中国科学家破解杂交水稻遗传密码，为粮食安全注入新动力
中国科学家破解杂交水稻遗传密码，为粮食安全注入新动力
杂交水稻作为中国农业科技创新的重要成果，自20世纪60年代以来，经过袁隆平院士等科学家的不懈努力，已经成为保障国家粮食安全的重要支柱。近年来，中国科学家在杂交水稻遗传学领域持续领跑，不断取得突破性进展。
解析杂种优势：韩斌院士团队的突破性发现
中国科学院分子植物科学卓越创新中心韩斌院士团队在Nature Genetics上发表重要研究成果，揭示了杂交水稻杂种优势的遗传学基础。研究团队对17套代表性遗传群体进行了基因组分析和田间产量性状考察，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，系统地鉴定了控制水稻杂种优势的主要基因位点。
研究发现，杂种优势主要源于双亲优良基因的聚合，特别是母本的优良基因对杂种优势有显著贡献。通过分析纯合基因型和杂合基因型的遗传效应，研究团队阐明了三系法、两系法杂交稻和亚种间杂交稻杂种优势的遗传基础，揭示了水稻杂种优势的分子遗传机制。
这一发现不仅深化了对杂交水稻遗传学基础的理解，更为推动杂交水稻育种技术革新提供了理论指导和宝贵资源。通过将母本贡献的杂种优势基因导入父本恢复系中，可以提高父本的产量，从而起到模拟杂种优势的效果。
克服留种难题：无融合生殖技术的新突破
杂交水稻的培育和推广在提升我国粮食产量和保障粮食安全方面发挥着至关重要的作用。然而，由于遗传重组和性状分离，杂交水稻无法像常规水稻那样进行留种使用。这导致育种家和种子企业每年需投入大量人力物力进行繁琐的杂交制种工作，农民也必须年年重新购买新种子。
针对这一难题，中国水稻研究所王克剑团队与中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队合作，在植物学知名期刊Plant Communications上发表重要研究成果。研究团队首次发现水稻内源基因OsWUS能够被调控诱导无融合生殖，实现克隆种子的生产，同时不影响水稻的结实率。
基于OsWUS基因构建的Fix3无融合生殖系统不仅保持了正常的结实率，还在不同株系中表现出不同的克隆种子效率，显著高于基于OsBBM4系统建立的Fix2无融合生殖系统，展现出更大的应用潜力。
提升育种效率：大规模“混血杂交”群体的创制
上海师范大学生命科学学院黄学辉团队与合作者创制了大规模的水稻“混血杂交”群体，开创了一系列遗传学大数据分析新方法，大幅提升了农艺性状遗传解析的效率，为水稻新品种的设计培育提供了基因信息和理论支持。相关研究发表于《科学》。
研究团队分析筛选出涵盖水稻全类群的16份品系，并通过巢式群体设计对代表性材料进行杂交。在此基础上，研究人员通过多代自交生成了稳定纯合的株系，最终形成了包含18421份纯合“混血杂交”株系的新型群体。
针对各类水稻育种性状，研究团队鉴定得到了1207个基因位点，每个性状平均可以检测出27.5个基因位点，并系统解析了水稻基因的遗传互作网络，大幅提升了遗传定位的功效和分辨率。进一步地，研究团队综合利用亲本间基因变异、每套子群体的定位结果、基因表达、同源基因功能等多组学信息，开发了可用于从遗传位点快速筛选到候选基因的方法RiceG2G，并对两个新鉴定的基因进行了功能验证。
这些突破性研究成果不仅展示了中国科学家在杂交水稻遗传学领域的持续创新，更为推动杂交水稻育种技术的革新提供了理论指导和宝贵资源。随着这些技术的进一步完善和应用，我们有理由相信，杂交水稻将在保障全球粮食安全中发挥更加重要的作用。
