植物雜種優勢遺傳機制的研究被稱為是植物遺傳學研究的“圣杯”,之所以研究如此困難,是因為影響因素太多。據中科院院士韓斌介紹,研究充分利用了大數據方法,對1495份雜交稻品種和其中17套代表性遺傳群體的1萬個親本后代植株進行基因組測序,發現在水稻的4.3萬個基因中,大部分基因是相同的,而若干位點上的不同基因正是導致水稻品種不同的原因。
“比如影響口味的有三個主效基因,而三種基因分別又有三種表現為優、良、中的變異基因型,如果這三種基因型是隨機分布在不同的水稻品種材料基因組中,那么想要得到口感最佳的水稻,通過隨機雜交組合也只有大約1/27的概率。”韓斌說。
著名水稻雜交育種專家、中科院院士謝華安對這一工作評價為“既是雜種優勢理論的重大突破,又是指導育種的寶貴經驗”。事實上,在不清楚雜種優勢原理之前,育種專家不得不起早貪黑,在田間地頭尋找從外觀上能夠代表優勢性狀的植株進行雜交,而這多少有點“碰運氣”的成分,只有從分子層面深入了解雜種優勢的遺傳基礎,才能實現雜種優勢的高效利用,推動育種技術的變革。深入了解雜種優勢的原理后,科研人員育種如同配備了“導航儀”,比如想要選出產量高的水稻品種時,只要挑選花期、株型等控制水稻產量性狀基因的最優配置就行。
據透露,這一研究方法還能推廣到玉米、大豆等多種農作物遺傳育種中去,以水稻為例,現在的雜交育種通常需要8年~10年出一個優良品種,用上配備“導航儀”的新方法后,有望3年~5年就育成一個新品種。