杂交育种重大突破！朱培坤和他发明的植物染色

作者：张馨予

2022年4月，习近平总书记在海南考察时指出：“中国人的饭碗要牢牢端在自己手中，就必须把种子牢牢攥在自己手里。”他还特别强调，要围绕保障粮食安全和重要农产品供给集中攻关，实现种业科技自立自强、种源自主可控，用中国种子保障中国粮食安全。

深圳市百绿生物染色体杂交研究所所长朱培坤教授独创的植物染色体杂交技术，正是着眼于创造优质高产的粮食新品种、新种质，其发明堪称人类农业和种业的发展史上的重大突破。

▲ 朱培坤教授在田间进行实验作业　　

今年，农业部已明确将染色体杂交与花粉授粉、嫁接等并列定为植物杂交育种的重要技术手段，而此前朱教授通过应用染色体杂交技术创造出的九个粮油新品种也早已获得农业部颁发的新品种证书。多年来，通过该技术已创造出了九个粮油植物新品种。这意味着，中国人获得的杂交染色体植物豌豆-玉米新品种经过多年测定和分析，最终获得了国家的认可。同时这也表明中国率先获得了纲间杂交植物具有生物功能的杂交染色体及其相关基因。

什么是植物染色体杂交

传说中国古代农业的鼻祖“神农氏”，发现五谷不仅可以充饥，还能让人身体强健，获得更长久的生命，于是他就教人们种植五谷。但五谷之间一直是无法杂交的，千万年来，在朱培坤的发明技术以前稻是稻，黍是黍。

随着人类文明的不断发展，人类对粮食的需求越来越大，科学家们一直致力于研究高等植物的创新以获得更高产量和更高质量的农作物。

花粉授粉是人类最早也是最普遍使用的植物杂交技术。另外，嫁接技术也是目前世界广泛流行的一种改良植物品种的手段，中国早在几千年前就开始使用嫁接技术，唐代《种树学》、宋代《桔录》中就有记载。改良植物的方法还有很多，例如原生质体融合进行的体细胞杂交、争论不休的转基因等。

朱培坤多年来致力于研究不受种属亲缘关系局限的杂交技术，即植物染色体杂交技术。

那么究竟什么是染色体杂交呢？

生物物种包括七个主要分类级别：界、门、纲、目、科、属、种。简单来说，界有植物界、动物界等，门有被子植物门、裸子植物门等；纲有单子叶植物纲、双子叶植物纲等。总之，等级越高说明生物亲缘关系越远。而染色体杂交能够打破纲间、门间甚至界间杂交的障碍，从而实现远缘杂交的无种属局限。

杂交育种重大突破！朱培坤和他发明的植物染色

植物染色体杂交技术是指：在一定的条件下，将外源的异源的染色体及其片段导入受体植物的细胞，两种不同的染色质DNA因重组而发生杂交，从而在受体细胞中形成杂交染色体，这样就形成具有杂交染色体的新型细胞，通过对这种杂交染色体细胞的分化和培育，从而获得具有杂交染色体的新类型杂交植物。例如把海洋滩涂植物大米草的染色体和水稻细胞内的染色体进行杂交，就可培育出直接能在盐碱地种植的水稻；把含油量高的植物和高产但含油量不高的植物进行杂交，就可获得高产的含油量丰富的新品种例如亚麻一玉米。目前，朱培坤的豌豆—玉米、亚麻—玉米、紫苏—水稻等粮油杂交新品种，均已被国家农业部授予了植物新品种证书。

杂交育种重大突破！朱培坤和他发明的植物染色

创造人类所需的新类型植物

朱培坤曾在复旦大学任教、从事科研8年多，在美国明尼苏达大学做过访问学者，担任过美国阿拉斯加大学特邀专家以及美国多家生物技术公司的资深科学家，1999年成为香港科技大学生物学系客座研究教授。

作为高等植物无种属局限杂交的探索者，朱培坤是植物染色体杂交技术的发明人，植物染色体杂交理论的奠基者。通过理论研究，他认为在一定的条件下，外源的不同种属的染色体及其片段可以导入适当的植物受体细胞，从而和受体细胞里的染色体进行染色质杂交，形成新型的杂交染色体。这种杂交染色体携带着三种基因：受体的基因、供体的基因、杂交的基因；只要这些基因进行稳定的表达，就能人工创造出不同的品种或亚种甚至物种。

实际上，朱培坤的研究也经历过漫长而艰苦的过程。20世纪70年代末，上海爆发青菜病毒病，朱培坤将大蒜和青菜两个“非亲非故”的不同纲的物种进行杂交，使青菜散发出大蒜的气味，从而让青菜病毒病的传播媒介蚜虫闻而却步。

2011年，他出版了《高等植物染色体杂交》，将高等植物染色体杂交的理论和成果系统化，该书获得华东地区科技图书一等奖。