为育种技术变革配备“导航仪”

杂种优势是一种复杂的生物学现象，育种学家利用水稻杂种优势提高农产品产量已经多年，不过这一现象背后的遗传机理一直以来不完全清楚。中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所国家基因研究中心韩斌研究组、黄学辉研究组联合中国水稻研究所杨仕华研究组日前取得一项科研成果，从基因组层面揭开了植物杂种优势的遗传密码。今天，国际知名学术期刊《自然》杂志在线发表了这一科研成果。
植物杂种优势遗传机制的研究被称为是植物遗传学研究的“圣杯”，之所以研究如此困难，是因为影响因素太多。据中科院院士韩斌介绍，研究充分利用了大数据方法，对1495份杂交稻品种和其中17套代表性遗传群体的10000个亲本后代植株进行基因组测序，发现在水稻的4.3万个基因中，大部分基因是相同的，而若干位点上的不同基因正是导致水稻品种不同的原因。
“比如影响口味的有三个主效基因，而三种基因分别又有三种表现为优、良、中的变异基因型，如果这三种基因型是随机分布在不同的水稻品种材料基因组中，那么想要得到口感最佳的水稻，通过随机杂交组合也只有大约1/27的概率。”韩斌说。
着名水稻杂交育种专家、中科院院士谢华安对这一工作评价为“既是杂种优势理论的重大突破，又是指导育种的宝贵经验。”事实上，在不清楚杂种优势原理之前，育种专家不得不起早贪黑，在田间地头寻找从外观上能够代表优势性状的植株进行杂交，而这多少有点“碰运气”的成分，只有从分子层面深入了解杂种优势的遗传基础，才能实现杂种优势的高效利用，推动育种技术的变革。深入了解杂种优势的原理后，科研人员育种如同配备了“导航仪”，比如想要选出产量高的水稻品种时，只要挑选花期、株型等控制水稻产量性状基因的最优配置就行。
据透露，这一研究方法还能推广到玉米、大豆等多种农作物遗传育种中去，以水稻为例，现在的杂交育种通常需要8-10年出一个优良品种，用上配备“导航仪”的新方法后，有望3-5年就育成一个新品种。 （沈湫莎）

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