歷史上,人類主要依靠擴大耕地面積來滿足日益增長的糧食需求。當肥沃的土地越來越少,進一步擴大耕地面積就意味著要把貧瘠的土地變成耕地,這顯然是很難實現(xiàn)的。當時的種植業(yè)處在低谷時期,糧食作物容易遭受自然災(zāi)害的侵襲,抗倒伏能力差,經(jīng)??梢钥吹酱笃那f稼被風(fēng)雨吹打而夭折,造成產(chǎn)量極低,農(nóng)業(yè)狀況很不景氣,并且面對日益增長的人口壓力,人們的吃飯問題受到嚴峻考驗。
20世紀初,西方國家大規(guī)模投資農(nóng)業(yè)科學(xué)研究,助力農(nóng)業(yè)產(chǎn)量實現(xiàn)跨越式突破?,F(xiàn)代化種植模式及農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、化肥和農(nóng)藥的使用加速了產(chǎn)量提高的進程??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn),矮稈小麥比正常小麥莖短且較粗,具有抗倒伏的先天優(yōu)勢,而且穗大高產(chǎn)。在對它們深入研究后,科學(xué)家找到了導(dǎo)致其矮生性的根本原因,即基因的矮化性。20世紀50年代,人們開始應(yīng)用矮化基因,這給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了第一次“綠色革命”。這次“綠色革命”的主要目標就是把水稻的高稈變矮稈。很多國家開始利用矮化基因來培育和推廣矮稈抗倒伏的高產(chǎn)水稻、小麥、玉米等新品種,將具有矮化基因的品種和抗病品種進行雜交,獲得了很多矮稈作物。很多國家獲得了穩(wěn)定的食物供應(yīng),消除了饑餓的威脅,大大緩解了世界糧食危機。雜交水稻就是第一次“綠色革命”時期的杰出代表。
在水稻中發(fā)現(xiàn)的矮化基因有100多個,其中具有代表性的便是sd1基因。該基因通過抑制赤霉素的合成來抑制水稻節(jié)間的伸長,并且可促進穗數(shù)、結(jié)實率的提高,從而使矮稈類型的產(chǎn)量高于高稈類型。多數(shù)水稻的株高都是由1~3對矮稈主效基因控制的。在發(fā)現(xiàn)了這些矮化基因之后,科學(xué)家就將它們與其他品種的水稻雜交,來獲取其他優(yōu)良性狀。
除了水稻的矮化基因外,小麥中控制矮稈性狀的基因為Rth基因家族,并且這個家族的相關(guān)基因已達33個,研究最廣的包括Rth1、Rth2、Rth3、Rth8、Rth10等。
矮化育種成為植物育種的一個發(fā)展趨勢。一般矮化植物株型緊湊,抗倒伏,在生產(chǎn)上便于管理,豐產(chǎn)性好,相關(guān)育種工作不僅在大田作物中進行,在果樹、牧草中也有研究。