近日，由中國工程院院士萬建民領(lǐng)銜的中國農(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)科研團隊合作，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理，同時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時在《CELL（細胞）》發(fā)表。
作物雜種優(yōu)勢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亞種，我國南方多種植秈稻，北方多種植粳稻。秈稻有比較好的耐熱性，同時抗病抗蟲，粳稻有比較好的耐寒性，同時也有比較好的品質(zhì)等等。上世紀七十年代以來，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，實現(xiàn)了水稻大幅增產(chǎn)，帶來第二次“綠色革命”，為我國乃至世界糧食安全做出了突出貢獻。
秈稻（廣陸矮4號）和粳稻（臺中65）雜交F1表現(xiàn)出嚴重的雜種不育現(xiàn)象，嚴重限制了秈稻和粳稻雜種優(yōu)勢的利用（中國農(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雜交稻，專家預(yù)測，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優(yōu)勢一直受到育種家的關(guān)注。然而，秈稻和粳稻之間存在嚴重的生殖隔離，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理，實現(xiàn)了該領(lǐng)域里程碑式的突破。利用該研究的發(fā)現(xiàn)，可以通過分子標記輔助選擇等手段規(guī)避花粉敗育問題，從而推進水稻亞種間超強優(yōu)勢利用和高產(chǎn)品種的培育。此外，研究發(fā)現(xiàn)還將大大縮短育種時間，提高育種效率。
農(nóng)業(yè)農(nóng)村部黨組成員、中國農(nóng)科院院長吳孔明指出，在理論上明確秈稻和粳稻亞種之間的生殖隔離的機理，對新一代秈稻粳稻雜交優(yōu)勢的利用，包括利用秈稻粳稻雜交進行品質(zhì)改良都有非常大的意義。不光對于水稻，其實對其他作物的雜種優(yōu)勢的理論都有非常重大的意義。
中國科學(xué)院院士劉耀光評價該研究稱，“可以說秈粳雜種不育的障礙在若干年內(nèi)就會得到解決，這是我的一個比較樂觀的看法，以后我們的雜交稻的產(chǎn)量會得到更進一步的提高。”
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