解码基因秘奥做强云南稻芯

　　云南省农科院陶大云团队瞄准水稻种间杂种不育这一世界难题，经历40年艰苦攻关，取得了亚洲栽培稻及其野生近缘种有利新基因发掘与育种利用的重大创新成果，为水稻育种提供了具有重要应用价值的新基因及理论基础。
　　瞄准世界难题的艰苦攻关
　　民以食为天，人类驯化农作物的步伐从未停止过。在农作物从原始野生物种到栽培物种的转变中，产量大幅提高，但由此带来的农作物栽培品种遗传的单一化、生物和非生物抗性的脆弱性等问题也更加突出。究其原因，主要是人类在对农作物改良驯化过程中，少数几个优良的核心亲本被反复使用，短期内对农作物的产量、抗性、品质有很大提高，但同时也加剧了栽培品种基因库的单一化。就水稻而言，栽培稻野生近缘种中保留了稻属赖以生存的几乎所有基因资源，然而这些种质资源中95以上的材料从未在育种中利用过。其重要原因之一，就是因为水稻种间甚至种内都存在严重的生殖障碍，其中以杂种不育最为普遍，其表现就是杂种F1代结实率低，有利基因随着杂种不育而流失，杂交育种困难重重。
　　纵观水稻产业发展历程，不难发现，重要新基因的发掘与利用是水稻生产发展的创新原动力。世界上两次水稻绿色革命都离不开关键新基因（半矮秆基因及雄性不育基因）在农业生产上的广泛应用。多年研究表明，认识水稻种间杂种不育是打破种间生殖隔离，利用野生近缘种中丰富遗传变异、杂种优势的基础。
　　陶大云是云南省农业科学院陆稻野生稻研究专家，他敏锐地看到了水稻杂种不育研究的重要性及当下研究的局限性，面对种间杂种不育这个在远缘杂交育种中绕不过去且很难克服的难题，带领省农科院粮作所陆稻野生稻研究创新团队自20世纪80年代起就致力于亚洲栽培稻与非洲栽培稻种间杂种不育的研究。
　　锚定目标，尽管过程艰辛且充满重重困难，但只要坚持走下去，终究能闯出一条属于自己的路。在多方支持下，陶大云带领团队艰苦攻关，以有利新基因发掘与育种利用、育种新方法、种间杂种不育的规律等为研究重点，经过数十年实践，总结形成了栽培稻种间杂交育种方法，发掘了Rhz2、Rhz3、Dep4、Ep4、Pi57等有利新基因，发现了S29（t）等12个种间杂种不育新基因，成果论文发表在《PNAS》《Science》等国际顶尖学术期刊或世界高影响因子期刊上，还两次获得云南省自然科学一等奖，彰显出强劲的科研实力。
　　挺立国际前沿的重大创新
　　与亚洲栽培稻同属于AA基因组的野生近缘种除了非洲栽培稻、长雄野生稻外，还有巴蒂野生稻、普通野生稻、尼瓦拉野生稻、展颖野生稻、南方野生稻5种野生稻。这些野生稻含有很多优良性状，例如抗病性、抗虫性以及其它抗胁迫性，是栽培稻改良可利用的巨大基因库。
　　陶大云带领团队，从国内外引进、收集的AA基因组野生种中选择186个非洲栽培稻、21个尼瓦拉野生稻、26个普通野生稻、9个南方野生稻、9个展颖野生稻、18个巴蒂野生稻、9个长雄野生稻及181个亚洲栽培稻的陆稻，涉及稻属AA基因组全部8个种共计459个编号作供体，亚洲栽培稻粳稻滇粳优1号作受体，创制了26459份种间远缘杂交后代渗入材料。选取回交后代花粉育性
　　利用这批材料，陶大云团队发掘定位了亚洲栽培稻与非洲栽培稻种间杂种不育基因8个，亚洲栽培稻与南方野生稻种间杂种不育基因5个，亚洲栽培稻与长雄野生稻种间杂种不育基因3个，亚洲栽培稻与展颖野生稻杂种不育基因1个。其中，报道新基因12个，占国内外已发表稻属种间杂种不育基因的一半以上，并且首次发现亚洲栽培稻与非洲栽培稻种间杂种不育的中性等位变异2个。
　　与此同时，陶大云团队与南京农业大学万建民院士团队、华南农业大学刘耀光院士团队合作，对已分子定位的杂种不育基因进行克隆及分子机制研究，取得了亚洲栽培稻与南方野生稻的种间杂种不育基因qHMS7的克隆、亚洲栽培稻与非洲栽培稻种间杂种不育基因S1的克隆等合作成果。
　　基础研究落地开花。陶大云带领团队克服种间杂种不育难题，在世界上首次利用非洲栽培稻资源培育了种间远缘杂交后代粳型水稻新品种云稻一号，探索了理论指导实践的实际运用，疏通了稻属AA基因组远缘物种种间有利基因交流与育种利用的渠道。
　　打牢创新地基的担当作为
　　2022年7月7日，2021年度云南省科学技术奖励大会在昆举行，陶大云团队为主完成的稻属AA基因组种间杂种不育的遗传研究获得云南省自然科学一等奖，这也是该团队第二次获得省自然科学一等奖。
　　斩获大奖，在于团队取得了多个世界领先的成果，在于团队前瞻性锚定云南稻作产业发展方向，系统性将资源优势转化为基因优势，进而转化为种子优势的创新实践。
　　从重大、普遍生产问题提炼重大农学问题、重大科学问题，长期坚持、系统研究；应用研究与应用基础研究相结合，相互促进，既重视在重大、普遍生产问题的基础上开展应用基础研究，也注重在应用基础研究新进展的基础上高起点开展应用研究；好的团队、好的研究手段与条件、研究人员的努力、具有国际视野的广泛合作对科学研究的成功也很重要。陶大云坦言。
　　陶大云团队通过多年的研究，探索出了规模化、系统化发掘有利基因的新方法，并已准备了大量有育种利用价值的中间材料，初步搭建了新基因发掘、分子育种的研究平台；与非洲稻作发展协会、国际水稻研究所、法国国际热带农艺研究中心、华南农业大学、南京农业大学、中国科学院遗传与发育研究所等机构（单位）紧密合作、取长补短，始终保持了鲜活的科研创新能力；重视人才培养，支持团队成员在职攻读学位，创造机会送团队成员出国参加培训，鼓励团队成员根据各自研究内容申报项目，现有的6名团队成员中，陶大云入选新世纪百千万人才工程国家级人选、获国务院政府特殊津贴，2人为云南省学术技术带头人，1人为云南省学术技术带头人后备人才，团队共发表学术论文70篇，其中30篇被SCI收录，包括《Science》2篇、《PNAS》1篇。
　　加强基础研究，是实现高水平科技自立自强的迫切要求。云南虽然是稻种资源大省，但却不是稻种资源强省。陶大云表示，团队将长期坚持亚洲栽培稻及其野生近缘种有利新基因发掘与育种利用这一方向，针对云南丰富的稻种资源进行遗传解析，同时基于全球的水稻功能基因组研究成就对水稻关键基因进行发掘利用，争取发展主动权，推动云南稻种资源优势向基因优势、种业优势和经济优势转化，在打好种业翻身仗中发挥云南的独特优势和力量。
　　云南网记者陈云芬