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我科學家破解水稻生殖隔離之謎（主題）

光明日報北京7月27日電（記者楊舒）粳稻和秈稻是水稻的兩個亞種，二者之間存在生殖隔離現象——雜交后得到的植株，其花粉常常嚴重不育，影響正常結籽。這一問題長期困擾著水稻育種家。近日，由中國工程院院士萬建民領銜、中國農業科學院作物科學研究所和南京農業大學合作的科研團隊，鑒定并深入解析了引起雜種花粉不育的最主效基因位點，破解了水稻生殖隔離之謎，為培育更高產量的雜交水稻品種提供了理論和技術支撐。

萬建民介紹，在育種上，利用作物的雜種優勢正是大幅提高糧食產量的重要途徑。一般來說，品種間親緣關系越遠，雜交優勢越明顯。如果秈稻和粳稻亞種間能育成超級雜交稻，據預測，可以比現有雜交水稻的產量提高15%以上。但秈稻和粳稻之間存在生殖隔離現象，其雜交種上的花粉常表現出不育現象，不能結籽，嚴重影響產量。

由此，該研究團隊在全基因組層面尋找引起這種雜種不育的“罪魁禍首”，最終“鎖定”了其中一個效應最大的基因位點。分析發現，該位點由一對獨特的基因組成，它們成對出現，其作用就如“破壞者”和“守衛者”。

“破壞者”基因能對所有花粉產生傷害作用，引起花粉的敗育；而“守衛者”基因能阻止“破壞者”基因的傷害作用，使花粉正常發育。研究團隊進一步詳細解析了“破壞者”基因和“守護者”基因在細胞內部具體作用的分子機制。可以說，該研究首次從分子層面闡明了水稻雜種不育的機理，實現了該領域里程碑式的突破。

研究團隊就此解開了粳稻和秈稻雜種花粉的不育之謎：這對基因是在亞洲栽培稻的祖先——普通野生稻中進化出來的。后來，經過人類的馴化，這對基因被一部分秈稻繼承，而粳稻卻沒有繼承。因此，這對基因在水稻種間或亞種間的分布不均勻，它們相互雜交時，后代雜交種的部分花粉中不攜帶這對基因，由此引發了雜種不育現象。

萬建民表示，利用本次研究的發現，可以通過分子標記輔助選擇等手段，規避花粉敗育而引發的不育問題，從而推進水稻亞種間雜交稻高產品種的培育。相關研究成果7月26日發表在《細胞》上。

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責任編輯：Rex_28