用基因技术设计“未来水稻”

　　第19届国际植物学大会活动之一——2017年国家自然科学基金委员会与国际水稻研究所联合研讨会日前在深圳举办。

　　本报记者

　　喻 剑摄

　　第19届国际植物学大会活动之一——2017年国家自然科学基金委员会与国际水稻研究所联合研讨会日前在深圳举办。大会上，来自国内外水稻研究领域的百余位高水平专家就进一步挖掘更多产量、株型、抗性、肥水利用、品质营养等高效等位基因，创制适宜中国与东南亚地区的新种质，应对气候变化，开发可持续栽培模式等多主题展开交流研讨——

　　水稻养育人类万年，是当今世界过半人口的主食。水稻种植凝聚着人类的心血与智慧。国际水稻研究所等机构推动“第一次绿色革命”，中国育种学家探索杂交育种，都曾为水稻“高产、稳产、优质、高效”作出巨大贡献，成果惠及亚非17个国家的几千万稻农。

　　基因技术为水稻加速“升级换代”奠定了基础。1998年,多国科学家启动了国际水稻基因组测序计划，2004年绘制完成水稻基因组序列全图，并相继在技术平台、重测序、功能基因的克隆和调控网络解析方面取得系列重要成果。近年来，随着高通量、高精度基因测序技术的发展，人们已经可以一次并行对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定，并从中筛选出有价值的信息。水稻从传统“经验育种”向现代“精确育种”跃升，设计“未来水稻”成为可能。

　　从常规育种到分子设计育种

　　以基因技术为核心的分子设计育种，让水稻育种周期更短、更有针对性，代表了水稻育种的发展方向

　　何为“未来水稻”？这得从水稻育种说起。长期以来，水稻育种主要利用常规育种技术，选用两个在遗传上有一定差异、性状又能互补的水稻品种进行杂交，在后续世代连续选择符合育种目标的品系，或直接选择具有明显优势的第一代杂交种用于农业种植。

　　杂交品种常常比他们的亲株单产更高、更耐寒、抗倒伏性更强。这种“杂种优势”在农业中很普遍，在水稻种植中尤为明显。过去几十年间，常规育种技术的进步显著增加了水稻产量，彰显“杂种优势”的应用价值。“杂交水稻之父”袁隆平院士近年来相继推出“Y两优900”“超优千号”等“超级杂交稻”品种，不断刷新单产纪录，亩产已经突破1000公斤。

　　“杂种优势”由水稻的基因决定，一项分析显示，与能量代谢和传输相关的基因在高产杂交稻品种LYP9中特别活跃，说明这些基因可能在“杂种优势”的研究中特别重要。

　　水稻的基因有着丰富的多样性和复杂的作用机制——在不同水肥条件和气候环境种植同样品种的水稻，长出来的稻子从外观到产量可能相去甚远。多年来，科学家开展广泛国际合作，目的就是阐明水稻基因组所有基因的功能及重要农业性状等位基因的功能多样性,并将研究成果运用到水稻遗传改良中。