2017年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會(huì )丨?國家自然科學(xué)獎一等獎：水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機理及品種設計

　　

　　

　　糧食安全是維系社會(huì )穩定的壓艙石，是國家安全的重要基礎，中國人的飯碗任何時(shí)候都要牢牢端在自己手上。如何用世界8%的耕地，養活世界20%的人口？水稻是我國主要糧食作物，產(chǎn)量事關(guān)糧食安全，而育種創(chuàng )新正是糧食安全的重要保障。2017年度國家自然科學(xué)獎一等獎授予中國科學(xué)院“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機理及品種設計”項目，該項目從分子層面解決了水稻產(chǎn)量與品質(zhì)相統一的難題，培育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的水稻新品種。

　　

　　
        現代育種技術(shù)，也就是雜交水稻技術(shù)為糧食增產(chǎn)和品質(zhì)改良做出了巨大貢獻。然而，面對日益增長(cháng)的糧食需求，迫切需要更加高效和精準的育種技術(shù)，比如通過(guò)分子層面進(jìn)行水稻品種設計的定向改良。從水稻的產(chǎn)量三要素，即穗數、粒數、粒重，到蒸煮品質(zhì)三要素——膠稠度、直鏈淀粉含量、糊化溫度，進(jìn)行全面優(yōu)化，既重視產(chǎn)量，也看重口感。

　　

　　
        項目第三完成人 中國農業(yè)科學(xué)院中國水稻研究所 錢(qián)前：這是一個(gè)不只是我們中國，也是世界上長(cháng)期困擾的難題，就一般高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)，優(yōu)質(zhì)不高產(chǎn)。尤其（控制水稻）品質(zhì)是25個(gè)基因，25個(gè)基因在這里面是肉眼看不出來(lái)的。

　　

　　經(jīng)過(guò)20年攻關(guān)，科學(xué)家們圍繞 “水稻理想株型與品質(zhì)形成的分子機理” 這一核心科學(xué)問(wèn)題，創(chuàng )建了直接利用自然品種材料進(jìn)行復雜性狀遺傳解析的新方法，揭示了水稻理想株型形成的分子基礎，從水稻4萬(wàn)多個(gè)基因中，找到了影響理想株型形成的關(guān)鍵基因IPA1，使帶有半矮稈基因的現有高產(chǎn)品種的產(chǎn)量進(jìn)一步提高。同時(shí)對影響水稻口感的基因進(jìn)行精細調控，雜交培育了“嘉優(yōu)中科”等一系列高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種，連續兩年萬(wàn)畝示范平均產(chǎn)量比當地主栽品種增產(chǎn)20%以上。

　　

　　
        項目第二完成人 中國科學(xué)院上海生科院植生生態(tài)所 韓斌院士：解決了這個(gè)株型影響控制產(chǎn)量性狀的一個(gè)最主要的科學(xué)問(wèn)題。過(guò)去這個(gè)株型的改變對產(chǎn)量影響非常大，能不能找到一個(gè)最好的理想株型，這個(gè)關(guān)鍵基因，或者叫關(guān)鍵因子，最后通過(guò)利用這個(gè)基因資源，在育種上能夠提高水稻的產(chǎn)量，能夠用分子設計的手段提高產(chǎn)量，同時(shí)又能兼顧品質(zhì)的質(zhì)量，因為有的時(shí)候這個(gè)產(chǎn)量提高了，可能品質(zhì)會(huì )下降。

　　

　　
        截至2017年，該項目的研究成果在國際權威學(xué)術(shù)刊物上共發(fā)表論文120多篇，累計影響因子大于1000，被SCI引用8000余次，其中8篇代表性論文引用超過(guò)2300次?！蹲匀贿z傳學(xué)》（Nature Genetics）雜志高度評價(jià)說(shuō)：理想植株在育種中可以與其他基因（其他高產(chǎn)基因、抗性基因）聚合，產(chǎn)生更加高產(chǎn)的水稻品種。通過(guò)提高IPA1的水平改良水稻株型具有提高水稻產(chǎn)量的潛力?！犊茖W(xué)》雜志新聞欄目則認為：該研究發(fā)現了推進(jìn)水稻產(chǎn)量提高的遺傳學(xué)基礎。該項目的研究成果是“綠色革命”的新突破，為“新綠色革命”奠定了重要的理論基礎。

　　

　　項目第一完成人 中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所 李家洋院士：我們在水稻上所研究獲得的這些知識，今后都可以利用到其他的主要農作物上去，這種技術(shù)的提升，能夠使我們用更少的土地生產(chǎn)出更多更好的糧食出來(lái)，從而確保我們國家的糧食安全，或者說(shuō)對世界的糧食生產(chǎn)都有貢獻。