近日，由中國(guó)工程院院士萬建民領(lǐng)銜的中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)合作，解開了水稻生殖隔離之謎，成功克隆了控制生殖隔離的關(guān)鍵基因并闡明了分子機(jī)理，同時(shí)揭示了基因的演化規(guī)律以及其在不同水稻種質(zhì)資源之間的分布。該研究為利用亞種間雜種優(yōu)勢(shì)培育高產(chǎn)品種提供了理論和技術(shù)支撐。相關(guān)成果于7月26日23時(shí)在《CELL（細(xì)胞）》發(fā)表。
作物雜種優(yōu)勢(shì)利用是大幅提高糧食產(chǎn)量的重要途徑。水稻分秈稻和粳稻兩個(gè)亞種，我國(guó)南方多種植秈稻，北方多種植粳稻。秈稻有比較好的耐熱性，同時(shí)抗病抗蟲，粳稻有比較好的耐寒性，同時(shí)也有比較好的品質(zhì)等等。上世紀(jì)七十年代以來，袁隆平先生研發(fā)的雜交水稻主要是利用秈稻亞種內(nèi)的雜種優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了水稻大幅增產(chǎn)，帶來第二次“綠色革命”，為我國(guó)乃至世界糧食安全做出了突出貢獻(xiàn)。
秈稻（廣陸矮4號(hào)）和粳稻（臺(tái)中65）雜交F1表現(xiàn)出嚴(yán)重的雜種不育現(xiàn)象，嚴(yán)重限制了秈稻和粳稻雜種優(yōu)勢(shì)的利用（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所供圖）
如果秈稻和粳稻亞種間能育成超級(jí)雜交稻，專家預(yù)測(cè)，可以比現(xiàn)有雜交水稻增產(chǎn)15%以上，因此如何利用亞種間的超強(qiáng)優(yōu)勢(shì)一直受到育種家的關(guān)注。然而，秈稻和粳稻之間存在嚴(yán)重的生殖隔離，其雜交種常表現(xiàn)出雜種不育現(xiàn)象，是阻礙雜種優(yōu)勢(shì)利用的最大障礙之一。
此次研究首次從分子層面闡明了水稻雜種不育的機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了該領(lǐng)域里程碑式的突破。利用該研究的發(fā)現(xiàn)，可以通過分子標(biāo)記輔助選擇等手段規(guī)避花粉敗育問題，從而推進(jìn)水稻亞種間超強(qiáng)優(yōu)勢(shì)利用和高產(chǎn)品種的培育。此外，研究發(fā)現(xiàn)還將大大縮短育種時(shí)間，提高育種效率。
農(nóng)業(yè)農(nóng)村部黨組成員、中國(guó)農(nóng)科院院長(zhǎng)吳孔明指出，在理論上明確秈稻和粳稻亞種之間的生殖隔離的機(jī)理，對(duì)新一代秈稻粳稻雜交優(yōu)勢(shì)的利用，包括利用秈稻粳稻雜交進(jìn)行品質(zhì)改良都有非常大的意義。不光對(duì)于水稻，其實(shí)對(duì)其他作物的雜種優(yōu)勢(shì)的理論都有非常重大的意義。
中國(guó)科學(xué)院院士劉耀光評(píng)價(jià)該研究稱，“可以說秈粳雜種不育的障礙在若干年內(nèi)就會(huì)得到解決，這是我的一個(gè)比較樂觀的看法，以后我們的雜交稻的產(chǎn)量會(huì)得到更進(jìn)一步的提高。”
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