高产优质水稻品种设计育种获进展

水稻作为重要的粮食作物，是我国60％以上人口的主粮。在粮食危机和人们生活水平日益增长的双重压力下，培育“高产优质”型超级水稻新品种是育种学家和稻米种业长期奋斗目标，但是传统育种进展缓慢。“一粒种子可以改变世界”，然而如何才能实现“多快好省”地培育出一粒好种子？

日前，中国科学家利用品种设计的思路，实现了高产优质水稻的高效培育。该项研究给予了品种设计育种研究领域新的启迪，将极大推动作物传统育种向高效、精准、定向的分子设计育种转变。研究成果于2017年3月20日在线发表在Nature Plants杂志，中国农科院水稻所曾大力研究员和中科院遗传发育所田志喜研究员为共同第一作者，中国农科院水稻所、深圳农业基因组所钱前研究员和中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋研究员为共同通讯作者。

随着功能基因组的发展，育种学家提出“品种设计育种”，梦想能将重要农艺性状关键基因的优异等位形式高效聚合，形成超级新品种。然而，品种设计育种实施中最优化育种策略的设计面临挑战，尤其对于高产优质复杂性状综合改良，迄今还没有实现从概念到产品的报道。

品种设计育种的前提是对目标性状调控机理的系统解析。李家洋研究组与钱前研究组长期合作，致力于水稻高产、优质的分子调控机理的研究。通过近二十年的努力，克隆了包括理想株型调控基因（IPA1）在内的一批重要的高产调控基因，并揭示水稻蒸煮品质主要受淀粉合成相关基因组成的遗传网络的调控。

在此基础上，李家洋研究组与钱前研究组精心设计，以超高产但综合品质差的品种“特青”作为受体，以蒸煮和外观品质具有良好特性的品种“日本晴”和“93-11”为供体，对涉及水稻产量、稻米外观品质、蒸煮食味品质和生态适应性的28个目标基因进行优化组合。经过8年多的努力，利用杂交、回交与分子标记定向选择等技术，成功将优质目标基因的优异等位聚合到受体材料，并充分保留了“特青”的高产特性。这些优异的“品种设计”材料，在高产的基础上，稻米外观品质、蒸煮食味品质、口感和风味等方面均有显著改良，并且以其配组的杂交稻稻米品质也显著提高。成功地实现了"籼稻的产量，粳稻的品质"的理想目标。