水稻早熟且高产关键基因被发现

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来源：光明日报

本报北京8月23日电（记者杨舒）

水稻的早熟和高产是一对矛盾，通常情况下，每缩短1天的熟期会导致产量下降0.8%~1.2%。但科学家们偏偏“不信邪”——近日，中国农业科学院水稻研究所水稻基因组编辑及无融合生殖研究创新团队发表相关论文，宣布找到一个能同时调控水稻熟期和产量的主效基因，揭示其可能打破作物“早熟-高产”遗传枷锁的分子机制，为培育早熟高产品种提供了理论依据和基因资源。

近年来，我国南方省份发展多熟制粮食生产，鼓励推行“稻-稻-油”等多熟制耕作模式。然而，在实际生产中，“早-晚稻”或“水稻-油菜”的茬口期短、劳动强度大，限制了多熟制轮作模式的推广应用。同时，缩短水稻的营养生长期，通常也会降低产量。因此，培育短熟期、高产量的水稻品种，是解决上述难题的关键。

来自中国农业科学院水稻研究所的科研团队，选取籼稻品种“黄华占”和早熟、特大粒粳稻资源“吉资1560”作为研究亲本，通过杂交在水稻基因组中定位到一个同时能赋予水稻早熟和高产特性的主效基因。团队发现，这个独特的基因能编码出一个类成花素蛋白，它是水稻体内诱导开花的决定性信号，可以影响水稻的成熟周期。同时，该基因编码的蛋白还能直接感知氮素信号，增强水稻对氮素的吸收和利用，由此促进生物量积累，帮助高产。这一结果明确了类成花素蛋白是协同调控水稻开花、氮素利用效率与产量三大性状的核心“枢纽”。

进一步的研究发现，在水稻群体中，该基因拥有不同的“版本”，且不同“版本”的表达量存在精妙的“剂量效应”，可导致水稻熟期与氮素利用率“此消彼长”，即基因表达量过高或过低，都会导致熟期和氮素利用率失衡。但在本次研究亲本“吉资1560”中存在的这个“版本”，基因表达量适中，虽然稀有，却恰好可以得到优化的产量结果。

研究团队随后通过分子育种手段，将该稀有基因导入到主栽早籼“中嘉早17”等水稻品种中，并连续3年在浙江杭州、广西南宁进行大田区域试验。结果发现：改良新品种收获期能缩短3~8天，产量可提升4.2%~11.0%；同时，改良的杂交组合也表现出明显的“早熟高产”特性。这表明，该基因可在常规早籼稻和杂交晚稻两个不同生态型品种中实现“早熟高产”，为多熟制轮作模式推广应用提供了综合解决方案。

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