科学家揭示水稻杂种优势的主要基因位点

杂交子一代在生长势、适应性、产量、抗性、品质等方面优于双亲的现象在生物学中被称为杂种优势。根据杂种优势的原理，育种学家通过有效的杂交配组可以实现农产品产量的显著提高。上个世纪70年代开始，我国育种学家率先开展了水稻杂种优势利用研究,陆续通过三系法、两系法等途径培育出大量杂交水稻组合, 包括“汕优63”、“两优培九”在内的一系列高产杂交组合得到大面积推广,大幅度提高了稻谷产量，为我国的粮食安全做出了巨大贡献。杂交稻的高产来自对水稻杂种优势现象的有效利用，在一些优异的杂交配对组合中，杂交稻的产量表现可以大大超越它们的纯合亲本。杂种优势的产生是由双亲基因组互作的结果，是一种复杂的生物学现象，然而这一现象背后的遗传机理一直以来不完全清楚。只有从分子层面深入了解杂种优势的遗传基础，才能实现杂种优势的有效利用,推动育种技术的变革。
这项研究通过对1495份杂交稻品种材料的收集以及对17套代表性遗传群体进行基因组分析和田间产量性状考察，综合利用基因组学、数量遗传学及计算生物学领域的***新技术手段，全面、系统地鉴定出了控制水稻杂种优势的主要基因位点。进一步研究表明，水稻中杂种优势的表现正是由这些基因位点所决定。在杂交配组中，这些基因位点产生了全新的基因型组合，在杂交一代中有效地实现了对水稻花期、株型、产量各要素的理想搭配。此项研究成果阐明了水稻杂种优势的遗传机制，对推动杂交稻和常规稻的精准分子设计育种实践有重大意义。利用这项研究成果，科研人员有望进一步优化水稻品种的杂交改良，实现对亲本材料的有效选育和配组，选育出更加高产、优质和多抗的水稻种质资源。