水稻栽培品種分為秈稻和粳稻兩個(gè)亞種。如何打破秈粳不育，利用水稻亞種間雜種優(yōu)勢提高水稻產(chǎn)量是育種家們攻克的難題。我國科學(xué)家成功的克隆了水稻多個(gè)產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆和生長發(fā)育相關(guān)的功能基因，成果相繼發(fā)表在Nature等頂尖學(xué)術(shù)刊物上，基因申請了發(fā)明專利，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，引起了廣泛關(guān)注。 

 

　　這些基因的克隆代表了該領(lǐng)域的最新進(jìn)展，研究論文產(chǎn)生了重大影響，多個(gè)基因已被用于培育多抗、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、營養(yǎng)高效的新型超級水稻品種。這是華中農(nóng)業(yè)大學(xué)綠色超級稻團(tuán)隊(duì)牽頭，中國科學(xué)院上海生命科學(xué)院國家基因研究中心、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育研究所等多家研究機(jī)構(gòu)共同承擔(dān)的“十二五”863計(jì)劃現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域“水稻等主要農(nóng)作物功能基因組研究”重大項(xiàng)目取得的重要進(jìn)展。 

 

　　該項(xiàng)目成功分離克隆出一個(gè)控制水稻秈稻、粳稻雜交不育和廣親和性狀的主效基因，命名為S5。并從分子水平對S5的作用機(jī)理進(jìn)行了較完善的闡述，揭示了水稻秈粳雜種育性調(diào)控的分子機(jī)制。研究人員還發(fā)現(xiàn)獨(dú)角金內(nèi)酯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的“去抑制化激活”機(jī)制與生長素、赤霉素、茉莉酸等重要激素的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)激活機(jī)制類似，表明這是植物在進(jìn)化過程中選擇的一種主要調(diào)控模式，這成為解析獨(dú)角金內(nèi)酯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子機(jī)制的奠基性發(fā)現(xiàn)。 

 

　　據(jù)了解，該項(xiàng)目成功的克隆了第一個(gè)稻米堊白率的主效基因、控制水稻粒寬基因、光敏不育基因、控制水稻抽穗期和幼穗發(fā)育的多效基因、特異性控制干旱逆境下表皮蠟質(zhì)合成的基因等；構(gòu)建了一張精確的水稻高密度基因型圖譜，其對水稻的馴化過程和遺傳多樣性的解析大大加速了水稻的遺傳學(xué)研究；獲得了數(shù)百個(gè)控制不同代謝物積累的效應(yīng)位點(diǎn)，揭示了水稻秈粳亞種中代謝組的不同遺傳調(diào)控，為作物生理、品質(zhì)遺傳改良提供了新的思路及工具。 

 

　　在此之前，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)9月17日克隆出水稻新溫敏核不育基因。據(jù)介紹，安農(nóng)S-1是于1987年被發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)秈稻溫敏不育系，其溫敏不育性由一隱性基因tms5控制。株1S是使用率最高的秈型兩用不育系之一。2011年，我國種植的兩系雜交水稻中，有71個(gè)品種是用帶有tms5的兩用不育系培育而成，占所有兩系雜交稻品種的71%，其種植面積超過全國兩系雜交稻種植面積的80%。 

 

　　利用溫敏不育系培育的兩系雜交水稻免除了保持系，在不同的溫度條件下既可作為不育系與恢復(fù)系雜交制種，又可以自身繁殖，從而簡化了繁種制種程序，降低了雜交種子生產(chǎn)成本。更重要的是，兩系雜交稻的配組較自由，選配到優(yōu)良組合的幾率較高。 

 

　　tms5是功能缺失的基因，其野生型基因編碼了一個(gè)短版的RNaseZ家族蛋白。該蛋白可降解三個(gè)編碼泛素與核糖體融合蛋白基因UbL40的mRNA。低溫下生長的安農(nóng)S-1的UbL40mRNA表達(dá)量較低且與野生型類似，因此其花粉育性正常;高溫下，野生型水稻中RNaseZ能及時(shí)降解受溫度誘導(dǎo)的UbL40mRNA，因而維持花粉正常發(fā)育;不育系中，受溫度誘導(dǎo)的UbL40mRNA不能被功能缺失的RNaseZ及時(shí)切割而導(dǎo)致其mRNA積累，進(jìn)而可能影響細(xì)胞內(nèi)泛素平衡，引發(fā)花粉母細(xì)胞液泡化，最終導(dǎo)致花粉敗育。 

 

　　該成果率先闡明了水稻中控制溫敏不育的分子機(jī)理，同時(shí)揭示了RNaseZ這一基因家族成員的新功能、泛素平衡調(diào)控的新途徑和植物生殖發(fā)育應(yīng)答高溫環(huán)境的新機(jī)制，有助于加快溫敏不育系的培育。 

 

　　同樣在9月份，中國農(nóng)科院成功克隆首個(gè)水稻抗條紋葉枯病基因。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所萬建民研究團(tuán)隊(duì)近日在國際上首次成功克隆水稻抗條紋葉枯病基因，選育出系列抗條紋葉枯病高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種，有效解決了我國南方粳稻區(qū)受條紋葉枯病危害的難題。 

 

　　水稻條紋葉枯病是由灰飛虱介導(dǎo)的病毒病。在中國東部、日本和韓國超過80%的水稻種植區(qū)曾受到水稻條紋葉枯病毒的嚴(yán)重危害，僅江蘇2004年發(fā)病面積就達(dá)2300多萬畝，絕收面積7.8萬畝，對水稻生產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失。萬建民領(lǐng)導(dǎo)的作物功能基因組研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院等水稻育種單位協(xié)作攻關(guān)，建立了規(guī)?；緱l紋葉枯病抗性鑒定技術(shù)體系，進(jìn)行抗條紋葉枯病水稻種質(zhì)與基因挖掘，選育出系列抗條紋葉枯病水稻新品種，實(shí)現(xiàn)了南方粳稻區(qū)的快速應(yīng)用。“抗條紋葉枯病高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)粳稻新品種選育及應(yīng)用”成果獲得2010年國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。 

 

　　袁隆平創(chuàng)造了雜交水稻奇跡，我國其他科學(xué)家用自己的努力將這奇跡傳承！