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　　光明日報北京7月27日電（記者楊舒）粳稻和秈稻是水稻的兩個亞種，二者之間存在生殖隔離現(xiàn)象——雜交后得到的植株，其花粉常常嚴(yán)重不育，影響正常結(jié)籽。這一問題長期困擾著水稻育種家。近日，由中國工程院院士萬建民領(lǐng)銜、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)合作的科研團(tuán)隊(duì)，鑒定并深入解析了引起雜種花粉不育的最主效基因位點(diǎn)，破解了水稻生殖隔離之謎，為培育更高產(chǎn)量的雜交水稻品種提供了理論和技術(shù)支撐。

　　萬建民介紹，在育種上，利用作物的雜種優(yōu)勢正是大幅提高糧食產(chǎn)量的重要途徑。一般來說，品種間親緣關(guān)系越遠(yuǎn)，雜交優(yōu)勢越明顯。如果秈稻和粳稻亞種間能育成超級雜交稻，據(jù)預(yù)測，可以比現(xiàn)有雜交水稻的產(chǎn)量提高15%以上。但秈稻和粳稻之間存在生殖隔離現(xiàn)象，其雜交種上的花粉常表現(xiàn)出不育現(xiàn)象，不能結(jié)籽，嚴(yán)重影響產(chǎn)量。

　　由此，該研究團(tuán)隊(duì)在全基因組層面尋找引起這種雜種不育的“罪魁禍?zhǔn)住?，最終“鎖定”了其中一個效應(yīng)最大的基因位點(diǎn)。分析發(fā)現(xiàn)，該位點(diǎn)由一對獨(dú)特的基因組成，它們成對出現(xiàn)，其作用就如“破壞者”和“守衛(wèi)者”。

　　“破壞者”基因能對所有花粉產(chǎn)生傷害作用，引起花粉的敗育；而“守衛(wèi)者”基因能阻止“破壞者”基因的傷害作用，使花粉正常發(fā)育。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步詳細(xì)解析了“破壞者”基因和“守護(hù)者”基因在細(xì)胞內(nèi)部具體作用的分子機(jī)制。可以說，該研究首次從分子層面闡明了水稻雜種不育的機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了該領(lǐng)域里程碑式的突破。

　　研究團(tuán)隊(duì)就此解開了粳稻和秈稻雜種花粉的不育之謎：這對基因是在亞洲栽培稻的祖先——普通野生稻中進(jìn)化出來的。后來，經(jīng)過人類的馴化，這對基因被一部分秈稻繼承，而粳稻卻沒有繼承。因此，這對基因在水稻種間或亞種間的分布不均勻，它們相互雜交時，后代雜交種的部分花粉中不攜帶這對基因，由此引發(fā)了雜種不育現(xiàn)象。

　　萬建民表示，利用本次研究的發(fā)現(xiàn)，可以通過分子標(biāo)記輔助選擇等手段，規(guī)避花粉敗育而引發(fā)的不育問題，從而推進(jìn)水稻亞種間雜交稻高產(chǎn)品種的培育。相關(guān)研究成果7月26日發(fā)表在《細(xì)胞》上。

　　《光明日報》（2023年07月28日 12版）