开辟水稻育种新途径（科技视点·种业科技自立自强②）

　　“今年5月，我们的水稻材料就要在北京实验田里试种了，未来有望推广到更多地方。”说起手头的工作，余泓眼睛里都是喜悦。

　　余泓是中科院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队的一员。他说的水稻材料，是该团队快速从头驯化的全新水稻品种。去年初，这一成果发表在科学期刊《细胞》上，被业界认为有望开辟一条野生植物驯化新路。

　　实现水稻育种从“0”到“1”的重要突破

　　农作物的栽培与人工驯化是农业文明起源的重要标志。水稻是全球一半左右人口的主粮，往前溯源，它们的祖先都是7000到1万年前的二倍体（含有两个染色体组）野生稻，经过了漫长驯化，成为当前栽培的水稻。

　　过去，科学家在二倍体栽培稻的基础上，培育出了一系列优异的水稻品种。然而，除了二倍体栽培稻，稻属还有其他20多种野生植物，按照基因组特征又可以分成11类，包括6类二倍体基因组和5类四倍体基因组。其中，CCDD基因组异源四倍体野生稻，是将两套基因组水稻的完整二倍体染色体进行了融合，有天然的杂种优势，还具有环境适应能力强等优势。

　　如何在异源四倍体野生稻基础上从头驯化一种全新的水稻？李家洋带领团队，瞄准这一新领域，希望培育出产量高、环境适应好的新水稻。

　　虽然异源四倍体野生稻种质资源优势明显，驯化潜力和开发空间大，但它存在一些不足，如种粒小、易脱落、花期短等，这些缺陷使其无法适应农业生产。

　　受株型、花期、育性等影响，野生稻通过实验室驯化、改良也面临重重困难。经过多年攻关，李家洋团队提出了异源四倍体野生稻快速从头驯化策略，带领团队创制了世界首例重新设计与快速驯化的四倍体水稻材料。这被称为水稻育种从“0”到“1”的重要突破。

　　具体来说，驯化策略分为四个阶段。在第一阶段，该团队与同行合作，收集了28份异源四倍体野生稻资源。通过深入研究，筛选出一份高秆野生稻资源，并将其命名为多倍体水稻1号。在第二阶段，团队建立了野生稻快速从头驯化技术体系。在第三阶段，进行品种分子设计与快速驯化；第四阶段则是推广应用。

　　经过对多倍体水稻1号中同源基因进行编辑，团队成功创制了落粒性降低、芒长变短、株高降低、粒型变长、茎秆变粗、抽穗时间缩短的各种基因编辑材料。这项工作证明，从头驯化四倍体野生稻在策略上是可行的。

　　李家洋介绍，团队计划用5至10年完成示范材料。之后，再用5年左右培育可用于农业生产的高产优质高抗高效新水稻作物。“应用这一新方法，水稻从头驯化可能缩短到几十年甚至几年。”李家洋表示。

　　为野生植物重新驯化提供了解决方案

　　经过漫长的驯化，野生植物中一些符合人类需求的性状被保留下来，作物的产量更高了，适用种植范围更广了，但这一过程也造成了遗传多样性的大量减少和一些重要基因资源的丢失。

　　“营养不够多施肥，生病了靠打药，久而久之，农作物很多基因就丢失了，对环境的适应能力随之下降。”李家洋告诉记者，目前农作物品种更新很快，一些种质资源缺失后就再也找不回来了。