一“桥”飞架水稻籼粳

本文转自：农民日报

华中农大师生30余载接力攻关

一“桥”飞架水稻籼粳

匡敏农民日报·中国农网记者乐明凯

利用籼粳亚种间杂种优势提高水稻产量一直是水稻育种专家的梦想。然而，一个多世纪来，籼粳杂种优势的遗传基础和应用一直是世界性难题。

华中农业大学欧阳亦聃教授、米甲明副教授联手搭建起克服籼粳亚种间杂种不育的“桥梁”，该研究可保障亚种间杂交稻的大田生产，实现了“一‘桥’飞架籼粳，天堑变通途”的设想，对未来培育高产籼粳杂交稻具有重要的理论和实践意义。

这是一场跨越30余年的接力，几代人激扬梦想、追求卓越，一棒接着一棒跑，将寸寸光阴浓缩在试验中，为籼粳杂种不育基础和应用研究“铺路架桥”……

一场跨越30余年的接力

籼粳杂交具有半不育特性，结实率很低，就像马和驴杂交所生的骡子一样，繁衍后代能力不足。

1984年，水稻科研工作者发现，在籼稻与粳稻两大亚种之外，存在着一类特殊水稻种质资源，它既能与籼稻“婚配”，又能与粳稻“婚配”，且杂交的后代结实率高，因此被称为广亲和品种。找到并分离调控广亲和的基因，便可找到解决籼稻和粳稻杂交后代育性下降、结穗后空壳问题的“金钥匙”。1990年，华中农业大学张启发领衔的水稻团队便开启了这场“秘境追踪”。

在一届届师生前赴后继的接力下，团队在籼粳杂种不育遗传机理及广亲和性研究领域捷报频传，揭示了水稻籼粳杂种育性调控的分子机制，为有关籼粳杂种不育、物种生殖隔离分子机理、生物演化的研究提供了借鉴和参考，相关研究成果发表在《科学》杂志。这不仅是籼粳杂种不育研究的一次重大突破，也是水稻功能基因组发展中的一个里程碑事件，让培育高产优质的籼粳杂交稻的应用研究驶入了“快车道”。

2012年，常年驻扎在育种生产一线的牟同敏教授向张启发院士推荐了米甲明进入水稻团队开展博士课题研究，希望将发现的基因在育种实践中用起来。

2013年，已在籼粳杂种不育研究领域探索了十年的欧阳亦聃愈发意识到：“要取得籼粳杂交育种研究的成功，必须与生产实践相结合。只有这样，籼粳杂交育种的‘链条’才能飞快转动起来。”

在与米甲明多次深入交流后，欧阳亦聃欣喜地发现，两人的科研正好可以“无缝对接”。他们一拍即合，开启了长达十年的科研合作。

一段永不言弃的征途

“信念是决定成败的关键因素！”米甲明坦言，刚进入团队时，世界范围内关于籼粳杂交育种实际应用的研究很少，科研早期就如同在黑夜中摸索。一年接着一年跋涉，扎根田间的日子里，他已经记不清有多少次与朝霞为邻，也记不得有多少天与星星做伴，成百上千次的试验见证了他辛勤的汗水，也记录了他从“无从下手”到“渐有眉目”的成长历程。

伴随着常人无法忍受的孤独和艰辛，支撑米甲明将这份“倔强”进行到底的，是导师牟同敏教授和张启发院士潜移默化的影响，也有欧阳亦聃这位合作伙伴的鼎力支持。

“平日里，只要有新的想法，我们都会第一时间讨论交流。一些自己苦思冥想都想不通的难题，也常常会在交流中迎刃而解。”米甲明说。2016年和2020年，合作的研究多次结出硕果，为后续研究奠定了良好的基础。

作为这场接力赛中的重要人物，博士研究生周鹏辉和王正基同样经历过早期探索的煎熬。

“我是怀着满腔抱负进入课题组的，2012年团队发表的那篇论文对我的触动极深，憧憬自己有朝一日也能做出真正有价值的工作。”回忆起刚进入团队时的情形，周鹏辉百感交集，科研探索的过程远比他预想的更艰难。

经历了漫长的田间试验，王正基刚迈出第一步便被“卡住”了。采集到的数据显示异常，一年的工作“打了水漂”，王正基难免有些受挫。再次试验，他更加严谨地设置种植条件，从播种、插秧到建立隔离带，搜集群体表型和基因型……每一步都小心翼翼。

辛苦付出没有白费，当遗传分析结果出炉，他们倍感振奋，这场“接力赛”可以向前继续奔跑了。

一次搭建“桥梁”的过程

“如果把高产优质的‘籼粳交’比作鹊桥相会，我们的工作就是努力搭建这座桥梁的过程。”欧阳亦聃说。

传统的育种模式好比是“大海捞针”，不仅需要庞大的研究群体，而且需要进行大量的试验，选育一个好的品种，往往费时数年。即便是培育出优良的籼粳交品种，也很难解释其背后的机理，更无法在其他产区进行大规模选育。

“我们提出了一种‘最简’基因组设计育种策略，让育种过程尽可能简洁、精准。这一策略只需要三步即可完成，首先是通过遗传分析确定建这座桥需要的主要‘零件’，在此基础上画出‘施工图’，最后一步是进行‘组装’。经过验证，这套策略可以极大地提高育种效率。”欧阳亦聃说。

这套育种策略的诞生并非偶然。

2016年，团队已经将籼粳杂种的结实率提升到了50%，但对于生产实践而言，这还远远不够。如何让这座“桥”更加实用？

2019年，团队进一步将籼粳杂交的结实率提升到了70%，欧阳亦聃和米甲明喜出望外。两人进一步设想：能否让正常的结实率达到85%以上？

彼时，王正基的遗传分析刚好给出了答案。根据“施工图”安排，2021年，田间验证的接力棒交到了硕士研究生朱兴臣手中。8月，武汉的阳光灼热不堪，但当沉甸甸的稻穗映入眼帘时，兴奋感让朱兴臣满身的疲惫一扫而光。经过检测，团队创制的广亲和品种，可以培育花粉和胚囊育性超过90%且能正常结实的籼粳亚种间杂交稻！

2023年2月26日，相关科研成果在《分子植物》杂志发表后，受到了水稻杂交育种界广泛关注。

欣喜之余，欧阳亦聃感慨良多：“沿着一个研究方向，咬定青山不放松，是水稻团队一直以来的传统。接过前辈们手中的接力棒，我们将沿着他们的足迹，激扬梦想，追求卓越，在科学研究的道路上勇毅前行。”