一个国际团队成功地通过种子繁殖了一种商业杂交水稻品种，效率高达95%。这可以降低杂交水稻种子的成本，使世界各地的低收入农民可以获得高产、抗病的水稻品种。

作物植物的第一代杂交种通常表现出比亲本品系更高的性能，这种现象被称为杂交活力。但是，如果杂交后代繁殖到第二代，这种情况就不会持续。因此，当农民想要使用高性能的杂交植物品种时，他们需要在每个季节购买新的种子。

水稻是世界上一半人口的主要作物，杂交育种的成本相对较高，产量可提高约10%。加州大学戴维斯分校植物科学系名誉兼职教授Gurdev Khush说，这意味着世界上许多农民还没有享受到杂交水稻的好处。Khush从1967年开始在国际水稻研究所工作，直到2002年退休到加州大学戴维斯分校，他领导了创造新的高产水稻品种的努力，并因此在1996年获得了世界粮食奖。

解决这个问题的一个办法是将杂交繁殖成无性系，无需进一步繁殖就能一代又一代保持相同。许多野生植物可以产生自己的克隆种子，这个过程被称为单性生殖（apomixis）。

Khush说:“一旦你有了杂交品种，如果你能诱导单性生殖，那么你就可以每年种植它。”

然而，将单性生殖移植到主要作物上已被证明很难实现。

克隆杂交种子的一步

2019年，加州大学戴维斯分校植物生物学和植物科学系的Venkatesan Sundaresan教授和助理教授Imtiyaz Khanday领导的团队在水稻植株中实现了无杂交，约30%的种子是单性克隆的。

Sundaresan、Khanday和法国、德国和加纳的同事们现在已经利用一种商业杂交水稻品种实现了95%的克隆效率，并表明这一过程可以持续至少三代。

这个过程包括修改三个叫做MiMe的基因，它们会导致植物从减数分裂(植物用来形成卵细胞的过程)切换到有丝分裂(细胞分裂成自己的两个副本)。另一种基因修饰诱导无杂交，其结果是一颗种子可以长成与母体基因完全相同的植物。

Khush说，这种方法可以让种子公司更快、更大规模地生产杂交种子，还可以为农民提供种子，让他们可以在不同季节保存和重新种植。

Sundaresan说:“30多年来，农作物的无杂交育种一直是全球研究的目标，因为它可以让每个人都能获得杂交种子生产。由此带来的产量增长有助于满足全球不断增长的人口需求，而不必将土地、水和化肥的使用增加到不可持续的水平。”

Sundaresan说，研究结果可以应用于其他粮食作物。特别是，水稻是包括玉米和小麦在内的其他谷类作物的遗传模式，这两种作物共同构成了世界的主要粮食。

Khush回忆说，他在1994年组织了一次关于水稻育种无杂交的会议。2002年，当他回到加州大学戴维斯分校时，他把一份会议记录副本交给了桑德拉桑。

“这是一个漫长的项目，”他说。

High-frequency synthetic apomixis in hybrid rice