水稻新種遇熱不育 避免自花授粉
浸大培植品種確保種子純度 有利雜交水稻製種全面機械化
過去數十年，在「雜交水稻之父」袁隆平啟導下，科學家運用雄性不育基因開發雜交水稻製種的技術，並在中國以至全世界廣泛應用，令水稻產量大幅提升。香港浸會大學領導的研究團隊近日在相關基礎上，透過探索及分析一個水稻品種的自然基因突變TFS1，成功培植出對溫度敏感的「雌性不育」水稻，能夠避免水稻出現自花授粉的情況，以確保種子的純度，可望為雜交水稻製種全面機械化創造條件，降低運作成本，為穩定糧食供應作貢獻。◆香港文匯報記者 高鈺
遠親雜交的植物可令基因組合出現雜合性，有助其優生茁壯，然而在自然界的水稻通常是自花授粉繁殖。隨着雜交水稻技術的出現，科學家運用雄性不育基因開發雜交水稻製種，利用「雄性不育系」的水稻品種作花粉受體，而育性正常的「恢復系」水稻品種則作為花粉供體，栽種於「雄性不育系」水稻旁，以傳播花粉進行雜交，幫助提高水稻產量。
不過，在此方法下，「恢復系」水稻同樣會透過自花授粉結出種子，因此在使用機器收割前，須先以人手移除「恢復系」的自交種子，以免與雜交種子混合，令收割成本上升。
相關基因突變不會令水稻生長異常
因應有關情況，浸大生物系講座教授張建華帶領包括內地、美國及日本科學家組成的團隊，經過近十年研究，在水稻田種植過程中發現「自發性溫敏雌性不育1（TFS1）」基因突變，在正常或高溫下（即高於25°C），該基因突變會令水稻呈現雌性不育，而在低溫（即23°C）下則恢復部分育性，有關基因突變亦不會令水稻生長異常，並同樣能產生雄性育性正常的健康花粉。
團隊運用基因克隆（gene cloning）及分子技術進行一系列基因分析，發現該雌性不育基因突變，是由一個出現在基因區域AGO7的點突變所產生，負責控制花粉管進入胚囊，但在正常或高溫下，TFS1基因突變會令調控機制失效，因而無法完成雙受精過程。
收成比例與目前相若
由於雌性不育的水稻不會產生自花授粉的種子，配合現有的雜交水稻方法，成為最理想的負責提供花粉的「恢復系」水稻。
團隊在香港及湖南進行實驗，透過基因滲入及基因編輯方法，把TFS1突變基因導入三個水稻品種，培植出溫敏雌性不育種質的水稻，用作提供花粉的「恢復系」，並按傳統雜交製種的做法種植於「雄性不育系」旁，成功獲得三至四成的雜交種子收成比例，與現有比例相若，卻無須於收割雜交種子前移除「恢復系」。
有關成果早前已刊登在尖端國際科學期刊《Cell Research》。
張建華表示，現時雜交水稻製種在農業生產上仍然是人力成本高昂的技術，但如成功引入雌性不育的水稻提供花粉，能避免產生自花授粉的種子，屆時雜交水稻的父系及母系能一起種植及使用機械收割，無須擔心種子的純度，可望推動全面機械化並降低成本，可見其研究成果擁有龐大商用潛力。
他認為，未來應投放更多努力進行大規模的種植實驗，以改善雌性不育與雄性不育兩系之間的繁殖效率，爭取獲得最高的水稻收成。
