學者發現增加水稻分蘗數和產量的重要基因

SD1和HTD1等位基因在現代水稻育種中的導入模式圖。水稻所供圖

　　上世紀50-60年代，育種學家利用“矮化基因”改良水稻、小麥等作物株型，培育高產品種，被稱為“綠色革命”。雖然“綠色革命”帶來了高產的株型，但是這種復雜且決定產量的性狀究竟由什么因素決定，科學家并不清楚。

　　近日，中國科學院院士錢前、李家洋和中國農科院深圳農業基因組研究所研究員熊國勝帶領的團隊在《分子植物》（Molecular Plant）在線發表最新研究成果。他們發現了一個水稻綠色革命基因的伴侶基因HTD1HZ，它能夠有效增加水稻分蘗數和產量。這也是首次報道獨腳金內酯合成基因的有利等位變異如何在水稻綠色革命中被選擇和廣泛應用，為穩產、廣適性水稻品種分子設計育種提供了十分重要的理論和指導意義。

　　錢前告訴《中國科學報》，植物株型是一種非常復雜的農藝性狀，是影響作物產量的主要因素之一。通過植物株型的改良，如植株高度、分蘗數和穗粒數等，可以顯著提高作物產量。植物株型受到多種激素的影響，是育種研究難點。

　　“綠色革命”的代表性成果是國際水稻研究所于1967年培育的IR8，這一品種成功解決了東南亞地區的糧食問題，被譽為奇跡稻。奇跡稻IR8矮桿抗倒，同時叢生多蘗，十分穩產高產，控制這兩個性狀的基因分別來自不同的水稻植株。

　　據介紹，IR8由矮小堅強親本低腳烏尖和高大繁茂親本皮泰繁育而成。中國臺灣水稻品種低腳烏尖帶有控制矮桿性狀的有利等位基因SD1DGWG，而皮泰中含有增加分蘗數的獨腳金內酯等位基因HTD1HZ。二者在IR8培育過程中被共同選擇固定下來，相輔相成，實現了矮桿抗倒和繁茂多蘗的最佳組合，促進水稻品種的穩產廣適性。

　　此次研究發現，我國超級稻父本品種華占也含有獨腳金內酯合成基因的新等位基因HTD1HZ。

　　論文第一作者、中國水稻研究所副研究員王躍星告訴《中國科學報》，華占最大的一個特點就是莖枝較多，穩產性好。以華占為父本育成的品種超過300個，一系列超級稻組合推動了新一輪的雜交水稻品種的更新換代，在生產上有良好的效果。

　　研究團隊進一步發現，我國大面積推廣的雙桂、明恢63等多個具有代表性的品種中，都攜帶HTD1HZ基因，控制矮稈性狀的有利等位基因則是SD1DGWG。這表明，在現代秈稻品種育種過程中，這兩個基因同時被育種家選擇并廣泛利用。