中國60%以上的人口以水稻為主糧,因此培育“高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)”型超級水稻新品種是中國育種學家的奮斗目標。
如何才能實現(xiàn)“多快好省”地培育出一粒好種子?記者23日從中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所獲悉,中國科學家利用品種設(shè)計的思路,實現(xiàn)了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻的高效培育,研究成果已在線發(fā)表在Nature Plants雜志。
中國農(nóng)科院水稻所研究員曾大力和中科院遺傳發(fā)育所研究員田志喜為共同第一作者,中國農(nóng)科院水稻所、深圳農(nóng)業(yè)基因組所錢前研究員和中科院遺傳發(fā)育所研究員李家洋為共同通訊作者。
隨著功能基因組的發(fā)展,育種學家提出“品種設(shè)計育種”的設(shè)想——將重要農(nóng)藝性狀關(guān)鍵基因的優(yōu)異等位形式高效聚合,形成超級新品種。
品種設(shè)計育種的前提是對目標性狀調(diào)控機理的系統(tǒng)解析,李家洋研究組與錢前研究組長期合作,致力于水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的分子調(diào)控機理的研究。通過近20年的努力,他們克隆了包括理想株型調(diào)控基因在內(nèi)的一批重要的高產(chǎn)調(diào)控基因,并揭示水稻蒸煮品質(zhì)主要受淀粉合成相關(guān)基因組成的遺傳網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控。
錢前和李家洋研究團隊精心設(shè)計,以超高產(chǎn)但綜合品質(zhì)差的品種“特青”作為受體,以蒸煮和外觀品質(zhì)具有良好特性的品種“日本晴”和“93—11”為供體,對涉及水稻產(chǎn)量、稻米外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)和生態(tài)適應(yīng)性的28個目標基因進行優(yōu)化組合。經(jīng)過8年多時間努力,他們利用雜交、回交與分子標記定向選擇等技術(shù),成功將優(yōu)質(zhì)目標基因的優(yōu)異等位聚合到受體材料,并充分保留了“特青”的高產(chǎn)特性。
據(jù)介紹,這些優(yōu)異的“品種設(shè)計”材料在高產(chǎn)的基礎(chǔ)上,稻米外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)、口感和風味等方面均有顯著改良,并且以其配組的雜交稻稻米品質(zhì)也顯著提高,成功實現(xiàn)了“秈稻的產(chǎn)量,粳稻的品質(zhì)”的理想目標。