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2017年度國家科學技術獎勵大會丨​國家自然科學獎一等獎:水稻高産優質性狀形成的分子機理及品種設計

央視新聞客戶端 央視新聞客戶端 2018年01月08日 12:26 A-A+ 二維碼
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糧食安全是維繫社會穩定的壓艙石,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,産量事關糧食安全,而育種創新正是糧食安全的重要保障。2017年度國家自然科學獎一等獎授予中國科學院“水稻高産優質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産量與品質相統一的難題,培育出高産優質的水稻新品種。

現代育種技術,也就是雜交水稻技術為糧食增産和品質改良做出了巨大貢獻。然而,面對日益增長的糧食需求,迫切需要更加高效和精準的育種技術,比如通過分子層面進行水稻品種設計的定向改良。從水稻的産量三要素,即穗數、粒數、粒重,到蒸煮品質三要素——膠稠度、直鏈澱粉含量、糊化溫度,進行全面優化,既重視産量,也看重口感。

項目第三完成人 中國農業科學院中國水稻研究所 錢前:這是一個不只是我們中國,也是世界上長期困擾的難題,就一般高産不優質,優質不高産。尤其(控制水稻)品質是25個基因,25個基因在這裡面是肉眼看不出來的。

經過20年攻關,科學家們圍繞 “水稻理想株型與品質形成的分子機理” 這一核心科學問題,創建了直接利用自然品種材料進行複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4萬多個基因中,找到了影響理想株型形成的關鍵基因IPA1,使帶有半矮稈基因的現有高産品種的産量進一步提高。同時對影響水稻口感的基因進行精細調控,雜交培育了“嘉優中科”等一系列高産優質新品種,連續兩年萬畝示範平均産量比當地主栽品種增産20%以上。

項目第二完成人 中國科學院上海生科院植生生態所 韓斌院士:解決了這個株型影響控制産量性狀的一個最主要的科學問題。過去這個株型的改變對産量影響非常大,能不能找到一個最好的理想株型,這個關鍵基因,或者叫關鍵因子,最後通過利用這個基因資源,在育種上能夠提高水稻的産量,能夠用分子設計的手段提高産量,同時又能兼顧品質的質量,因為有的時候這個産量提高了,可能品質會下降。

截至2017年,該項目的研究成果在國際權威學術刊物上共發表論文120多篇,累計影響因子大於1000,被SCI引用8000余次,其中8篇代表性論文引用超過2300次。《自然遺傳學》(Nature Genetics)雜誌高度評價説:理想植株在育種中可以與其他基因(其他高産基因、抗性基因)聚合,産生更加高産的水稻品種。通過提高IPA1的水平改良水稻株型具有提高水稻産量的潛力。《科學》雜誌新聞欄目則認為:該研究發現了推進水稻産量提高的遺傳學基礎。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 中國科學院遺傳與發育生物學研究所 李家洋院士:我們在水稻上所研究獲得的這些知識,今後都可以利用到其他的主要農作物上去,這種技術的提升,能夠使我們用更少的土地生産出更多更好的糧食出來,從而確保我們國家的糧食安全,或者説對世界的糧食生産都有貢獻。(央視記者 李崢 閆洪)

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