SD1和HTD1等位基因在現(xiàn)代水稻育種中的導(dǎo)入模式圖。水稻所供圖

上世紀(jì)50-60年代，育種學(xué)家利用“矮化基因”改良水稻、小麥等作物株型，培育高產(chǎn)品種，被稱為“綠色革命”。雖然“綠色革命”帶來(lái)了高產(chǎn)的株型，但是這種復(fù)雜且決定產(chǎn)量的性狀究竟由什么因素決定，科學(xué)家并不清楚。

近日，中國(guó)科學(xué)院院士錢(qián)前、李家洋和中國(guó)農(nóng)科院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所研究員熊?chē)?guó)勝帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在《分子植物》（Molecular Plant）在線發(fā)表最新研究成果。他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)水稻綠色革命基因的伴侶基因HTD1^HZ，它能夠有效增加水稻分蘗數(shù)和產(chǎn)量。這也是首次報(bào)道獨(dú)腳金內(nèi)酯合成基因的有利等位變異如何在水稻綠色革命中被選擇和廣泛應(yīng)用，為穩(wěn)產(chǎn)、廣適性水稻品種分子設(shè)計(jì)育種提供了十分重要的理論和指導(dǎo)意義。

錢(qián)前告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，植物株型是一種非常復(fù)雜的農(nóng)藝性狀，是影響作物產(chǎn)量的主要因素之一。通過(guò)植物株型的改良，如植株高度、分蘗數(shù)和穗粒數(shù)等，可以顯著提高作物產(chǎn)量。植物株型受到多種激素的影響，是育種研究難點(diǎn)。

“綠色革命”的代表性成果是國(guó)際水稻研究所于1967年培育的IR8，這一品種成功解決了東南亞地區(qū)的糧食問(wèn)題，被譽(yù)為奇跡稻。奇跡稻IR8矮桿抗倒，同時(shí)叢生多蘗，十分穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，控制這兩個(gè)性狀的基因分別來(lái)自不同的水稻植株。

據(jù)介紹，IR8由矮小堅(jiān)強(qiáng)親本低腳烏尖和高大繁茂親本皮泰繁育而成。中國(guó)臺(tái)灣水稻品種低腳烏尖帶有控制矮桿性狀的有利等位基因SD1^DGWG，而皮泰中含有增加分蘗數(shù)的獨(dú)腳金內(nèi)酯等位基因HTD1^HZ。二者在IR8培育過(guò)程中被共同選擇固定下來(lái)，相輔相成，實(shí)現(xiàn)了矮桿抗倒和繁茂多蘗的最佳組合，促進(jìn)水稻品種的穩(wěn)產(chǎn)廣適性。

此次研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)超級(jí)稻父本品種華占也含有獨(dú)腳金內(nèi)酯合成基因的新等位基因HTD1^HZ。

論文第一作者、中國(guó)水稻研究所副研究員王躍星告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，華占最大的一個(gè)特點(diǎn)就是莖枝較多，穩(wěn)產(chǎn)性好。以華占為父本育成的品種超過(guò)300個(gè)，一系列超級(jí)稻組合推動(dòng)了新一輪的雜交水稻品種的更新?lián)Q代，在生產(chǎn)上有良好的效果。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，我國(guó)大面積推廣的雙桂、明恢63等多個(gè)具有代表性的品種中，都攜帶HTD1^HZ基因，控制矮稈性狀的有利等位基因則是SD1^DGWG。這表明，在現(xiàn)代秈稻品種育種過(guò)程中，這兩個(gè)基因同時(shí)被育種家選擇并廣泛利用。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.03.009

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)