我國科學(xué)家在高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻品種設(shè)計育種領(lǐng)域取得新進展,研究成果于近日在線發(fā)表于Nature Plants雜志。中國農(nóng)科院水稻所曾大力研究員和中科院遺傳發(fā)育所田志喜研究員為共同第一作者,他們利用品種設(shè)計的思路,實現(xiàn)了高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻的高效培育。該項研究給予品種設(shè)計育種研究領(lǐng)域以新的啟迪,將極大推動作物傳統(tǒng)育種向高效、精準、定向的分子設(shè)計育種轉(zhuǎn)變。
水稻是我國60%以上人口的主糧,培育“高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)”型超級水稻新品種,一直是稻米種業(yè)的長期奮斗目標,但是傳統(tǒng)育種進展緩慢。“一粒種子可以改變世界”,如何才能實現(xiàn)“多快好省”地培育出一粒好種子呢?
隨著功能基因組的發(fā)展,育種學(xué)家提出“品種設(shè)計育種”,夢想能將重要農(nóng)藝性狀關(guān)鍵基因高效聚合,形成超級新品種。然而,在品種設(shè)計育種實施中,最優(yōu)化育種策略的設(shè)計面臨挑戰(zhàn),迄今還沒實現(xiàn)從概念到產(chǎn)品。
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。我國科學(xué)家通過近20年的努力,克隆了包括理想株型調(diào)控基因(IPA1)在內(nèi)的一批重要高產(chǎn)調(diào)控基因,并揭示出水稻蒸煮品質(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。
在此基礎(chǔ)上,我國科學(xué)家精心設(shè)計,優(yōu)化組合了涉及水稻產(chǎn)量、稻米外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)在內(nèi)的28個目標基因。經(jīng)過8年多的努力,利用雜交、回交與分子標記定向選擇等技術(shù),科學(xué)家們成功將優(yōu)質(zhì)目標基因聚合到受體材料上,并充分保留了其高產(chǎn)特性。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(fēng)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。
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