一個國際團隊成功地透過種子繁殖了一種商業雜交水稻品種，效率高達95%。這可以降低雜交水稻種子的成本，使世界各地的低收入農民可以獲得高產、抗病的水稻品種。

Imtiyaz Khanday和Venkatesan Sundaresan在加州大學戴維斯分校的溫室裡與克隆水稻植株合影。他們的工作在無雜交育種方面取得了突破，以無性系種子繁殖了一個雜交水稻品種。

作物植物的第一代雜交種通常表現出比親本品系更高的效能，這種現象被稱為雜交活力。但是，如果雜交後代繁殖到第二代，這種情況就不會持續。因此，當農民想要使用高效能的雜交植物品種時，他們需要在每個季節購買新的種子。

水稻是世界上一半人口的主要作物，雜交育種的成本相對較高，產量可提高約10%。加州大學戴維斯分校植物科學系名譽兼職教授Gurdev Khush說，這意味著世界上許多農民還沒有享受到雜交水稻的好處。Khush從1967年開始在國際水稻研究所工作，直到2002年退休到加州大學戴維斯分校，他領導了創造新的高產水稻品種的努力，並因此在1996年獲得了世界糧食獎。

解決這個問題的一個辦法是將雜交繁殖成無性系，無需進一步繁殖就能一代又一代保持相同。許多野生植物可以產生自己的克隆種子，這個過程被稱為單性生殖（apomixis）。

Khush說：“一旦你有了雜交品種，如果你能誘導單性生殖，那麼你就可以每年種植它。”

然而，將單性生殖移植到主要作物上已被證明很難實現。

克隆雜交種子的一步

2019年，加州大學戴維斯分校植物生物學和植物科學系的Venkatesan Sundaresan教授和助理教授Imtiyaz Khanday領導的團隊在水稻植株中實現了無雜交，約30%的種子是單性克隆的。

Sundaresan、Khanday和法國、德國和迦納的同事們現在已經利用一種商業雜交水稻品種實現了95%的克隆效率，並表明這一過程可以持續至少三代。

這個過程包括修改三個叫做MiMe的基因，它們會導致植物從減數分裂（植物用來形成卵細胞的過程）切換到有絲分裂（細胞分裂成自己的兩個副本）。另一種基因修飾誘導無雜交，其結果是一顆種子可以長成與母體基因完全相同的植物。

Khush說，這種方法可以讓種子公司更快、更大規模地生產雜交種子，還可以為農民提供種子，讓他們可以在不同季節儲存和重新種植。

Sundaresan說：“30多年來，農作物的無雜交育種一直是全球研究的目標，因為它可以讓每個人都能獲得雜交種子生產。由此帶來的產量增長有助於滿足全球不斷增長的人口需求，而不必將土地、水和化肥的使用增加到不可持續的水平。”

Sundaresan說，研究結果可以應用於其他糧食作物。特別是，水稻是包括玉米和小麥在內的其他穀類作物的遺傳模式，這兩種作物共同構成了世界的主要糧食。

Khush回憶說，他在1994年組織了一次關於水稻育種無雜交的會議。2002年，當他回到加州大學戴維斯分校時，他把一份會議記錄副本交給了桑德拉桑。

“這是一個漫長的專案，”他說。

參考文獻

High-frequency synthetic apomixis in hybrid rice