不育变可育中国科学家通过基因编辑恢复矮败小麦育性

不育系的发现和利用，极大地推进了杂交育种和杂种优势利用育种的进程，特别是在水稻育种中杂种优势明显，发挥了巨大的作用，上世纪，袁隆平培育了三系杂交水稻，通常提高了稻产量20%，最初发现了不育系水稻材料，

除了自花授粉的小麦、水稻、大豆等作物外，玉米育种等异花授粉作物中不育系也被广泛利用，叶兴国表示“主要是省去人工脱雄的工作，没有不育系的话育种需要人工脱雄，这个工序非常繁杂，同时完全的脱雄。

矮败小麦，我国特别有质量资源

小麦育种中，不育系材料主要用于通常的杂交育种，叶兴国解释说“不育系可以省去脱雄工序，像异花授粉作物一样开放接收其他品种的花粉，进行轮回选择，扩大了变异范围和选择范围。”

太谷核不育小麦和矮败小麦是中国特有的品质资源，在小麦育种中应用极为广泛。其中太谷核不育小麦是20世纪70年代科学家偶然在田间发现的，矮败小麦是一系列不同遗传背景的矮棒，是自身雄性不育(无花药)的小麦材料。

过去几十年来，中国科学家利用矮败小麦和太谷核不育小麦进行轮回选择育种，已培育出许多优良小麦品种。

但是，在育种过程中，科学家们发现，矮败小麦与高茎小麦杂交后，下一代一半的植株依然是矮败小麦，表现为矮茎、不育，需要继续授粉。另一半植株的育性恢复，表明高茎、可育。叶兴国解释说“在可培育的一半植株中，如果发现性状好的个体，就可以选育成优良的新品种。”因为可以培育，所以可以直接成为种子。问题是，如果在不育的一半菌株中发现性状好的东西怎么办？正常情况下，它依然是不育材料，不能作为新品种培育”。

右侧是分离的可育株，在左侧的矮败小麦授粉后，在杂交后代中总是分离出一半的矮败小麦(左，不能用于育种选择)和高茎可育小麦(右，可以用于育种选择)。中国农业科学院供图

新技术使不育成为可能

从80年代中期到90年代末期，科学家们通过细胞遗传学技术和回交育种技术，控制太谷核不育小麦的不育基因，培育出标记太谷核不育株的矮败小麦。

叶兴国说“在前人的研究中，发现其不育性受小麦4DS染色体上的显性基因Ms2控制，2017年克隆了Ms2基因。因此，研究小组在上述工作的基础上，利用基因编辑技术和基因转换技术，对Ms2基因进行性修饰。研究结果表明，优良的矮败小麦、粗可以彻底恢复。

谷核不育小麦、具有Ms2基因的小黑麦和硬粒小麦等不育材料的育成性”。

这意味着，如果矮败小麦与其他高茎小麦杂交，后代中不育的一半出现性状好的不育群，就可以通过遗传操作技术培育不育，从中直接培育优良品种。