高產優質水稻品種設計育種研究獲進展

水稻是重要的糧食作物，是我國60％以上人口的主糧。在糧食危機和人們生活水平日益增長的雙重壓力下，育種學家和稻米種業長期以來致力於培育「高產優質」型超級水稻新品種，但是傳統育種進展緩慢。隨著水稻功能基因組的發展，「品種設計育種」應運而生，其重要內容之一是將重要農藝性狀關鍵基因的優異等位形式高效聚合，形成超級新品種。然而，品種設計育種實施中最優化育種策略的設計面臨挑戰，尤其對於高產優質複雜性狀綜合改良，迄今還沒有實現從概念到產品的報道。

水稻的產量和品質均為複雜的數量性狀，迄今為止，人們已經鑒定出水稻產量相關的數量性狀基因座位（QTL）或基因達數百之多。以前的研究表明，水稻蒸煮品質主要受澱粉合成相關基因組成的遺傳網路的調控（PNAS，2009）。在此基礎上，中國科學院遺傳與發育生物學研究所李家洋研究組與中國農科院水稻所、深圳農業基因組所錢前研究組聯合，經過精心設計，以超高產但綜合品質差的品種「特青」作為受體，以蒸煮和外觀品質具有良好特性的品種「日本晴」和「93-11」為供體，對涉及水稻產量、稻米外觀品質、蒸煮食味品質和生態適應性的28個目標基因進行優化組合，經過8年多的努力，利用雜交、回交與分子標記定向選擇等技術，成功將優質目標基因的優異等位聚合到受體材料，並充分保留了「特青」的高產特性。這些優異的「品種設計」材料，在高產的基礎上，稻米外觀品質、蒸煮食味品質、口感和風味等方面均有顯著改良，並且以其配組的雜交稻稻米品質也顯著提高。這項研究結果將極大推動作物傳統育種向高效、精準、定向的分子設計育種轉變。

上述研究成果於3月20日在線發表在《自然-植物》（Nature Plants，DOI：10.1038/nplants.2017.31），農科院水稻所研究員曾大力和中科院遺傳發育所研究員田誌喜為共同第一作者，錢前和李家洋為共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金委、科技部和中科院先導項目的資助。

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