主要指标达到审定要求的前提下,各具特色,为满足多样的生态环境,生产要求和消费习惯,提供了丰富的选项。


    但品种审定了,也绝不代表这个品种就适合大面积推广种植。用育种家们常挂在嘴边的一句话来说,就是:没有十全十美的品种,它总会有这样或者那样的缺点:要么高产不优质;要么优质不高产;要么优质高产了,可能又不抗病了。


    针对水稻育种难求完美的瓶颈问题,双绿源研究院联合现代生命科学领域的科学家,利用最先进的基因芯片技术,对历年来通过审定的品种进行全面的基因诊断,评比出含有最多优良基因的完美品种,并且根据基因与环境的最佳匹配,选择最适宜种植的地区和生产条件,从而生产出最受欢迎的美味、安全的优质大米。


    为了我们每餐能吃上美味可口的米饭,科技人员不断从田间实验、杂交选育、基因检测分析、大田示范、组织生产到加工检测等各个环节去突破和优化,不断尝试在保持原有品种优势与特长的基础上,逐步改进其存在的缺陷,一次一次实现完美,不断接近理想状态。


  • 香米养成记:驯化、改良和全基因组选择

    原创文章转自:双绿源研究院(公众号),转载请联系:happyxl1209


    人类膳食的历史,就是一部对动植物的驯化和改良史


    毫不夸张地说,人类膳食的历史,就是一部对动植物品种进行不断驯化和改良的历史,而其中的绝大多数,都是以偶然发生的基因变异为契机(人类认识基因之前,主要通过识别表型的变化),经过长年累月的驯化(一代一代的选育),一点一滴积累而成的。


    就拿水稻来说,我们的祖先很早就知道通过单株选择法来培育适应不同自然和栽培条件下的水稻品种,通过“优中选优”,扩大水稻种植面积,提高水稻产量和品质。


    据载,清代的康熙皇帝在稻田间的小路上散步时发现一株水稻,比其它水稻高出很多,稻穗沉甸甸的,已经成熟了,就把它收藏起来。第二年春天,康熙用这个稻穗的谷粒播种,来年又成熟了又选长得好的稻穗收获留种,并大面积收获作为粮食。如此年年播种,年年收获,康熙吃了40多年的自育稻米。


    原来,康熙便是运用了单株选择法,对水稻的遗传变异进行有意识的选择(仅管当时他不知道更大的稻穗是基因变异引起的),成功地培育出一种更为优良的水稻品种“御稻”,这比维尔莫林运用单株选择法给甜菜选种都要早上140多年。连英国生物学家达尔文对康熙此举都赞叹连连。


    难怪最近看《延禧攻略》,总觉得不是在看传统的清宫争斗剧,这分明就是在讲一位皇后如何将一名“与众不同”的宫女“慧眼挑选”出来,并将其“栽培”、“驯化”成一代名妃的“育种版”清宫剧!(原来他们的圣祖爷早已有成功的经验!)


    (麻烦您将手机横过来看咯)

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    其实,大约在一万二千年之前,以水稻种植为主的农耕文明起源,就是我国广西一带的先民在落粒的野生稻中发现了成熟后不落粒的水稻变异,将其选留下来,不断播种选留,最终驯化出适应于人类栽培种植水稻。


    香米成为餐桌的宠儿都经历了啥?


    如前期我们所提到的,分子生物学家们通过各种试验发现,是因为水稻品种中fgr基因突变,导致香味物质积累,从而产生香味。然而,找到这个香味基因还仅仅是部分地解决了香稻的分子遗传机理,它和育种研究是两个不同层面的问题,培育出自然香的香稻,育种家已经走了很长的路。




    Part1 养在深闺


    香香的、美味的稻米,人爱吃,虫子自然也爱吃,再加上过去的人们在品种改良上,只能通过自然变异辅以人工选择的系统选育方法,在抗病、抗虫方面并没有太好的法子,所以香稻的产量并不是很高。


    同时受特定区域和土壤环境的影响,栽培面积也较小,大多都是地方特种稻,一旦扩大种植面积,香味物质或其他优良性状便会减弱或者消失,因此,香稻很长一段时间在稻米生产中一直未能起主导作用,所以也一直未能走进寻常百姓家。



    Part2 初放异彩


    由于香稻自身突出的特性,十分珍贵,育种家在培育香稻品种时更重视其它品质性状的改良,农民在生产香米时也选用更好的田块,种植更加精细,所以香米倍受消费者青睐。


    世界各国的水稻育种家一直在寻找带有香味的原始水稻品种,并针对香稻品种的缺点进行不断的改良、优化,培育出了众多的各具特色的香稻品种,而这些香稻品种的选育多集中在亚洲地区。


    巴基斯坦在1933年培育出的优质香稻品种Basmati370被誉为世界上最为优质的香稻品种,它也因此成为香稻育种的重要种质资源;国际水稻所培育出以IR841为代表的优质香稻品种,在东南亚很多国家都大面积种植,受到了广泛的好评和欢迎;泰国作为香稻的主要生产和输出国,其香米闻名世界,我们今天在超市里随处都可以见到泰国香米的身影。



    Part3 筛选改良


    尽管我国香稻的栽培史有1800年之久,但我国育种家真正开始科学培育香稻的时间较晚,20世纪80年代才开始,为了培育出中国自己的香稻品种,育种家利用带有香味基因的优质水稻与本地的高产水稻杂交,试图培育出既高产又优质的香稻,生产高品质天然香米,让消费者每餐都能享受到香喷喷的米饭。


    但这个过程可不简单,香稻与普通水稻产生的杂交种,没有香味,因为香味基因是隐性的,在杂交后代不能产生香味物质。育种家只能让带有香味基因的杂交水稻自交繁殖,产生大量后代,从后代中筛选出带有香味的稻穗和谷粒。


    找到香味谷粒后,再进一步繁殖,并扩大种植,验证香味是否能够稳定保持,即一代一代稳定遗传。培育出香味能够稳定遗传的众多水稻材料后,还要试验这些水稻材料是否适应当地的气候条件,生育期是否满足农民的种植习惯,是否能够抵抗病虫的危害,达到高产水平。


    经过多年一系列的检测试验后,选出综合性状最好的带香味的水稻材料,参加由政府部门认可的正规的田间试验,并通过专家评审,才能成为香稻品种,生产香稻种子给农民种植,从而生产出自然香的优质香米。


    稻花香2号也是从“517”号稻种到“938号稻种”到“五优稻1号”,最后经过历年淘汰,多次选育,最终在2009年才诞生的“五优稻4号”(俗名稻花香)。鄂香一号(中国香稻)作为全香水稻新品种,也是我国应用于生产中能够与泰国香米媲美的优质香稻。



    Part4 策略升级


    然而,传统育种家们培育香稻主要靠咀嚼品尝,并经过多代自交繁殖,同时还要结合综合性状选择,最终才能得到香稻纯系。上述策略如果全套做下来,可能会耗掉8-10年的时间,而且还是以一次性幸运地成功培育出香稻品种为前提。


    随着生命科学技术的发展,育种家和研究者们逐步在分子甚至是全基因组水平上认识和研究香稻,这样就能够在加速香稻培育过程的同时,开展精准育种,比如,让香稻品种在具备香味的同时,还能够做到高产、做到抗病、抗虫。


    我们都知道,生命是经由种子孕育的,一粒小小的种子携带和记录了生命所需的全部密码,我国水稻研究领域的科学家已经成功解锁了相当一部分的“秘密”,明确了哪些性状是由哪个功能基因所作用。


    国家“特聘技术”专家周发松博士和他的研发团队利用这些最新研究成果,研制成功绿色育种芯片,利用芯片我们就能够“揭开基因的面纱”,和水稻对话,快速从杂交后代(幼苗)中分辨和筛选出哪些水稻幼苗是“潜力股”,长成熟后能够孕育出我们需要的优质美味稻谷。


    他们把这些技术应用于东北大面积推广品种的改良升级,改良丧失了稻瘟病抗性的非香稻品种;利用全基因组育种策略进行精准定向改良后,使高产、稳产品种既有香味、也抗稻瘟病,是不是很神奇?


    而目前广受国内外好评的稻花香2号,在经过将近10年的种植后,品种也可能存在不断退化的风险,各项指标都不会像最初那样完美,相信如果有全基因选育育种技术的助力,它一定会经久不衰。



    后记


    有研究认为,由于优越的种植环境和栽培条件,香稻的品质会更优,稻米中的各种氨基酸、生物碱、维生素以及很多种酶类含量丰富,同时富含多种微量元素,硒、铁和锌的含量高于普通稻米。


    这一口集美貌与智慧于一身的香米饭,你是否也爱?



    文/编辑  by  双双

    图/来源  by  pixabay,双绿源


  • 进化=被选择的基因突变

    原创文章转自:双绿源研究院(公众号),转载请联系:happyxl1209


    世界杯的传奇还在讲述,雷军和小米的故事已开始霸屏。当人们在转发或者评论这些事件的时候,大多会加上一句:新王者的诞生或新时代的来临。


    看似无关的事情,却有相似的评论,为什么?


    也许我们可以在进化论里找到线索,答案可能并不会尽如人意,但我们至少可以通过进化论来理解主导事件发展方向的关键因素(或突变基因)。


                                                            被选择的突变是系统进化的关键



    自然界生命的演变充满了各种跌宕起伏的剧情:竞争与合作,融合与入侵,相爱与厮杀,死亡与新生。万千生命与环境共舞,与同伴共生,有意无意地为自身的繁演而奋斗。生物世界里有的强大但显赫一时,是历史的过客(比如恐龙),有的弱小但生生不息,是地球上幸运的孩子(比如细菌和蚂蚁)。


    在达尔文找到物种进化的真理之前,我们曾误以为,那些留下的都是和上帝或者造物主关系处得最好的,当达尔文小心翼翼地将近百万字的《物种起源》呈现于世人面前时,我们才知,在自然选择的压力下,有关于生命的故事,大都“有迹可寻”,是随机过程中的必然事件。


    根据达尔文进化论,遗传、变异和环境三要素决定着生物的进化方向。随着科学家对基因表达调控的深入研究,进化的分子机理逐渐被揭示,现在我们知道,人体内有大约四万个基因决定着身体的生长发育、体态、性格和喜好。甚至有研究表明,人的“自由意志”都有基因作用的痕迹。


    就拿肤色这个事情来说,根据我们的日常生活经验,多晒太阳会让皮肤变黑,但是个体之间肤色的深浅更大程度受基因调控,生活在高纬度的人皮肤往往较浅,生活在热带地区的人皮肤大多很黑。研究发现,人的肤色差异是在进化的过程中由基因突变引起的。


    肤色基因有多种变异类型,在高纬度地区,携带浅肤色基因的个体在环境中更占优势,浅肤色在阳光较少的条件下,能更有效利用阳光合成维生素D,保证骨骼的正常发育。而在低纬度地区,由于阳光强烈,深色的皮肤更能抵抗紫外线带给人体的损害。


    在达尔文看来,生命史就如同一棵树,新物种如枝桠般不断从旧物种分支出来,正是由于多种不同形式的突变基因适应了不同的环境,让适应性强的个体在特定的环境下,繁殖后代的能力比同种其他较弱的个体更大,并把这种优势特征通过基因遗传给下一代,经过一代又一代的优化组合,新的形态或新的物种由此逐步演化形成。


                                                            自然如此,社会的发展亦如此

    新的出现,旧的退出,甚至是消亡,系统的进化从未停止。自然界如此,社会的发展亦是如此。有人说,生命科学是我们的一面镜子,从生命演化的逻辑里能观照到我们自己的人生,这话不假。


    以刚刚落幕的世界杯为例,在这为期32天的精彩剧集里,“爆冷”是热议的关键词,名不见经传的球队战胜曾经的冠军队,翩翩少年让足坛巨星黯然谢幕,他们仿佛横空出世,看似以弱胜强,完全满足了人们对英雄故事的心理期待。


    然而,科学事实告诉我们,生命演化的字典里从来就没有一蹴而就和一夜成名,一个生物不可能凭空就长出一对眼睛或者一对翅膀。所谓“爆冷”,不过是对达尔文自然选择论内涵的又一次丰富和延展。


    如果把这场世界杯赛事比作一个系统,那么32支球队就是这系统里的独立个体,每个个体都各有实力和特点,19岁的姆巴佩就好比他所在的法国队里的“突变基因”,新鲜的血液、敢拼的活力,惊人的速度,超强的控球能力,再加上与团队的默契配合,更能适应这残酷的竞技场,在与各种踢法的球队较量时,一路过关斩将,成为当之无愧的新王者,并将引领未来一段时间足球发展的方向:速度取胜。


    再来说说雷军和小米,在近两天刷爆朋友圈的小米创业8年纪录片(手机篇)里,雷军讲了这么一个故事,他曾经面试了一位高管推荐的人,这个人有着能把稻草卖成黄金的超强营销能力,雷军点赞了他的能力,但最终拒绝了他,原因就是价值观不符,小米不需要一个深谙尔虞我诈,欺瞒顾客的人,小米需要的是能够坦诚、厚道、把顾客当朋友的人。


    这家用互联网做手机的公司,以它健康、创新的文化基因,能够在创业维艰的赛道上胜出并完成上市,顾客至上、品质至上、超乎想像的文化是小米受到了当下市场青睐的关键,而这个“当时传统商业生态里难得的异类”——新的商业物种的成功,也必然会带动更多的创业者坚定用诚信和品质去赢得回报的信心。


    在生命科学里,单个基因的改变对生物个体的生长发育或形态不产生明显的影响,而当多个类似的变异聚集在一起时,则产生显著影响。如果有更多有着如小米一样情怀和努力的公司,那么新的商业生态环境和企业就会成为新经济的优势物种。


       双绿源要做绿色发展的新突变

    绿色发展既是国家战略也是人们对美好生活的追求,在环境受到严重污染的今天,人们对绿色健康食品的渴求特别强烈。目前市场上各色绿色产品应运而生,良莠不齐,随着绿色食品市场的不断发展和优化,真正好的绿色品牌产品必将成为“优势物种”。


    生产绿色产品的基本要求是少打农药或者不打农药,少施化肥或者完全有机种植。但是如何在绿色生产条件下获得满意的产出,是一个大问题。


    如果作物品种的免疫力差,经不住病菌和害虫的侵袭,绿色生产也只是空中楼阁。提高作物的免疫力,在不打农药的情况下,保证它们的健康生长,才是生产绿色食品的关键。


    但是,靠传统的育种方法,很难对抗病虫和优质性状进行直观的鉴定筛选,必须利用现代生物技术对影响作物抗性和品质的基因进行优化组合,才能有效提升作物的免疫力。随着功能基因组研究的深入,作物品种中大量的抗病虫基因和耐受逆境的基因被挖掘和鉴定出来,通过杂交和基因筛选方法把分布于不同品种的基因组合在一起,是培育绿色品种的关键。


    用免疫力强的作物品种生产出来的真正的绿色食品在经过市场的检验和筛选后,会成为绿色优势品牌。


    要保持优势品牌基业长青,开发品牌保护的关键措施必不可少。


    双绿源作为一家利用现代生命科技助力绿色发展的开拓者,将充分利用我国科学家在功能基因组方面的尖端研究成果,研制具有自主知识产权的高密度绿色基因芯片,高效培育免疫力强的绿色品种,同时也将利用该芯片开发品种基因指纹(即品种唯一身份证),对绿色品牌进行有效保护。



    文/编辑  by  双双

    图/来源  by  Pixabay


  • 香米里竟然藏着这些秘密


    原创文章源自:双绿源研究院(公众号),转载请联系:happyxl1209


    如果说宇航员们从太空中发回地球的照片,为我们提供了感受生命的宏大叙事视角,那么作为遗传物质的DNA双螺旋结构被精确描述与深入研究,则为我们打开一扇曲径通幽的微观世界之门。


    透过基因和基因组信息,我们发现生命的本质和奥秘,从人类自身到动植物,从一粒种子到一粒微尘中裹挟着的细菌。万物生长,万物消亡,不只是哲学家和文学家们钟爱的话题,它还是关乎生命的遗传、选择、演化、退化以及退出的重要命题。


    从今天起,双双将以一粒小小的稻种(米)为例,不定期地和大家分享那些隐藏在DNA里面的、叮咚作响的“小秘密”。



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    是自然香,还是人工香?


    一碗香喷喷的米饭,带给人们不止是味蕾和感观的甘甜回味,也许还能让挑食的孩子吃了还吵着再要一碗,能让厨房里忙活半天的人收获家人或朋友的赞誉,甚至能激发人们对幸福美好的追求。我们通常把这种在烹饪和品尝过程中,甚至是开袋后即可闻见令人敏感香气的米,称作香米。


    香米在中国古代就享有“贡米”之称,它的国际市场价格要远远高于非香米,是非香稻优质米的2-3倍,它也因其独特的香味特征成为大众对优质米的基本诉求。


    那么问题来了,香米为什么香,是自然香还是人工香?这不仅是科研人员关注的课题,更是消费者关注的焦点。


    得益于孟德尔伟大的豌豆实验,遗传学家用类似的杂交试验研究发现,真正的香稻,是从“骨子里”散发出的香味,是“天生我材必有香”,也就是说,自然香的香米必须有与生俱来的香味特征,而主导这个香味特征的物质,就是它自身含有的香味基因,就像基因决定了你我的肤色、高矮以及舌头是否能卷起来一样。


    自身的香味基因,让香稻的周身,包括叶片、内颖、外颖、根、胚、雄蕊、雌蕊、谷壳、米粒等均能散发出香味。不然,我们怎么能闻见那满园的稻香,听见那醉人的、还带着童趣的《稻香》。



    2

    8号星球的fgr小王子,一直守护着那一抹稻香


    其实,对于香稻的认知、描述和栽培,古已有之,从那些美丽的诗句中我们能够感知一二。但是,从感知和描述,到真正用生命科技的力量去“确认过眼神”,这条路一走就走了上千年。若是李白、杜甫穿越千年的风沙来到现在,会用什么诗句来表达,我们不得而知。


    光知道基因决定了稻米的香味性状还不够,好奇心让科学家们还想进一步知道,具体是什么基因让我们这么迷恋香香的稻米,这是个有趣而且又复杂的科学问题,这种好奇不亚于我们想知道居住在B-612星球的小王子更爱那只狐狸还是那朵玫瑰?


    为了探个究竟,来自国内外的科学家们从1992年就已经开始利用生命科技的手段在这方面开展了研究。我们都知道,水稻共有12对染色体,每一条染色体就像是一个巨大的星球,因为在染色体上居住着很多个基因,它们中有些有功能,有些则没有功能,这些没有功能的就被称作“垃圾基因”,科学家们就要在这一条条的染色体上找出决定了稻米香气的功能基因。


    通过不断的探索和接力验证,科学家们将决定香味的基因定位在了水稻8号染色体上,并通过一系列不断深入的精细定位手段,找到了与香味遗传紧密连锁的分子标记,从而确定了香味基因居住的大致区域。


    通过对香味基因居住区的17个基因进行一一的身份排查,来自澳大利亚Southern Cross University的Louis M. T. Bradbury和同事研究发现甜菜碱醛脱茎酶(BADH2)的不同形态与水稻是否有香味直接相关,带有野生水稻类型badh2基因的水稻没有香味,而带有突变类型badh2基因的水稻具有香味,并将badh2命名为水稻香味基因(fgr)。


    后来一系列科学试验研究证明,水稻植株中的甜菜碱醛脱氢酶(BADH2)突变后失去了催化酶活性,从而使得BADH2的作用底物2-乙酰基-1-吡咯啉(简称2AP)的代谢途径中断,香味物质2AP的不断积累,使得香稻的叶片和籽粒中产生了香味。原来,那一抹稻香,一直是8号星球的fgr小王子在为我们守护。这一基因的发现,为育种家更快地精准培育出倍受喜爱的香稻提供了基础。



    3

    当然,基因不能完全决定我爱你


    基因和环境,在生命成长的舞台中,“戏份”从来都是相爱相杀,相互影响,就像岁月从来也不曾饶过谁。除了基因,稻米香味也易受环境条件、栽培措施、加工条件、储藏条件及烹饪等影响。


    香稻种植的地域性强,受生态环境条件的影响也较大,同一香稻品种,由于产地不同,其香味会有很大的差异。就像我国东北种植的水稻,因为有得天独厚的优势,昼夜温差大,病虫害少,黑土地富含有机质。在东北生产的优质香米,在市场上更受欢迎。


    稻米香味与土壤条件及栽培措施关系也很密切,同一生态环境条件下,不同水、肥等田间栽培措施,香稻的外观、营养品质及香味存在明显差异。


    稻米的糊粉层对米饭的香味起着很大的保护作用,稻谷加工过程中研磨程度影响稻米中香味物质的含量,研磨的过于精白,稻米的香味就会减弱。


    大米储藏温度、时间和水分对米饭的香味起着重要作用。也有研究表明,稻米香气成分的存在和形成可能与大米的直链淀粉和蛋白质的网络结构有关,储藏温度过高,酶活性太强,会使得蛋白质变性,空间结构松散,蛋白质空间网络结构一旦破坏,其香气则会消失。


    最后,经过烹饪的米饭,其香味也会发生变化。主要由于在米饭蒸煮过程中,挥发性的香味物质在加热状态下挥发、分解,并且发生未知的化学反应,从而导致主要的香味成分损失,这也可以很好的解释大米闻起来香,在蒸煮过程中可以闻到米饭的香味,但在吃饭时却感觉到香味减弱甚至无法感觉到香味。


    万万没想到,一粒小小的稻米,光香气这一点,就有这么多秘密。直到今天,为了把这般好物更多地、科学地分享给消费者,科学家们正在培育优质香稻品种,带给大家真正的美味体验。


    下一期,我们接着聊。


    参考文献


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    文/原创  by  双双、李艳华(华中农业大学作物遗传育种国家重点实验室)

    文/编辑  by  双双

    图/来源  by  Baidu,Pixabay.