異源四倍體野生稻快速從頭馴化新策略

近日，中國科學院種子創新研究院、中國科學院遺傳與發育生物學研究所李家洋團隊首次提出了異源四倍體野生稻快速從頭馴化的新策略，旨在最終培育出新型多倍體水稻作物，從而大幅提升糧食產量并提高作物環境變化適應性。本項研究為應對未來糧食危機提出了一種新的可行性策略，開辟了全新的作物育種方向，是該領域的一項重大突破性進展，未來四倍體水稻新作物的成功培育有望給世界糧食生產帶來顛覆性的革命。這一研究成果于2021年2月4日在國際學術期刊《細胞》發表。

當前的栽培稻是從祖先二倍體野生稻經過數千年的人工馴化而來，馴化過程在改良重要農藝性狀的同時，也造成遺傳多樣性的大量丟失。除了二倍體栽培稻，稻屬還有其他25種野生植物，按照基因組特征又可以分成11類，包括6類二倍體基因組和5類四倍體基因組。其中異源四倍體野生稻具有生物量大、自帶雜種、環境適應能力強等優勢，但同時也具有非馴化特征，無法進行農業生產。

為攻克創制多倍體水稻新作物的難題，李家洋院士所帶領的研究團隊首次提出異源四倍體野生稻快速從頭馴化的新策略，并分為了“四個階段”：第一階段，收集并篩選綜合性狀最佳的異源四倍體野生稻底盤種質資源；第二階段，建立野生稻快速從頭馴化技術體系，其中包括3個核心點，即高質量參考基因組的繪制和基因功能注釋，高效遺傳轉化體系，和高效基因組編輯技術體系；第三階段，品種分子設計與快速馴化，包括重要農藝性狀基因注釋及基于基因組信息的品種分子設計，重要農藝性狀基因的功能驗證，多基因編輯及聚合及田間綜合性狀評估；第四階段，新型水稻作物推廣應用。

最終，該團隊材料收集全面，攻破技術瓶頸，成功創制落粒性降低、芒長變短、株高降低、粒長變長、莖稈變粗、抽穗時間不同程度縮短的各種基因編輯源四倍體野生稻材料，證明該團隊提出的異源四倍體野生稻快速從頭馴化策略高度可行，對未來創制培育新的作物種類具有重要意義。