驴马杂交生骡子,骡子不会下崽子;水稻家族亦如此:南北两大品种“结婚”后代难“生子”。如何让它们相互“通婚”并成功繁衍是一个世界性难题。华中农业大学教授、中国科学院院士张启发领衔的研究团队,成功分离克隆出一种基因,该基因可促进籼稻与粳稻成功杂交。
人类目前已栽培利用的水稻主要分为籼稻和粳稻两种。籼稻一般产于南方,个子矮;粳稻一般产于北方,个子高。水稻杂交多半是在籼稻与粳稻各自的“家族”内部进行,一旦让籼稻和粳稻“南北通婚”,其“后代”就不堪入目,结实率很低,就跟驴和马杂交生的骡子不育一样。如何克服这一难题,水稻育种专家们几十年来苦苦求索而未果。
1984年,日本专家发现在籼稻与粳稻两大亚种之外,存在着另一种水稻品种,它既能与籼稻“婚配”,又能与粳稻“婚配”,且杂交的后代结实率高,它因此被称为“广亲和”品种。但日本专家并未研究出是哪个主效基因控制这种“广亲和”性状,只大致推测出该基因在“广亲和”水稻品种的S5基因区域内。
早在1987年我国启动863计划时,“广亲和”基因因其重大的应用价值,就被列入了重点研究内容。张启发课题组从1990年开始了该基因的研究,从遗传分析、基因定位到最终成功克隆出S5基因并申请国家专利,历时18年,共有7家研究机构的20多位研究人员参与项目研究。
张启发院士介绍,这一研究成果在水稻品种改良中具有重大应用前景,有效应用S5能使籼粳两种水稻亚种成功联姻并培育出高产杂交品种,新的杂交品种在产量和作物优势上可能大大优于现有杂交品种。
8月12日,《美国科学院院刊》(PNAS)以封面故事的形式,发表了该研究团队的研究论文,报道了这一重大成果。