科研进展| 基因组所协同创新发现水稻绿色革命的伴侣基因

　　近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所钱前院士、熊国胜研究员与中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士领衔的研究团队在《分子植物（Molecular Plant）》在线发表了题为“A strigolactones biosynthesis gene contributed to the Green Revolution in rice”的研究论文。该研究发现了一个绿色革命的伴侣基因HTD1HZ，并首次报道独脚金内酯合成基因的有利等位变异如何在水稻绿色革命中被选择和广泛应用。

　　植物株型是一种非常复杂的农艺性状，是影响作物产量的主要因素之一。通过植物株型的改良，如植株高度、茎枝（分蘖）数和穗粒数等，可以显著提高作物产量。植物株型受到多种激素的影响，是育种研究难点。上世纪50-60年代，为解决发展中国家人口的温饱问题，育种学家利用“矮化基因”改良水稻、小麦等粮食作物，进行高产育种研究，被称为“绿色革命”。

　　该研究发现，超级稻恢复系“华占”含有一个独角金内脂合成基因HTD1新的等位形式HTD1HZ，能够有效增加水稻分蘖数和产量。IR8是国际水稻研究所1967年培育而成的半矮化抗倒伏的优异水稻品种，曾成功解决了东南亚地区粮食问题。IR8由矮小坚强亲本“低脚乌尖”和高大繁茂亲本“皮泰”繁育而成。“低脚乌尖” 带有控制矮杆性状的有利等位基因SD1DGWG，“皮泰”中含有HTD1HZ，二者在IR8培育过程中被共同选择固定下来，两者相辅相成，实现了矮杆抗倒和繁茂多蘖的最佳组合，促进水稻品种的稳产广适性。在我国大面积推广的双桂，明恢63和华占等多个品种中，都携带有HTD1HZ和SD1DGWG。这些结果表明在现代籼稻品种育种过程中，HTD1HZ与SD1DGWG同时被育种家共同选择并广泛利用，促进了水稻育种的 “绿色革命” 。

　　Model of the introgression of beneficial alleles of SD1 and HTD1 during the breeding of modern rice varieties

　　该研究成功解析了绿色革命中矮杆多分蘖类型品种的分子机理，并首次报道了水稻独脚金内酯合成基因的有利等位型如何在绿色革命中被引入和广泛应用，为稳产、广适性水稻品种分子设计育种提供了十分重要的理论和指导意义。

　　该研究得到科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委、深圳市科技计划和中国农业科学院创新工程的资助。中国水稻研究所王跃星副研究员、中国农业科学院深圳农业基因组研究所商连光副研究员、曾龙军助理研究员和中国科学院遗传与发育生物学研究所余泓副研究员为共同第一作者，中国农业科学院深圳农业基因组研究所钱前院士、熊国胜研究员与中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士为共同通讯作者。

　　原文链接：https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(20)30071-X