中国水稻研究所王克剑研究员团队近期成功研发出克隆效率稳定近100%、结实正常的一系法杂交水稻，率先实现该领域“从1到100”的跨越。该项原创研究成果于7月21日刊发于《Vita》（《生命》）。
当前，杂交稻生产对种子纯度，即杂交水稻种子中，真正具备杂种优势（即基因型与亲本杂交后代一致）的种子所占的比例的最低要求为97%。
克隆效率，是指在人工诱导的无融合生殖过程中，所结种子中基因型与母本完全一致（即克隆种子）所占的百分比，用于衡量“固定杂种优势”的技术成功率，它直接影响种子纯度，2017年，王克剑团队创建的首个杂交水稻无融合生殖体系的克隆效率远低于生产应用标准。针对这一难题，团队确立了“从1到100”的攻关目标——克隆效率100%、结实率与正常植株持平的一系法杂交水稻。
王克剑表示，目前大面积应用的三系法和两系法杂交水稻，由于后代遗传分离，无法留种再用，每年必须依赖雄性不育系与恢复系重新进行人工制种。一系法的核心目标，是通过无融合生殖让杂交作物自我繁殖产生克隆种子，从而固定杂种优势，实现“一次杂交，代代可用”，即理论上，仅需获得一粒杂交种子，即可实现杂交水稻的持续利用，无需每年重新制种。
经过数年持续攻关，团队成功挖掘出水稻内源基因，并命名为“华胥”。该基因编码精细胞特异转录因子蛋白，其命名灵感源于中国古代神话中“踏迹感孕而生伏羲女娲”的华胥氏，隐喻孤雌生殖的生物学特征。
研究表明，在杂交水稻卵细胞中异位表达华胥基因，能高效诱导孤雌生殖、产生单倍体后代。进一步与克隆配子策略（敲除三个减数分裂关键基因，使减数分裂转变为有丝分裂）相结合，所创制的多个无融合生殖株系均实现接近100%的克隆效率——在多个杂交稻品种、不同世代、不同种植群体和田间大群体条件下，克隆效率仍稳定维持在99%以上，同时产量保持正常水平。这标志着“一系法杂交水稻”“从1到100”的攻关目标已初步实现，一系法“代代相传”的愿景迈出了关键一步。
王克剑表示，该成果破解了作物育种领域公认的世界难题——让杂交稻通过种子永久固定杂种优势，有望从根本上改变杂交稻依赖年年制种的传统模式，为全球粮食安全提供新的技术支撑。
（受访者供图）
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