這個農(nóng)業(yè)項目獲2017年度?國家自然科學(xué)獎一等獎
糧食是維系社會穩(wěn)定的壓艙石,是的重要基礎(chǔ),中國人的飯碗任何時候都要牢牢端在自己手上。如何用8%的耕地,養(yǎng)活20%的人口?水稻是我國主要糧食作物,產(chǎn)量事關(guān)糧食,而育種創(chuàng)新正是糧食的重要保障。2017年度自然科學(xué)獎一等獎授予中國科學(xué)院“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機理及品種設(shè)計”項目,該項目從分子層面解決了水稻產(chǎn)量與品質(zhì)相統(tǒng)一的難題,培育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的水稻新品種。
雜交優(yōu)質(zhì)水稻
現(xiàn)代育種技術(shù),也就是雜交水稻技術(shù)為糧食增產(chǎn)和品質(zhì)改良做出了巨大貢獻。然而,面對日益增長的糧食需求,迫切需要更加和精準(zhǔn)的育種技術(shù),比如通過分子層面進行水稻品種設(shè)計的定向改良。從水稻的產(chǎn)量三要素,即穗數(shù)、粒數(shù)、粒重,到蒸煮品質(zhì)三要素——膠稠度、直鏈淀粉含量、糊化溫度,進行優(yōu)化,既重視產(chǎn)量,也看重口感。
項目第三完成人 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院中國水稻研究所 錢前:這是一個不只是我們中國,也是上長期困擾的難題,就一般高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì),優(yōu)質(zhì)不高產(chǎn)。尤其(控制水稻)品質(zhì)是25個基因,25個基因在這里面是肉眼看不出來的。
經(jīng)過20年攻關(guān),科學(xué)家們圍繞 “水稻理想株型與品質(zhì)形成的分子機理” 這一核心科學(xué)問題,創(chuàng)建了直接利用自然品種材料進行復(fù)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(chǔ),從水稻4萬多個基因中,找到了影響理想株型形成的關(guān)鍵基因IPA1,使帶有半矮稈基因的現(xiàn)有高產(chǎn)品種的產(chǎn)量進一步提高。同時對影響水稻口感的基因進行精細(xì)調(diào)控,雜交培育了“嘉優(yōu)中科”等一系列高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種,連續(xù)兩年萬畝示范平均產(chǎn)量比當(dāng)?shù)刂髟云贩N增產(chǎn)20%以上。
項目第二完成人 中國科學(xué)院上海生科院植生生態(tài)所 韓斌院士:解決了這個株型影響控制產(chǎn)量性狀的一個最主要的科學(xué)問題。過去這個株型的改變對產(chǎn)量影響非常大,能不能找到一個的理想株型,這個關(guān)鍵基因,或者叫關(guān)鍵因子,最后通過利用這個基因資源,在育種上能夠提高水稻的產(chǎn)量,能夠用分子設(shè)計的手段提高產(chǎn)量,同時又能兼顧品質(zhì)的質(zhì)量,因為有的時候這個產(chǎn)量提高了,可能品質(zhì)會下降。
截至2017年,該項目的研究成果在國際權(quán)威學(xué)術(shù)刊物上共發(fā)表論文120多篇,累計影響因子大于1000,被SCI引用8000余次,其中8篇代表性論文引用超過2300次?!蹲匀贿z傳學(xué)》(Nature Genetics)雜志高度評價說:理想植株在育種中可以與其他基因(其他高產(chǎn)基因、抗性基因)聚合,產(chǎn)生更加高產(chǎn)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產(chǎn)量的潛力?!犊茖W(xué)》雜志新聞欄目則認(rèn)為:該研究發(fā)現(xiàn)了推進水稻產(chǎn)量提高的遺傳學(xué)基礎(chǔ)。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(chǔ)。
項目完成人 中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所 李家洋院士:我們在水稻上所研究獲得的這些知識,今后都可以利用到其他的主要農(nóng)作物上去,這種技術(shù)的提升,能夠使我們用更少的土地生產(chǎn)出更多更好的糧食出來,從而確保我們的糧食,或者說對的糧食生產(chǎn)都有貢獻。
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