原標題：解碼基因奧秘 做強雲南“稻芯”

陶大雲研究員查看水稻長勢 供圖

　　雲南省農科院陶大雲團隊瞄準水稻種間雜種不育這一世界難題，歷經40年艱苦攻關，取得了亞洲栽培稻及其野生近緣種有利新基因發掘與育種利用的重大創新成果，為水稻育種提供了具有重要應用價值的新基因及理論基礎。

　　瞄準世界難題的艱苦攻關

　　民以食為天，人類馴化農作物的步伐從未停止過。

　　在農作物從原始野生物種到栽培物種的轉變中，産量大幅提高，但由此帶來的農作物栽培品種遺傳的單一化、生物和非生物抗性的脆弱性等問題也更加突出。究其原因，主要是人類在對農作物改良馴化過程中，少數幾個優良的核心親本被反復使用，短期內對農作物的産量、抗性、品質有很大提高，但同時也加劇了栽培品種基因庫的單一化。就水稻而言，栽培稻野生近緣種中保留了稻屬賴以生存的幾乎所有基因資源，然而這些種質資源中95%以上的材料從未在育種中利用過。重要原因之一，就是因為水稻種間甚至種內都存在嚴重的生殖障礙，其中以雜種不育最為普遍，表現就是雜種F1代結實率低，有利基因隨著雜種不育而流失，雜交育種困難重重。

　　縱觀水稻産業發展歷程，不難發現，重要新基因的發掘與利用是水稻生産發展的創新原動力。世界上兩次水稻“綠色革命”都離不開關鍵新基因（半矮稈基因及雄性不育基因）在農業生産上的廣泛應用。多年研究表明，認識水稻種間雜種不育是打破種間生殖隔離，利用野生近緣種中豐富遺傳變異、雜種優勢的基礎。

　　陶大雲是雲南省農業科學院陸稻野生稻研究專家。他敏銳地看到了水稻雜種不育研究的重要性及當下研究的局限性，面對種間雜種不育這個在遠緣雜交育種中繞不過去且很難克服的難題，帶領省農科院糧作所陸稻野生稻研究創新團隊自20世紀80年代起就致力於亞洲栽培稻與非洲栽培稻種間雜種不育的研究。

　　錨定目標，儘管過程艱辛且充滿重重困難，但只要堅持走下去，終究能闖出一條屬於自己的路。在多方支持下，陶大雲帶領團隊艱苦攻關，以有利新基因發掘與育種利用、育種新方法、種間雜種不育的規律等為研究重點，經過數十年實踐，總結形成了栽培稻種間雜交育種方法，發掘了Rhz2、Rhz3、Dep4、Ep4、Pi57等有利新基因，發現了S29（t）等12個種間雜種不育新基因，成果論文發表在《PNAS》《Science》等國際頂尖學術期刊或世界高影響因子期刊上，還兩次獲得雲南省自然科學一等獎，彰顯了強勁的科研實力。

　　挺立國際前沿的重大創新

　　與亞洲栽培稻同屬於AA基因組的野生近緣種除非洲栽培稻、長雄野生稻外，還有巴蒂野生稻、普通野生稻、尼瓦拉野生稻、展穎野生稻、南方野生稻5種野生稻。這些野生稻含有很多優良性狀，例如抗病性、抗蟲性以及其他抗脅迫性，是栽培稻改良可利用的巨大基因庫。

　　陶大雲帶領團隊從國內外引進、收集的AA基因組野生種中選擇186個非洲栽培稻、21個尼瓦拉野生稻、26個普通野生稻、9個南方野生稻、9個展穎野生稻、18個巴蒂野生稻、9個長雄野生稻及181個亞洲栽培稻的陸稻，涉及稻屬AA基因組全部8個種共計459個編號作供體，亞洲栽培稻粳稻“滇粳優1號”作受體，創制26459份種間遠緣雜交後代滲入材料。選取回交後代花粉育性小于90%的單株用受體親本繼續回交、定位，培育254份育性近等基因係，並統一在亞洲栽培稻粳稻“滇粳優1號”遺傳背景下，創建了國內外最豐富的稻屬種間雜種不育材料。在對這批材料進行遺傳分析的基礎上，提出了系統化、規模化發掘稻屬AA基因組種間雜種不育的策略，為研究其他數量性狀遺傳的農藝性狀提供了思路和方法。

　　利用這批材料，陶大雲團隊發掘定位了亞洲栽培稻與非洲栽培稻種間雜種不育基因8個、亞洲栽培稻與南方野生稻種間雜種不育基因5個、亞洲栽培稻與長雄野生稻種間雜種不育基因3個、亞洲栽培稻與展穎野生稻雜種不育基因1個。其中，報道新基因12個，佔國內外已發表稻屬種間雜種不育基因的一半以上，並且首次發現亞洲栽培稻與非洲栽培稻種間雜種不育的中性等位變異2個。

　　與此同時，陶大雲團隊與南京農業大學萬建民院士團隊、華南農業大學劉耀光院士團隊合作，對已分子定位的雜種不育基因進行克隆及分子機制研究，取得亞洲栽培稻與南方野生稻的種間雜種不育基因qHMS7的克隆、亞洲栽培稻與非洲栽培稻種間雜種不育基因S1的克隆等合作成果。

　　基礎研究落地開花。陶大雲帶領團隊克服種間雜種不育難題，在世界上首次利用非洲栽培稻資源培育了種間遠緣雜交後代粳型水稻新品種“雲稻一號”，探索了理論指導實踐的實際運用，疏通了稻屬AA基因組遠緣物種間有利基因交流與育種利用的渠道。

　　打牢創新地基的擔當作為

　　2022年7月7日，2021年度雲南省科學技術獎勵大會在昆舉行。陶大雲團隊為主完成的稻屬AA基因組種間雜種不育的遺傳研究獲得雲南省自然科學一等獎，這也是該團隊第二次獲得省自然科學一等獎。

　　斬獲大獎，在於團隊取得了多個世界領先的成果，在於團隊前瞻性錨定雲南稻作産業發展方向，系統性將資源優勢轉化為基因優勢，進而轉化為種子優勢的創新實踐。

　　“從重大、普遍生産問題中提煉重大農學問題、重大科學問題，長期堅持、系統研究；應用研究與應用基礎研究相結合，相互促進，既重視在重大、普遍生産問題的基礎上開展應用基礎研究，也注重在應用基礎研究新進展的基礎上高起點開展應用研究；好的團隊、好的研究手段與條件、研究人員的努力、具有國際視野的廣泛合作，對科學研究的成功也很重要。”陶大雲坦言。

　　陶大雲團隊通過多年的研究，探索出規模化、系統化發掘有利基因的新方法，並已準備了大量有育種利用價值的中間材料，初步搭建了新基因發掘、分子育種的研究平臺；與非洲稻作發展協會、國際水稻研究所、法國國際熱帶農藝研究中心、華南農業大學、南京農業大學、中國科學院遺傳與發育生物學研究所等機構（單位）緊密合作、取長補短，始終保持了鮮活的科研創新能力；重視人才培養，支持團隊成員在職攻讀學位，創造機會送團隊成員出國參加培訓，鼓勵團隊成員根據各自研究內容申報項目。現有的6名團隊成員中，陶大雲入選新世紀百千萬人才工程國家級人選、獲國務院政府特殊津貼，2人為雲南省學術技術帶頭人，1人為雲南省學術技術帶頭人後備人才，團隊共發表學術論文70篇，其中30篇被SCI收錄，包括《Science》2篇、《PNAS》1篇。

　　加強基礎研究是實現高水準科技自立自強的迫切要求。雲南雖然是稻種資源大省，但卻不是稻種資源強省。陶大雲表示，團隊將長期堅持“亞洲栽培稻及其野生近緣種有利新基因發掘與育種利用”這一方向，針對雲南豐富的稻種資源進行遺傳解析，同時基於全球的水稻功能基因組研究成就對水稻關鍵基因進行發掘利用，爭取發展主動權，推動雲南稻種資源優勢向基因優勢、種業優勢和經濟優勢轉化，在打好種業翻身仗中發揮雲南的獨特優勢和力量。（記者 陳雲芬）