上海科學家破譯水稻雜交育種“黃金組合”密碼(圖文)

 

　　“雜交優(yōu)勢”，這個我們在課本上就都學過的生物學名詞，其背后的原理機制，在科學界居然一直是個不甚明了的謎，甚至長期以來被稱作植物遺傳學研究的“圣杯”！上�？茖W家領銜的科研團隊，借助遺傳大數(shù)據(jù)的分析計算方法，在浩瀚的水稻基因“天書”中找到了一系列雜交育種的“黃金組合”，并破譯了其分子“密碼”。

　　新發(fā)現(xiàn)顯著提高育種效率

　　國際頂級學術雜志《自然》(Nature)，今天凌晨在線發(fā)表了中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態(tài)研究所國家基因研究中心韓斌研究組、黃學輝研究組，聯(lián)合中國水稻研究所楊仕華研究組的相關研究成果“水稻產(chǎn)量性狀雜種優(yōu)勢的全基因組解析”。這些新發(fā)現(xiàn)好比為水稻雜交育種設計配備了“導航儀”，有助于推動雜交稻和常規(guī)稻的精準分子設計育種，更高效地選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的水稻種質(zhì)資源，從而滿足全球糧食安全的需求。“我們期待能盡快與育種學家合作，顯著提高育種效率。比如，原來雜交出一個優(yōu)良品種需要8-10年，以后可能只需要五六年。”

　　挖掘基因位點“黃金組合”

　　來自兩個不同的品系雜交產(chǎn)生的子代，在產(chǎn)量、長勢、適應性、品質(zhì)、抗性等方面優(yōu)于雙親——別看父母都很一般，孩子卻很優(yōu)秀——這便是生物學中著名的“雜交優(yōu)勢”。通常選育的雜交稻品種，在產(chǎn)量上比親本增加10-20%。上世紀70年代開始，我國率先開展了水稻雜種優(yōu)勢利用研究，培育出大量雜交水稻組合，一系列高產(chǎn)雜交組合得到大面積推廣，大幅度提高了稻谷產(chǎn)量。

　　水稻全基因組測序，早已完成�？刂茊蝹�水稻性狀的基因，也一直有科學家在不斷發(fā)現(xiàn)。然而，更完整地破譯雜交水稻的分子“密碼”，卻是一項前所未有的高通量基因鑒定工作。韓斌院士領銜的聯(lián)合研究團隊，收集了1495份雜交稻品種材料，并對其中17個代表性“家庭”，進行了基因組分析和田間產(chǎn)量性狀考察。水稻有4.3萬個基因，這些基因在品種間大多數(shù)是相同的，只有少量存在變異；正是這些少量基因的變異使得不同水稻材料千差萬別。綜合利用基因組學、數(shù)量遺傳學及計算生物學領域的最新技術手段，研究團隊系統(tǒng)鑒定出400多個控制水稻雜交優(yōu)勢的基因位點，而其中起主要決定作用的不外乎幾個到十幾個。不同類型的雜交稻，控制雜種優(yōu)勢的基因位點各不相同，誕生了不同的“黃金組合”。這樣一來，在育種設計中，就可以依此對水稻花期、株型、產(chǎn)量各要素來一把理想搭配了。

　　韓斌院士告訴記者，此次發(fā)現(xiàn)揭示了水稻產(chǎn)量性狀的雜種優(yōu)勢的遺傳機制，隨著新雜交品種和方法的出現(xiàn)，更多基因位點的“黃金組合”還有待動態(tài)挖掘。(新民晚報記者 董純蕾)