2017年度國家科學技術獎勵大會丨?國家自然科學獎一等獎：水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機理及品種設計

糧食安全是維系社會穩(wěn)定的壓艙石，是國家安全的重要基礎，中國人的飯碗任何時候都要牢牢端在自己手上。如何用世界8%的耕地，養(yǎng)活世界20%的人口？水稻是我國主要糧食作物，產(chǎn)量事關糧食安全，而育種創(chuàng)新正是糧食安全的重要保障。2017年度國家自然科學獎一等獎授予中國科學院“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機理及品種設計”項目，該項目從分子層面解決了水稻產(chǎn)量與品質(zhì)相統(tǒng)一的難題，培育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的水稻新品種。

現(xiàn)代育種技術，也就是雜交水稻技術為糧食增產(chǎn)和品質(zhì)改良做出了巨大貢獻。然而，面對日益增長的糧食需求，迫切需要更加高效和精準的育種技術，比如通過分子層面進行水稻品種設計的定向改良。從水稻的產(chǎn)量三要素，即穗數(shù)、粒數(shù)、粒重，到蒸煮品質(zhì)三要素——膠稠度、直鏈淀粉含量、糊化溫度，進行全面優(yōu)化，既重視產(chǎn)量，也看重口感。

項目第三完成人 中國農(nóng)業(yè)科學院中國水稻研究所 錢前：這是一個不只是我們中國，也是世界上長期困擾的難題，就一般高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)，優(yōu)質(zhì)不高產(chǎn)。尤其（控制水稻）品質(zhì)是25個基因，25個基因在這里面是肉眼看不出來的。

經(jīng)過20年攻關，科學家們圍繞 “水稻理想株型與品質(zhì)形成的分子機理” 這一核心科學問題，創(chuàng)建了直接利用自然品種材料進行復雜性狀遺傳解析的新方法，揭示了水稻理想株型形成的分子基礎，從水稻4萬多個基因中，找到了影響理想株型形成的關鍵基因IPA1，使帶有半矮稈基因的現(xiàn)有高產(chǎn)品種的產(chǎn)量進一步提高。同時對影響水稻口感的基因進行精細調(diào)控，雜交培育了“嘉優(yōu)中科”等一系列高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種，連續(xù)兩年萬畝示范平均產(chǎn)量比當?shù)刂髟云贩N增產(chǎn)20%以上。

項目第二完成人 中國科學院上海生科院植生生態(tài)所 韓斌院士：解決了這個株型影響控制產(chǎn)量性狀的一個最主要的科學問題。過去這個株型的改變對產(chǎn)量影響非常大，能不能找到一個最好的理想株型，這個關鍵基因，或者叫關鍵因子，最后通過利用這個基因資源，在育種上能夠提高水稻的產(chǎn)量，能夠用分子設計的手段提高產(chǎn)量，同時又能兼顧品質(zhì)的質(zhì)量，因為有的時候這個產(chǎn)量提高了，可能品質(zhì)會下降。

截至2017年，該項目的研究成果在國際權(quán)威學術刊物上共發(fā)表論文120多篇，累計影響因子大于1000，被SCI引用8000余次，其中8篇代表性論文引用超過2300次?！蹲匀贿z傳學》（Nature Genetics）雜志高度評價說：理想植株在育種中可以與其他基因（其他高產(chǎn)基因、抗性基因）聚合，產(chǎn)生更加高產(chǎn)的水稻品種。通過提高IPA1的水平改良水稻株型具有提高水稻產(chǎn)量的潛力?！犊茖W》雜志新聞欄目則認為：該研究發(fā)現(xiàn)了推進水稻產(chǎn)量提高的遺傳學基礎。該項目的研究成果是“綠色革命”的新突破，為“新綠色革命”奠定了重要的理論基礎。

項目第一完成人 中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所 李家洋院士：我們在水稻上所研究獲得的這些知識，今后都可以利用到其他的主要農(nóng)作物上去，這種技術的提升，能夠使我們用更少的土地生產(chǎn)出更多更好的糧食出來，從而確保我們國家的糧食安全，或者說對世界的糧食生產(chǎn)都有貢獻。（央視記者 李崢 閆洪）