自留种困局

这里所说的杂交种子不是随便拿两个不同品种杂交一下就行了，而是必须事先单独培养两种特殊的近交系品种，然后再让它们杂交，产生的第一代种子具备产量高、抗逆性强和适应性广等优点，这就是大家熟悉的“杂种优势”。

关于杂种优势的背后原因目前还有一些争议，但大部分科学家都认为这和杂交种的基因型有关。如果这个杂交品种通过自交而产生了第二代种子，就会因为基因重组而失去杂种优势，这就是为什么农民无法自行留种的真正原因。

有没有办法让第二代杂交种子依然维持原有的基因型呢？答案是肯定的，这就是无融合生殖（Apomixis）。顾名思义，无融合生殖指的是不发生雌雄配子基因融合的一种无性生殖方式，如果发生在雌性身上的话，可以称之为“孤雌生殖”（Parthenogenesis）。这种生殖方式通常只发生在植物和低等动物身上，《圣经》里所说的“圣灵感孕”（Virgin Birth）只是一种传说而已。

最早发现无融合生殖现象的是伦敦皇家植物园的第一任园长约翰·史密斯（John Smith），他于1839年向伦敦林奈学会递交了一篇论文，首次提到了这一现象。之后科学家们陆续发现超过400种植物具备这一能力，只可惜没有任何一种主粮作物天生具备无融合生殖的能力。

基因操作技术成熟后，科学家们终于找到了诱导农作物发生无融合生殖的方法。简单地说，这种方法需要先用基因编辑技术将3个负责减数分裂的基因敲除掉，强迫植物通过正常的有丝分裂来产生配子，然后再把一个名为“婴儿潮”（Baby Boom，BBM）的基因转入该农作物，使这个没有经过减数分裂的配子也能生成胚胎。

这两个步骤本身都不难实现，但因为第二个步骤涉及转基因技术，在很多国家没法使用，所以科学家们又用了很多年才找到了一种替代方法，绕开了转基因禁令。

最早发现这个替代方法的是美国加州大学戴维斯分校（UC Davis）的几位科学家，他们成功地将此法应用到水稻上，相关论文发表在2018年12月12日出版的《自然》（Nature）杂志上。但是，用他们的方法生产的第二代水稻种子只有30%可用，这显然是不行的。于是这个团队改进了自己的技术，将这一比例提高到95%以上，相关论文发表在2022年12月27日出版的《自然·通讯》（Nature Communications）杂志上。

值得一提的是，中国水稻研究所的王克剑博士也成功地在杂交水稻上实现了无融合生殖，相关论文发表在2019年1月4日出版的《自然·生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上。

来自全世界的很多实验室正在紧锣密鼓地攻关，试图将无融合生殖技术应用到水稻、玉米、高粱、豇豆和西红柿等农作物上。但根据专家估计，这项技术至少还需5～10年才能真正实现商业化。各大种子公司都非常支持该技术的研发，因为这将大大降低杂交种子的生产成本，缩短新品种的推出时间。这些公司相信，他们只需向大农场卖种子就可以盈利了，而那些买不起种子的普通农户则从此可以自行留种，大家皆大欢喜。 转基因