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国家自然科学奖一等奖:水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计

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  • 发布日期:2018-01-08
  • 来源:央视新闻客户端
  • 浏览次数:492

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2017年度国家科学技术奖励大会丨​国家自然科学奖一等奖:水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计

粮食安全是维系社会稳定的压舱石,是国家安全的重要基础,中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手上。如何用世界8%的耕地,养活世界20%的人口?水稻是我国主要粮食作物,产量事关粮食安全,而育种创新正是粮食安全的重要保障。2017年度国家自然科学奖一等奖授予中国科学院“水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计”项目,该项目从分子层面解决了水稻产量与品质相统一的难题,培育出高产优质的水稻新品种。

现代育种技术,也就是杂交水稻技术为粮食增产和品质改良做出了巨大贡献。然而,面对日益增长的粮食需求,迫切需要更加高效和精准的育种技术,比如通过分子层面进行水稻品种设计的定向改良。从水稻的产量三要素,即穗数、粒数、粒重,到蒸煮品质三要素——胶稠度、直链淀粉含量、糊化温度,进行全面优化,既重视产量,也看重口感。

项目第三完成人 中国农业科学院中国水稻研究所 钱前:这是一个不只是我们中国,也是世界上长期困扰的难题,就一般高产不优质,优质不高产。尤其(控制水稻)品质是25个基因,25个基因在这里面是肉眼看不出来的。

经过20年攻关,科学家们围绕 “水稻理想株型与品质形成的分子机理” 这一核心科学问题,创建了直接利用自然品种材料进行复杂性状遗传解析的新方法,揭示了水稻理想株型形成的分子基础,从水稻4万多个基因中,找到了影响理想株型形成的关键基因IPA1,使带有半矮秆基因的现有高产品种的产量进一步提高。同时对影响水稻口感的基因进行精细调控,杂交培育了“嘉优中科”等一系列高产优质新品种,连续两年万亩示范平均产量比当地主栽品种增产20%以上。

项目第二完成人 中国科学院上海生科院植生生态所 韩斌院士:解决了这个株型影响控制产量性状的一个最主要的科学问题。过去这个株型的改变对产量影响非常大,能不能找到一个最好的理想株型,这个关键基因,或者叫关键因子,最后通过利用这个基因资源,在育种上能够提高水稻的产量,能够用分子设计的手段提高产量,同时又能兼顾品质的质量,因为有的时候这个产量提高了,可能品质会下降。

截至2017年,该项目的研究成果在国际权威学术刊物上共发表论文120多篇,累计影响因子大于1000,被SCI引用8000余次,其中8篇代表性论文引用超过2300次。《自然遗传学》(Nature Genetics)杂志高度评价说:理想植株在育种中可以与其他基因(其他高产基因、抗性基因)聚合,产生更加高产的水稻品种。通过提高IPA1的水平改良水稻株型具有提高水稻产量的潜力。《科学》杂志新闻栏目则认为:该研究发现了推进水稻产量提高的遗传学基础。该项目的研究成果是“绿色革命”的新突破,为“新绿色革命”奠定了重要的理论基础。

项目第一完成人 中国科学院遗传与发育生物学研究所 李家洋院士:我们在水稻上所研究获得的这些知识,今后都可以利用到其他的主要农作物上去,这种技术的提升,能够使我们用更少的土地生产出更多更好的粮食出来,从而确保我们国家的粮食安全,或者说对世界的粮食生产都有贡献。(央视记者 李峥 闫洪)

 
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