水稻分子设计育种：“新绿色革命”的起点

在传统育种过程中，由于株型和籽粒发育等控制产量性状的关键基因克隆有限、调控网络不明晰，使得育种方式以田间选择为主，仅能针对个别位点开展分子标记辅助选择。

在国家自然科学基金重大研究计划“主要农作物产量性状的遗传调控网络解析”支持下，在中国工程院院士万建民等责任专家指导下，研究人员对理想株型和籽粒发育调控机理有了较为明确的认识，并在此基础上开展原创分子设计育种，高效、经济地获得了一系列高产、优质的组合和品种。研究人员认为，这些成果的取得标志着“新绿色革命”的起点，引领了育种新方向。

首先，通过农学与信息学融合，研究人员搭建起智能化育种系统。他们在水稻分子设计育种方法的研究中系统整理了所有公开报道的水稻数量性状基因研究结果，通过生物信息学技术将水稻关键功能变异位点逐一锚定到水稻基因组的精确位置，并利用遗传群体对其效应强弱进行了精准评估，首次绘制出一张完整的水稻基因关键变异电子图谱。

其次，水稻版的“地图导航”系统RiceNavi出炉，初步实现水稻育种的智能化。在常规稻主栽品种“黄华占”的改良中，科学家在“地图导航”系统的帮助下，只用了两年半时间，就获得了新品系“导航1号”。这一新品种株型紧凑、生育期略短、有香味，已正式转让给我国大型种业集团，正在进行推广应用。

再次，基于多基因聚合分子，研究人员设计出一个高产、优质水稻新组合。中国科学院院士钱前带领课题组将“日本晴”和“9311”作为优良目标基因供体，主动对28个优良目标基因进行设计，涉及水稻产量、稻米外观品质、蒸煮食味品质和生态适应性等。该研究结果将极大推动作物传统育种向高效、精准、定向的分子设计育种转变。另外，研究人员还利用已克隆的系列产量基因设计出高产基因的聚合育种模型，阐述基于籼粳亚种间杂种优势利用的分子育种学理论并奠定了未来超级杂交稻设计的理论基础，为水稻生产的第三次产量飞跃提供了指导性思路。

最后，基于基础理论研究的优势和成果，研究人员培育出“理想株型”和“籼稻产量、粳稻品质”品种“嘉禾优7245”等。水稻的“理想株型”是现代育种理论和技术研究领域中孜孜以求的一个梦想，研究人员建立水稻分子设计育种的理论框架与技术体系，培育出兼具“理想株型”和“籼稻产量、粳稻品质”特征的一系列品种，并在长江流域推广。