中国研究人员发现让水稻既优质又高产的基因

中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究员课题组27日在国际知名学术期刊《自然·通讯》网络版发表报告说，他们发现了一个可以让稻米品质和产量“协同提高”的关键基因，厘清了植物细胞G蛋白信号转导途径调控种子大小作用的全新分子机制，应用到新品种水稻培育中，有望让水稻好吃又高产。

“我们的‘初心’是给水稻高产关键基因dep1找个合适的‘伴侣’，没想到一找就是8年。”傅向东幽默地说。dep1能通过增加种子数量实现增产，对我国高产水稻育种贡献很大，但其品质一般。优质大米一般色泽透亮、形状细长，用专业词汇表述就是垩白面积少，垩白粒率低，长宽比大。比如，泰国香米就很细，长宽比在3.2：1左右。

如何给dep1找个身材苗条、皮肤透亮的“对象”，既不改变高产的优良性状，又可以降低垩白、增加长宽比，从而提高品质？

从实验室到田间地头，过去8年傅向东团队走了三步“棋”——

第一步从长粒型美国粳稻品种L204中成功分离并克隆了一个控制水稻产量和品质的重要基因OsMADS1。这个基因的突变可以让稻米变得更为细长，减少垩白率和垩白面积，提高稻米在外观、口感等多方面的品质。

第二步进一步筛选并鉴定出具有育种利用价值的一个优异等位变异类型lgy3，它可以把优质和高产这两个优异性状结合起来。揭示了G蛋白通过与OsMADS1转录因子相互作用来实现水稻产量与品质的协同提高的新机制。

第三步聚合育种。研究发现，在我国大面积种植的高产水稻品种中不含这种基因的变异类型。在安徽省的三年田间试验显示，将这个新的等位基因lgy3引入高产杂交水稻后，在显著提升稻米品质的基础上还可使其产量增加7%以上。

“这是一项接地气、造福百姓的科学研究。”育种专家钮中一说。优异等位基因lgy3的发现和应用有望解决水稻高产与优质之间的矛盾，未来可用于“超级稻”新品种培育并推广，让更多稻米既好吃又高产，助力农民增收致富。

“这项研究为水稻高产优质分子设计育种直接提供了具有重要应用价值的新基因。”牛津大学植物系教授尼克·哈伯德说。

本项目得到国家自然基金委和中国科学院分子模块设计育种创新体系先导科技专项资助。