世界首个种间远缘杂交后代粳稻新品种“云稻一号”在滇选育成功

由云南省农业科学院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”项目，历时二十余年攻关取得一系列领先世界的成果：探索出规模化、系统化发掘有利基因的新方法，创建了国内外最丰富的稻属种间杂种不育材料，发掘定位了一批重要的新基因，首次利用非洲栽培稻资源培育出国际上首个种间远缘杂交后代粳型水稻新品种“云稻一号”。因突出的原创性和重大的影响力，该项目获2021年云南省自然科学一等奖，也是陶大云团队获得的第二个云南省自然科学一等奖。

据介绍，世界各国收集并保存的稻种资源中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，这使得杂交育种困难重重。陶大云团队深刻认识到，杂种不育是打破生殖隔离、利用野生近缘种中丰富遗传变异、杂种优势的基础，从20世纪90年代起就着手进行亚洲栽培稻与非洲栽培稻种间杂种不育的研究，并于2001年开始大规模地准备水稻杂种不育的研究材料。利用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，培育了254份育性近等基因系，创建了国内外最丰富的稻属种间杂种不育材料。

在对这批材料进行遗传分析的基础上，陶大云团队提出了系统化、规模化发掘稻属AA基因组种间杂种不育的策略，并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杂种不育基因2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，占国内外已发表数的二分之一；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。

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。其中，南京农业大学对亚洲栽培稻与南方野生稻的种间杂种不育基因qHMS7的克隆研究发表于世界顶级学术刊物《Science》（《科学》）；华南农业大学对亚洲栽培稻与非洲栽培稻种间杂种不育基因S1的克隆研究发表于世界高影响因子期刊《Naturecommunication》（《自然通讯》）《MolecularPlant》（《分子植物》）。

此外，基于对水稻种间杂种不育的认识，陶大云带领团队培育了亚洲栽培稻背景携带非洲栽培稻等位基因的“桥梁亲本”，通过“桥梁亲本”与非洲栽培稻杂交，同时结合回交的手段，克服种间杂种不育，首次利用非洲栽培稻资源培育了国际上首个种间远缘杂交后代粳型水稻新品种“云稻一号”，打通了稻属AA基因组远缘物种种间有利基因交流与育种利用的渠道，为将云南资源优势转变为经济优势，推动云南稻作产业转型升级做出了重大贡献。