位于杭州的中国水稻研究所科学家发现了一种天然存在的基因变异,能够使水稻更早成熟的同时提高产量,从而缓解作物育种中长期存在的这一权衡难题。该研究由张健领导,于8月20日发表在《科学》杂志上。
早熟与高产兼顾一直是水稻育种的一大难题,论文作者写道,协调这两者对于提高水稻年产量至关重要。研究团队将部分解决方案追溯至一个名为TGW1a的基因座,该基因座编码一种与“开花位点T”(FLOWERING LOCUS T)相关的类成花素蛋白,后者是植物促进开花信号系统的一部分。
研究显示,TGW1a控制水稻的抽穗时间和氮素利用效率,进而影响籽粒重量和产量。该蛋白与另外两个已知的开花和产量调控因子Ghd7和Hd1相互作用,并使其保持稳定。该基因启动子区域的差异,使一种祖先版本(称为TGW1aJZ)能够将基因表达维持在中等水平。
研究人员还打破了TGW1aJZ与一个紧密连锁、调控籽粒数量的Gn1a弱表达版本之间的基因连锁关系。论文报告称,在五个现代栽培品种及其衍生杂交品种中,TGW1aJZ等位基因使生长期缩短3.67至8.67天,籽粒产量提高4.22%至11.00%。
据《环球时报》报道,张健表示:“我们找到了早熟高产的关键基因,并培育出一系列改良品种,成熟期提前三到八天,产量提高4%到11%。”研究团队表示,该等位基因既可用于常规早稻品种,也可用于晚季种植的杂交水稻。
这一发现对中国南方地区意义尤为重大,当地许多农民一年种植两季水稻,常与油料作物轮作,两季之间收获与播种的间隔很短,因此哪怕将生长周期缩短几天,也能帮助农民在同一生长季内种植更多作物。论文作者之一来自黑龙江省农业科学院。
目前的研究结果仅来自有限数量的栽培品种,该等位基因在中国不同种植区域、土壤和气候条件下的表现,仍有待进一步育种和田间试验验证。论文发表之际,官方数据显示中国2026年早稻产量为2829万吨,比2025年下降0.8%,国家统计局将这一下降部分归因于抽穗期强降雨和收获期台风的影响。