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突破!日本NTT开发出全球首个同时杂交四种水稻品种的新型育种技术

2026-08-24 16:59870

近日,日本NTT株式会社与东京都立大学冈本隆教授团队宣布,开发出全球首个同时杂交四种水稻品种的新型育种技术。该技术利用植物体外受精(IVF)系统,将4个不同水稻品种的遗传物质在一次育种过程中进行融合,并成功培育出携带四个亲本基因组的四倍体水稻新品系。


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研究成果于2026年8月20日发表在英国植物科学期刊《New Phytologist》上。


NTT表示,这项技术有望突破传统杂交育种的限制,将多个品种的优良性状进行一次性组合,为培育高产、优质、抗逆以及低投入农业品种提供新的技术路径。传统育种瓶颈:一次杂交通常只能连接两个亲本长期以来,杂交育种一直是作物改良的重要方式。通过两个亲本杂交,育种家可以将不同品种的优势性状进行组合,例如高产、抗病、优质等。传统杂交存在一个明显限制:一次杂交通常只能整合两个亲本的遗传资源。如果希望进一步加入第三个、第四个亲本的优良基因,育种人员往往需要经过多轮杂交和回交,不仅周期长,而且容易丢失目标性状。另一方面,多倍体育种虽然能够增加植物基因组数量,带来果实增大、抗逆性增强等优势,传统化学诱导多倍化通常只能复制单一品种的基因组,无法有效融合多个亲本的遗传优势。因此,如何同时实现″多亲本融合″和″基因组加倍″,一直是植物育种领域的重要挑战。


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传统育种方法概述:杂交和多倍化


此次NTT与东京都立大学团队开发的新技术,将体外受精技术应用于多亲本杂交。研究人员首先从4个水稻品种中分别分离出卵细胞和精子细胞,包括:日本晴(粳稻),台中65(粳稻),卡萨拉特(籼稻),IR26(籼稻),随后,通过人工控制配子融合,使来自4个品种的遗传物质同时进入同一个受精卵。经过培养和再生,研究团队获得了一种新的四倍体水稻材料,并将其命名为″Quad″。


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多品种杂交技术育种过程


基因组分析显示,Quad植株同时保留了4个亲本品种的遗传信息,而且来自不同亲本的基因组比例基本均衡。这意味着,育种家过去需要多年完成的多亲本组合,在理论上可以通过一次育种过程实现。


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利用体外受精法生成四倍体四亲本水稻杂交种(Quad)


除了实现基因融合,研究团队还对Quad的农艺性状进行了评价。结果显示:Quad植株生长旺盛;株高和旗叶长度达到或超过部分亲本;稻米种子长度、宽度和厚度均优于4个亲本;10粒糙米重量约为4个亲本平均值的1.7倍。相比传统两个亲本杂交形成的四倍体水稻,Quad表现出了更加明显的优势。此外,研究人员还发现,Quad出现了亲本中未观察到的新性状,例如红色芒刺。这表明,当多个遗传背景不同的基因组被组合到同一植株中时,可能产生新的遗传变异,为培育突破性新品种提供新的机会。


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四个亲本水稻品种与 Quad 的农艺性状比较


NTT团队进一步提出了″多亲本杂交体(multiparental hybrid)″这一新概念。过去,现代作物育种主要围绕两个亲本展开:A品种 × B品种 → 新组合,而未来,多亲本育种可能实现:A品种 × B品种 × C品种 × D品种 → 新型超级组合。


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多亲本杂交体的定义


这种模式能够同时聚合更多来源的优良基因,例如:高产基因;抗病基因;抗逆基因;营养品质基因。对于复杂性状改良而言,多亲本策略可能成为下一代育种技术的重要方向。


NTT表示,下一步将继续评估Quad材料在产量、环境胁迫耐受性以及品质方面的表现,并探索该技术向其他作物扩展的可能。由于水稻、小麦、玉米等主要粮食作物已经建立了相关体外培养体系,因此该技术未来有望推广到更多作物。如果进一步结合基因组选择、人工智能育种以及精准表型技术,多亲本杂交技术可能成为未来智能育种体系的重要组成部分。


行业分析师认为:从″两个亲本组合″到″四个甚至更多亲本融合″,NTT此次突破的意义,不只是创造了一种新的水稻材料,更是在探索一种新的育种逻辑:让作物育种从经验组合走向精准设计。


来源: 智种网NOVOSEED


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