分子模块设计育种使水稻也能“量身定制”

日前，利用“分子模块设计”技术培育的嘉优中科系列水稻新品种在江苏沭阳获得大丰收。

嘉友中科系列新品种是由中国科学院遗传与发育生物学研究所李嘉阳课题组和浙江省嘉兴市农业科学院李金军课题组合作开发的领先模块化新品种，其突破性技术为“分子模块化设计”。

长江中下游是中国主要的水稻产区之一。历史上，水稻育种和生产水平一直很高。然而，近20年来，该地区水稻产量进入了缓慢增长期，主要表现在产量与早熟、优质、抗病虫、抗逆性等其他优良性状之间的矛盾。特别是在当前高产栽培条件下，个体与群体的矛盾，产量与生育期的矛盾更加突出。

专家表示，近年来，随着重要基因资源的逐步挖掘，传统育种方法的瓶颈效应越来越明显，培育新品种的难度越来越大。在这种背景下，作物分子育种应运而生。分子育种技术可以实现基因的直接选择和有效聚合，大大提高育种效率，缩短育种年限，实现“精确育种”。

中国科学院遗传发展研究所的副研究员刘贵福说:“常规育种需要7到8年来选择育种材料。分子育种技术可以将育种周期缩短到3-4年甚至更短，将育种周期缩短到原来的1/4-1/3，从而实现作物新品种系统改良的快速、定向、高效栽培。例如，传统的育种方法就像相亲时的“海选”。分子育种是在一层层被选择的对象中进行选择。”

"分子模块设计育种技术是分子育种技术的一种."中国科学院院士、课题组负责人李嘉阳表示，该技术在育种专家进行田间试验前，模拟、筛选和优化育种过程中的各种因素，建立目标基因型，提出最佳亲本选择和后代选择策略，提高育种过程的可预测性。

“模块化设计育种是将总体育种目标分解成若干个单元目标，按照每个单元设计和培育一批满足单元目标的育种材料，最后按照总体目标组合每个单元材料所拥有的基因，获得满足总体目标的品种。”刘贵福说道。

与常规育种技术相比，分子模块设计育种技术不仅克服了育种周期长、偶然性大、育种效率低等缺点，而且能够准确改善目前应用品种的缺陷，容易实现多个优良基因(性状)的聚合。该技术培育的品种株型超级稻株型叶型理想，产量高，多抗，早熟，抗倒伏，适合长江中下游地区种植，可作为长江以北一季中稻，也可作为长江以南一季晚稻或连作晚稻。

李嘉阳说:“这些品种不仅实现了水稻超高产与抗性改良的完美结合，而且实现了种植区域的北移，在长江中下游地区具有广阔的推广前景。”

李佳阳表示，研究小组将在未来进一步朝着“定制化”方向努力。"例如，低糖大米可以为特殊群体如糖尿病患者设计和开发。"