《福建日報》2025年12月2日05版

　　近日，在浙江杭州舉辦的第十二屆中國現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展論壇暨2025中國農學會年會上，中國農業(yè)科學院農業(yè)信息研究所發(fā)布《2025中國農業(yè)科學重大進展》。中國農業(yè)科學院作物科學研究所、福建省農業(yè)科學院水稻研究所、中國科學遺傳與發(fā)育生物學研究所的聯(lián)合研究成果——“破解‘復粒稻’多粒簇生之謎”位列10項成果之首。

　　該報告由中國農業(yè)科學院農業(yè)信息研究所科技情報分析與評估創(chuàng)新團隊研制。其間，該團隊以2024年度Web of Science收錄的農業(yè)領域中國學者以第一或通訊作者發(fā)表的46832篇高水平論文為基礎，經文獻計量初選、同行專家評審和院士遴選等過程，最終遴選出10項能夠代表2024年我國農業(yè)科技前沿研究水平、取得重大突破性進展的基礎科學研究成果。

　　“破解‘復粒稻’多粒簇生之謎”的突破性在于，破解了水稻領域的百年未解難題。

　　與常見的單粒稻不同，“復粒稻”表現(xiàn)出獨特的簇生現(xiàn)象，即多個穗粒扎堆生長。這意味著穗粒密度大、數(shù)量多，一株水稻能夠長出更多稻谷。自20世紀30年代首次發(fā)現(xiàn)這一特殊種質資源以來，國內外學者圍繞“復粒稻”開展了大量研究，試圖破譯簇生現(xiàn)象的“遺傳密碼”。但大多數(shù)研究僅僅將簇生基因定位在水稻6號染色體上一個較大的區(qū)間內，簇生基因精確位置、簇生現(xiàn)象遺傳機理始終成謎。

　　多年來，研究團隊對水稻“復粒稻”簇生現(xiàn)象開展持續(xù)研究。他們以“復粒稻”材料為背景，通過化學誘變，從包含1萬份誘變株系、16萬份誘變單株的群體中，篩選出2份不簇生的突變體株系，接著進行復雜的回交轉育、重測序和關聯(lián)分析，最終定位到了關鍵基因“BRD3”。進一步研究表明，該基因能夠編碼一種叫作“油菜素甾醇”（即“BR”）的植物代謝酶，其含量的變化，影響了水稻穗粒是“孤軍奮戰(zhàn)”還是“抱團取暖”。

　　原來，稻穗有著層次分明的結構，依次包括主梗、一次枝梗、二次枝梗、小穗梗等，小穗梗上著生的小穗就是我們常說的穗粒。“BRD3”基因在水稻二級分枝分生組織部位被激活，導致了該部位“BR”代謝酶含量減少，進而引發(fā)一系列連鎖效應，最終延遲二級分枝分生組織向小穗分生組織轉變。因此，水稻有了更多時間來進行分枝，從而長出了更多二級分枝，同時還伴隨著小穗梗長度縮短。最終結果是穗粒分布更緊湊，看起來一粒挨著一粒。

　　研究人員將調控“BR”代謝酶的基因導入到多個水稻品種中后發(fā)現(xiàn)，相對于非簇生品種，“復粒稻”二級枝梗數(shù)增多，穗粒數(shù)顯著增加，而穗長、穗數(shù)、抽穗期和千粒重等其他產量性狀都沒有顯著差異，最終產量增加11.27%~20.96%，且對籽粒品質沒有負面影響。

　　“該研究破譯了國際關注近百年的‘復粒稻’形成的遺傳基礎，揭示了植物激素油菜素甾醇調控水稻穗粒數(shù)的機制，為培育高產水稻新品種提供了理論基礎和新路徑。”福建省農業(yè)科學院水稻研究所研究員趙明富說。去年3月，國際頂級學術期刊《科學》雜志在線發(fā)表了該聯(lián)合研究成果。

　　據(jù)悉，該研究成果已在水稻育種上得到應用。近年來，趙明富團隊在福建、海南等地的育種基地開展穿梭育種，在“復粒稻”親本材料創(chuàng)制、優(yōu)勢組合選育及配套栽培技術探索等方面取得系列進展。“復粒稻”新品系和新組合不僅展示出強大的增產潛力，在米質、株型、抗逆性等綜合性狀上同樣表現(xiàn)優(yōu)異，為后續(xù)培育突破性水稻新品種奠定了基礎。