杂交植物品种何以应对食品安全和气候变化挑战

玉米是一种重要的全球性农作物，使用玉米杂交种已不罕见。第一个玉米杂交种的应用可以追溯到1930年。但小麦、木薯等主粮作物却至今还没有。目前，研究人员首次综合分析了影响育种公司开发杂交品种的所有因素。这些因素有些是生物学方面的挑战，但往往还有经济方面的因素。

著名学术期刊《自然植物》发表了这项非常特别的研究。这篇文章是瓦赫宁根大学及研究中心与杂交番茄育种公司Solynta的研究人员联合发表的。文章第一作者Emily ter Steeg是一名发展经济学的博士研究生，这是她的首篇学术文章，竟能在《自然》上发表！

生成自交系

什么是杂交种？“它是两个完美互补亲本的后代。杂交种结合了父母本最优的品质。”Emily ter Steeg说。”但是为了生成合适的亲本，我们必须要确保它们在遗传上尽量一致（纯合）。我们可以通过亲本与它们自己交配来达到这个目的——这一过程被称为自交或近交。“开发强大的亲本需要花很多时间和资金，所以育种公司需要确信这是一项有回报的投资”。

开发亲本的过程有许多困难需要克服。首先，生物学上必须有产生纯合子亲本的可能性。自花授粉植物是理想的选择，然而，自花授粉却意味着植株间的杂交比较困难。而且，有些作物含有多套染色体，这就使得亲本自交系的产生更加困难，或几乎不可能。

以田间种植的马铃薯为例，马铃薯有4套携带遗传物质的染色体，因此鲜少有人尝试去建立马铃薯自交系。这使得马铃薯的育种变得非常困难，也是我们之所以仍然在用Bintje和Russet Burbank等古老品种的原因。

但我们正在不断取得进展。自然中存在一些不进行自交只含有一套基因的二倍体马铃薯。最近Solynta和瓦大的科学家们采用沉默基因成功地避开了这一障碍。由此为通过杂交种子，而非块茎生长马铃薯的路径清除了障碍。

经济驱动

“对小麦而言，则需要考虑另一个问题。小麦一次授粉产生的种子数量相对较少。因此，杂交种的附加值是有限的，而且市场也是分散化的。这也是育种公司认为开发杂交小麦还不具有成本效益的原因。”Ter Steeg 解释说。

科学家们研究了培育杂交种的经济驱动力。一方面是培育过程的成本，另一方面是预期的收益，二者都很重要。“对育种者而言，大型市场或高附加值的市场更有利可图，这也解释了为什么市场上有很多全球主粮作物和重要蔬菜作物的杂交品种，却鲜少看到本地化的小作物杂交种。同时，产品的市场价格决定了种植者是否愿意在种子上投资。因此种植者的市场价决定了种子价格及育种者的收益。”

共同努力

为了应对全球食品安全和气候变化，我们迫切地需要高产、强壮的作物。“但是在一些关乎食品保障的包括木薯、甘蔗、红薯，和一些传统的叶菜和水果在内的主要作物育种方面，仍进展缓慢。如果我们想改善并保障贫困国家的人们能获取营养丰富的食物，在经济利益较差的作物上取得研究进展势在必行，”Ter Steeg说。

文章的作者建议，在育种公司无法立即看到商业利益的情况下，应建立一种“公私合作的模式”。荷兰国家级项目Topsectorenonderzoek（支柱行业研究）及其前身Technological Top Institute Green Genetics（绿色遗传顶级技术研究中心）就是这一模式的代表。例如，育种公司可获得很多辣椒和番茄等作物的基因型（半成品）进行抗病品种的开发。”