图片来源Science

撰文 | 何东明

责编 | 叶水送

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地球已激增至上百亿人口，如何解决这庞大人口的温饱问题？是我们当前要解决的人类迫在眉睫的巨大挑战。

近日，《自然·生物技术》刊发了一篇综述，分析了如何通过多种技术实现作物的高效低成本的快速育种（speed breeding）以提高产量改进品质， 显示了科技的强大力量。

绘图来自程莉

人类作物培育的发展史，图片截自自然生物技术

在人类漫长的发展过程中，通过驯化与杂交、授粉、嫁接等手段，获得了水稻、小麦、玉米等主粮作物，人类对天然优良性状进行简单的反复多代留选，获得一些有高产等性状的品系，不过这些都是靠天吃饭，随着人类对作物生长规律的科学知识累积与技术进步，如大棚种植、分子克隆、基因工程，再到高通量测序、基因编辑等许多技术，使高产优质作物（高产、抗虫害、抗盐碱逆性、高营养等）的选育，进入了一个全新的快速发展阶段。

快速育种有广阔的发展前景。通过提供良好的生长环境（人工关照、温湿度等），加速光合作用和开花进程，且提早收获种子以缩短培育时间。与传统选育相比，快速育种可广泛应用于多个不同品种，且可显著降低成本（如不需大面积的室外试验田）。结合经典的杂交，现代高通量分子标记、表型分类、基因编辑等技术，快速育种可显著加快优质性状的交叉与组合。

基因编辑技术显著加速作物育种，图片截自自然生物技术

2017年，美国冷泉港实验室的科学家就通过结合多种技术，快速培育出高产好味道的番茄新品种。通过快速育种，加快谷物休眠基因的集聚以产生高蛋白的小麦粒，研发出第一个春小麦品种DS Faraday。除此之外，经典的抗棉铃虫转基因棉花等经济作物的培育可显著减少农药使用，半矮化（基因SD1）育种的水稻掀起的第一次绿色革命带来全球水稻小麦产量翻一番。

种植转基因玉米能大大减少杀虫剂的使用量，图片来源Science

科技一直在不断推动社会发展，而如今的全基因组选育、精准基因编辑技术能快速培育更多的高抗逆性、高产、高品质的优良作物，为人类解决粮食安全问题提供了强有力的支持。

参考资料

Breeding crops to feed 10 billion, Nature Biotechnology. https://doi.org/10.1038/s41587-019-0152-9.

作物驯化一万年：从驯化、转基因到分子设计育种-深度-知识分子 http://www.zhishifenzi.com/depth/depth/4955.html