[上海观察]都知杂交水稻好究竟哪个基因好?我国科学家破解杂种优势之谜

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时间:2016-09-09  来源:文本大小:【 |  | 】  【打印

都知杂交水稻好究竟哪个基因好?我国科学家破解杂种优势之谜

    

  说起杂交水稻,大家都不陌生。上世纪70年代,我国育种学家就率先开展了杂交水稻研究。其产量表现出比亲本材料增加10-20%。不过一直以来,人们对杂种优势背后的遗传机理不完全清楚,无法实现杂种优势的高效利用。今天(8日)凌晨1点,《自然》在线刊发了中科院上海生科院植物生理生态研究所韩斌研究组、黄学辉研究组联合中国水稻研究所杨仕华研究组取得的一项突破性成果,破解了水稻杂种优势的基因之谜。 

  人们很早就发现,就算两株产量很高的水稻进行杂交,他们的后代也会出现产量株型不一。科学家们开始思考,这一定和基因的变异有关,究竟是哪些基因在发挥作用呢?水稻蕴含丰富的遗传多样性,有着4.3万个基因,研究人员开始了漫长而又艰辛的探寻。 

   “就算把姚明父母的基因测出来,也无法解答为何他能长到2.26米高。”韩斌院士打了一个有趣的比方,“光靠一个家庭无法测出来,于是我们找了一千多个‘姚明’家庭。”研究人员构建了1495份杂交稻品种的精细基因型图谱。这还不够,从中再找出17个“姚明”家庭,对其产生的1万多个后代个体逐一进行基因测序。仅这个过程就用了近五年时间,从而得到一套庞大的数据。再结合田间水稻产量性状考察,综合利用基因组学、数量遗传学及计算生物学领域的最新技术手段,发现了400多个决定产量的遗传基因位点,其中对杂种优势造成决定影响的就有10多个基因位点。 

  科学家们兴奋地发现,如果把控制花期和株型的基因结合在一起,收获的水稻就能实现产量高、株型好,同时发现来自母本的少数基因通过不完全显性,改善了水稻植株的结实率、穗粒数及株型,实现了子一代的优势表现。如此“定向”地进行育种设计,就相当于一次配备了导航仪的出行,一切尽在掌握。 

  对于这一科研成果,《自然》编辑部评价说:“对高产杂交稻杂种优势的遗传基础有了新的发现,将有助于优化设计育种的战略以应对全球粮食安全的需求。” 

  著名水稻杂交育种学家谢华安院士评价这一工作“既是杂种优势理论的重大突破,又是指导育种的宝贵经验”。 

    

  名词解释:杂交子一代在生长势、适应性、产量、抗性、品质等方面优于双亲的现象在生物学中被称为杂种优势。   

    

  上海观察 201698日 城事 

  作者:黄海华 

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