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国家自然科学奖一等奖:水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计

2018-01-08 15:02:13 星期一      来源:央视网

    粮食安全是维系社会稳定的压舱石,是国家安全的重要基础,中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手上。如何用世界8%的耕地,养活世界20%的人口?水稻是我国主要粮食作物,产量事关粮食安全,而育种创新正是粮食安全的重要保障。2017年度国家自然科学奖一等奖授予中国科学院水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计项目,该项目从分子层面解决了水稻产量与品质相统一的难题,培育出高产优质的水稻新品种。

    现代育种技术,也就是杂交水稻技术为粮食增产和品质改良做出了巨大贡献。然而,面对日益增长的粮食需求,迫切需要更加高效和精准的育种技术,比如通过分子层面进行水稻品种设计的定向改良。从水稻的产量三要素,即穗数、粒数、粒重,到蒸煮品质三要素——胶稠度、直链淀粉含量、糊化温度,进行全面优化,既重视产量,也看重口感。

    项目第三完成人中国农业科学院中国水稻研究所钱前:这是一个不只是我们中国,也是世界上长期困扰的难题,就一般高产不优质,优质不高产。尤其(控制水稻)品质是25个基因,25个基因在这里面是肉眼看不出来的。

    经过20年攻关,科学家们围绕水稻理想株型与品质形成的分子机理这一核心科学问题,创建了直接利用自然品种材料进行复杂性状遗传解析的新方法,揭示了水稻理想株型形成的分子基础,从水稻4万多个基因中,找到了影响理想株型形成的关键基因IPA1,使带有半矮秆基因的现有高产品种的产量进一步提高。同时对影响水稻口感的基因进行精细调控,杂交培育了嘉优中科等一系列高产优质新品种,连续两年万亩示范平均产量比当地主栽品种增产20%以上。

    项目第二完成人中国科学院上海生科院植生生态所韩斌院士:解决了这个株型影响控制产量性状的一个最主要的科学问题。过去这个株型的改变对产量影响非常大,能不能找到一个最好的理想株型,这个关键基因,或者叫关键因子,最后通过利用这个基因资源,在育种上能够提高水稻的产量,能够用分子设计的手段提高产量,同时又能兼顾品质的质量,因为有的时候这个产量提高了,可能品质会下降。

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    截至2017年,该项目的研究成果在国际权威学术刊物上共发表论文120多篇,累计影响因子大于1000,被SCI引用8000余次,其中8篇代表性论文引用超过2300次。《自然遗传学》(Nature Genetics)杂志高度评价说:理想植株在育种中可以与其他基因(其他高产基因、抗性基因)聚合,产生更加高产的水稻品种。通过提高IPA1的水平改良水稻株型具有提高水稻产量的潜力。《科学》杂志新闻栏目则认为:该研究发现了推进水稻产量提高的遗传学基础。该项目的研究成果是绿色革命的新突破,为新绿色革命奠定了重要的理论基础。

    项目第一完成人中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士:我们在水稻上所研究获得的这些知识,今后都可以利用到其他的主要农作物上去,这种技术的提升,能够使我们用更少的土地生产出更多更好的粮食出来,从而确保我们国家的粮食安全,或者说对世界的粮食生产都有贡献。(央视记者李峥闫洪)

    

【责任编辑: 黄凯杰】

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