分子模塊設計育種使水稻也能“量身定制”

日前，運用“分子模塊設計”技術育成的嘉優中科系列水稻新品種在江蘇沭陽獲得豐收。

嘉優中科系列新品種是中國科學院遺傳與發育生物學研究所李家洋研究組與浙江省嘉興市農業科學院李金軍研究組合作運用“分子模塊設計”這一突破性技術育成的具有引領作用的模塊新品種。

長江中下游稻區是我國水稻主產區之一，歷史上一直是水稻育種水平和生產水平非常高的地區。但近20年以來，該地區水稻產量進入一個緩慢增長期，主要表現為產量和早熟、品質、抗病蟲、抗逆性等其他優良性狀之間的矛盾，尤其在目前的高產栽培條件下，個體和群體的矛盾及產量和生育期的矛盾就更加突出。

專家們表示，近年來隨著重要基因資源的逐步挖掘，傳統育種方法的瓶頸效應日益顯現，新品種選育的困難越來越多。在這種背景下，作物分子育種應運而生。分子育種技術可以實現基因的直接選擇和有效聚合，大幅度提高育種效率，縮短育種年限，實現“精確育種”。

中國科學院遺傳發育所副研究員劉貴富說，“常規育種需要7至8年才能選出育種材料，分子育種技術能將其縮短到3至4年甚至更短，育種周期縮短為原來的1/4至1/3，實現了快速、定向、高效培育系統改良的作物新品種。打個比方，常規育種方法育種好比是在相親的時候進行‘海選’，分子育種就是在已經經過層層選拔之后的對象里進行選擇?！?/span>

“分子模塊設計育種技術就是分子育種技術的一種類型?！毖芯拷M負責人、中科院院士李家洋說，這種技術是在育種專家的田間試驗之前，就對育種程序中的各種因素進行模擬、篩選和優化，確立目標基因型，提出**的親本選配和后代選擇策略，提高育種過程的預見性。

“模塊化設計育種就是先將育種總體目標分解成若干個單元目標，根據每個單元設計并培育一批符合單元目標的育種材料，最后按照整體目標將各單元材料具備的基因組合在一起，獲得符合總體目標的品種。”劉貴富說。

與常規育種技術相比，分子模塊設計育種技術不僅克服了育種周期長、偶然性大、育種效率低下等缺點，而且還可以對當前應用的品種缺點進行精確改良，容易實現多個優良基因（性狀）的聚合。利用該技術育成的品種，具有理想株型的超級稻株葉形態及高產、多抗、早熟、矮稈抗倒的優點，適宜在長江中下游稻區種植，在長江以北可作一季中稻，在長江以南可作單季晚稻或連作晚稻。

李家洋說：“這些品種既實現了水稻超高產和抗性提升的完美結合，又實現了種植區域北移，在長江中下游地區有著廣闊的推廣前景?！?/span>

李家洋表示，接下來課題組還將進一步朝“量身定制”方向努力?！氨热纾槍μ悄虿∪说忍厥馊巳?，可以設計研制低糖的水稻?！?/span>