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中国科学家破解水稻生殖隔离之谜,有望实现 15% 以上增产

2023/7/27 16:08:12 来源:IT之家 作者:江程(实习) 责编:江程

IT之家 7 月 27 日消息,中国工程院院士万建民领衔的中国农业科学院作物科学研究所和南京农业大学的科研团队今日宣布,经过 13 年的合作研究,系统鉴定了引起籼稻和粳稻杂种不育的位点,并对其中一个最主效的位点进行了基因克隆和遗传、分子机制的深入解析,该位点由紧密连锁的两个基因组成,其遗传效应遵循天然的基因驱动模式。

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▲ 图源 中国农业科学院作物科学研究所(下同)

据中国农科院介绍,该研究从分子层面阐明了水稻杂种不育的机理,解开了水稻生殖隔离之谜,同时揭示了基因的演化规律以及其在不同水稻种质资源之间的分布,为利用亚种间杂种优势培育高产品种提供了理论和技术支撑。相关研究成果以研究长文的形式发表在《细胞(Cell)》期刊。

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作物杂种优势利用是大幅提高粮食产量的重要途径。水稻分籼稻和粳稻两个亚种,我国北方多种植粳稻,南方多种植籼稻。上世纪七十年代以来,袁隆平先生研发的杂交水稻主要是利用籼稻亚种内的杂种优势,实现了水稻大幅增产,带来第二次“绿色革命”,为我国乃至世界粮食安全作出了突出贡献。一般来说,品种间亲缘关系越远,杂交优势越明显。

如果籼稻和粳稻亚种间能育成超级杂交稻,据预测,可以比现有杂交水稻增产 15% 以上,因此如何利用亚种间的超强优势一直受到育种家的关注。然而,籼稻和粳稻之间存在严重的生殖隔离,其杂交种常表现出杂种不育现象,是阻碍杂种优势利用的最大障碍之一。本研究是继自私基因(Science, 2018)之后,该团队在杂种不育领域取得的又一突破性进展。

中国科学院院士种康认为,该成果不仅仅解决了从遗传上明确了控制性状的基因位点和遗传模块,同时从细胞生物学和生物化学的角度解析清楚了它中间的细节。这为未来超级杂交稻进入完全分子设计的新阶段提供了非常重要的理论基础。这也是这个成果之所以有里程碑意义的很重要的一个原因。

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关键词:水稻生殖隔离

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