2017年度国家科学技术奖励大会丨​国家自然科学奖一等奖：水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计

　　

　　

　　粮食安全是维系社会稳定的压舱石，是国家安全的重要基础，中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手上。如何用世界8%的耕地，养活世界20%的人口？水稻是我国主要粮食作物，产量事关粮食安全，而育种创新正是粮食安全的重要保障。2017年度国家自然科学奖一等奖授予中国科学院“水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计”项目，该项目从分子层面解决了水稻产量与品质相统一的难题，培育出高产优质的水稻新品种。

　　

　　
        现代育种技术，也就是杂交水稻技术为粮食增产和品质改良做出了巨大贡献。然而，面对日益增长的粮食需求，迫切需要更加高效和精准的育种技术，比如通过分子层面进行水稻品种设计的定向改良。从水稻的产量三要素，即穗数、粒数、粒重，到蒸煮品质三要素——胶稠度、直链淀粉含量、糊化温度，进行全面优化，既重视产量，也看重口感。

　　

　　
        项目第三完成人 中国农业科学院中国水稻研究所 钱前：这是一个不只是我们中国，也是世界上长期困扰的难题，就一般高产不优质，优质不高产。尤其（控制水稻）品质是25个基因，25个基因在这里面是肉眼看不出来的。

　　

　　经过20年攻关，科学家们围绕 “水稻理想株型与品质形成的分子机理” 这一核心科学问题，创建了直接利用自然品种材料进行复杂性状遗传解析的新方法，揭示了水稻理想株型形成的分子基础，从水稻4万多个基因中，找到了影响理想株型形成的关键基因IPA1，使带有半矮秆基因的现有高产品种的产量进一步提高。同时对影响水稻口感的基因进行精细调控，杂交培育了“嘉优中科”等一系列高产优质新品种，连续两年万亩示范平均产量比当地主栽品种增产20%以上。

　　

　　
        项目第二完成人 中国科学院上海生科院植生生态所 韩斌院士：解决了这个株型影响控制产量性状的一个最主要的科学问题。过去这个株型的改变对产量影响非常大，能不能找到一个最好的理想株型，这个关键基因，或者叫关键因子，最后通过利用这个基因资源，在育种上能够提高水稻的产量，能够用分子设计的手段提高产量，同时又能兼顾品质的质量，因为有的时候这个产量提高了，可能品质会下降。

　　

　　
        截至2017年，该项目的研究成果在国际权威学术刊物上共发表论文120多篇，累计影响因子大于1000，被SCI引用8000余次，其中8篇代表性论文引用超过2300次。《自然遗传学》（Nature Genetics）杂志高度评价说：理想植株在育种中可以与其他基因（其他高产基因、抗性基因）聚合，产生更加高产的水稻品种。通过提高IPA1的水平改良水稻株型具有提高水稻产量的潜力。《科学》杂志新闻栏目则认为：该研究发现了推进水稻产量提高的遗传学基础。该项目的研究成果是“绿色革命”的新突破，为“新绿色革命”奠定了重要的理论基础。

　　

　　项目第一完成人 中国科学院遗传与发育生物学研究所 李家洋院士：我们在水稻上所研究获得的这些知识，今后都可以利用到其他的主要农作物上去，这种技术的提升，能够使我们用更少的土地生产出更多更好的粮食出来，从而确保我们国家的粮食安全，或者说对世界的粮食生产都有贡献。