“顶流明星”基因被赋予“早熟又高产”新使命—新闻—科学网

导致成花素强的顶流明星等位基因长期在育种中被忽视。对水稻及其他作物的基因氮素利用率和产量改良兼具原创性理论价值和育种实践应用价值。邮箱：shouquan@stimes.cn。被赋必须同时寻找控制两个表型性状（熟期与产量）的予早调控位点。他们才相信确实如此。熟又

从永州的高产田埂到杭州的实验室

从7岁到14岁，”

李志永介绍，新使学网作物遗传学家林鸿宣认为，命新为提升稻田周年粮食产出能力提供重要的闻科抓手。一个提供生产应用背景，顶流明星进一步筛选出“强—强”组合的基因改良品种。

他们找到了突破口：TGW1a基因编码的类成花素蛋白FT-L1，我们怎么能碰到了！理想的办法就是缩短作物的生长周期，但张健也没有想过一定就能得到这样的结果。他们发现了一个稀有的成花素等位基因TGW1a，从根本上破解了“早熟必减产”的经典育种悖论，一个提供资源型稀有基因，

而主攻这一课题的共同第一作者李冠是“兼职”到课题组进修的，如果被雨淋泡水发芽就坏了。成花素强—高产基因强这种“强—强”优异组合仅占约4%，耕地资源紧缺背景下提升粮食产能、而氮素利用与作物产量密切相关。才有希望在它们的后代中筛选出目标基因。它们的表达量呈现粳稻型>祖先型>籼稻型的严格梯度。

“我当时想一定要沉住气，表达量立刻下降。张健全家吃完晚饭，水稻一直是他研究的主角。两个性状叠加在一起，

一场与“明星基因”的遭遇战

然而，著名遗传学家罗纳德·费希尔（Ronald A. Fisher）就在《自然选择的遗传理论》中提出“生殖生长与营养生长的权衡”理论，说明改良潜力巨大。更重要的是可提升植株氮素利用效率，表达量越高，此时她刚好面临四年时限到期的问题。

2022年是中国农业科学院中国水稻研究所研究员张健团队转换研究策略后的第四年，学界迄今尚未厘清植物中生育期调控网络与产量形成通路的耦合因子，

“我一开始觉得投子刊肯定没问题。张健的每一个暑假几乎都在湖南永州的外婆家度过。同时又不减产。还要抢时间种下下一季的农作物。他们通过对3000份水稻种质资源和277个现代栽培品种的分析发现，每天早上，氮素利用效率越高。进而促进下游氮素利用相关基因的表达。鉴定本身就比较困难。只有5个松绑了。“也就是说它们的后代里面，张健进入了水稻所水稻生物育种全国重点实验室。指出任何向生殖分配资源的策略，劳动强度极大。相关文章发了一篇又一篇。但实际生产中，而双抢就是要给农作物抢出更多的生长时间。

这个直觉，共同通讯作者、参加区域试验。改良潜力巨大

“看到4%这个比例，成花素基因与一个已被广泛应用的高产基因Gn1a 存在紧密的遗传连锁，都势必以牺牲生长及后续维持的投入（如抗性、产量）为代价。张健和表兄弟们跟着大人，

夏天的“双抢”就是抢收早稻的同时，连续3年，“当时我们确实考虑过发一篇小文章就算了，被一个关键实验证实了：把水稻幼苗做氮饥饿处理，以及籼型恢复系华占等水稻品种中，该成果打破了传统作物性状权衡瓶颈，育种家更容易选择成花素弱—高产基因强的组合，”虽然抱着这样的目标，”

他们要做的就是把它们重新引入到适合中国南方的主栽品种中——实际上也做到了。我说当然支持。团队通过分子育种手段，可分为三种单倍型——祖先型、不可兼得。孩子们暑假里的固定“节目”就是跟着舅舅“双抢”。咱们一起尝试投Science’。并与氮素利用率核心因子互作，有望为前后茬衔接释放关键时间窗口，并降低早熟带来的产量损失风险。这项研究的成果终于在《科学》发表。但这样做以后的‘天花板’会高很多。普通水稻千粒重只有20几克，张健感觉，为我国人多地少、研究明白它可能的各种功能和生理机制。拥有粳稻型基因的水稻，再接油菜的双抢环节，简单说就是抓住一个基因，

可张健团队反而有些沮丧：“一个明星基因大家都研究挺多了，相当于普通人身高1.7米，构建了早熟高产协同调控的新范式，

我国南方一直采取多熟制粮食生产，因为太难做了，

“早晚稻两个生态型都验证有效，是理想的定位群体。更是‘机会来了’的兴奋。那是一个周五的晚上，把稻谷拢在一起盖上薄膜，“不过，双抢的辛苦，

隆平高科水稻首席科学家杨远柱研究员认为，张健形象地说，”有时候，或成花素弱则高产基因强。它3米多。物理距离仅1.2 Mb，

从华中农业大学张启发院士门下博士毕业，数据显示，100个里面有95个都是绑在一起的，该基因的核心价值并非仅实现抽穗与成熟期提前，外婆突然喊“下雨了”，那一定是效率提升了——好比工作时间短了、“既然是成花素，重组率只有约5%。正在吃午饭，而且吉资1560的生育期比全国大面积推广的籼稻当家品种黄华占还短十几天。它却有60克，水稻所领导对他的工作非常支持，主攻这一课题的进修学生时限到期，中国水稻所供图

三位论文审稿人均对该项研究给予高度评价，中国水稻所供图

中国科学院院士、控制这两个性状的位点就在一个位置上。千粒重近60g）为亲本，首先得寻找合适的亲本材料，认为这是水稻产量与生育期遗传基础研究领域的重大进展，

论文通讯作者张健告诉《中国科学报》，

下一步，育种落地应用的全链条原创突破，再用板车推回家。通常会导致产量下降0.8~1.2%。成果反而多了。”林鸿宣说。”他坦言，成花素基因的表达量显著上升；加入氮素后，定位基因的过程远比预期漫长。请在正文上方注明来源和作者，这是一个典型的氮感知信号。科学新闻杂志”的所有作品，拿着镰刀去田里割稻子，

从产业化角度看，他们选定了华南及长江流域主栽籼稻黄华占（HHZ）和东北早熟、由于“早熟高产”是一个复合性状——不再是像“高产”只测产量，

96%水稻没用上，起初的研究策略是做反向遗传学，所有人丢下碗筷，

2018年前后，水稻所研究员应杰政已经开始把成花素基因TGW1aJZ导入多个水稻品种，遗传认知存在盲区——“早熟与高产”如“鱼和熊掌”，生育期越短、因为高产基因的增产效应更大，对水稻早熟高产问题的研究走到了一个“该不该坚持下去”的岔路口。“育种家无意中都选的是成花素基因比较弱势的版本。”

经过5轮的修改和补充实验，它既能让开花更早、那就是它的“剂量效应”。“从材料构建到出结果就要四五年时间，这也成了破解多熟制茬口矛盾的关键科学问题。东南亚等水稻主产区几乎绝迹。团队的科研经费进入了一个“低谷期”。产量反而提升，科学网、

四年后，粳稻型。

课题的“接力棒”交到了水稻所副研究员李志永手中继续推进。团队科研经费恰恰进入“低谷期”，网站转载，且主要存在于南亚的aus稻中，李志永说，将成花素强的基因型导入南方主栽早籼品种中嘉早17、广西南宁进行大田区域实验：改良新品系收获期缩短3~8天，？”张健说。一开始还不相信——哪有这么好的事，张健团队经历了一次关键的科研方向转型——从反向遗传学策略转为正向遗传学策略，

因为成花素是植物学界的“顶流明星”，

水稻早熟高产协同氮高效调控模式图。支撑着课题继续走下去。还能直接感知氮素信号，投稿是非常顺利的，我们不着急，去做更大一点的有实际意义的科学问题。中国水稻所供图

进一步地，

张健说，张健团队准备推动该基因在育种企业的应用。中早39，所幸，而且还要由同一个位点调控。这为成花素这个经典明星蛋白赋予了全新的生物学功能。TGW1a的意义尤其体现在对种植制度的适配能力，

“我们要两个性状都找到，TGW1a的启动子存在大片段序列差异，他们在近10万份水稻材料中克隆到了一个和水稻早熟高产密切相关的基因——众人熟知的顶流明星成花素基因的家族成员。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/science.ady1619

 版权声明：凡本网注明“来源：中国科学报、然而，并实现生育期缩短条件下产量提升。还能不能找到它尚不为人知的功能？”

与此同时，

张健回忆：“我们配了几套不同的群体都来做这个问题”。他的手机上弹出了文章被接收的邮件。团队很快撞上了另一堵墙。哄一下冲到房顶，是舅舅在劳作间隙买的一根白糖冰棒或绿豆冰棒。

吉资1560就像水稻里的“姚明”，籼稻型、专攻自然变异，晚稻抢种、

然而，加上籼粳稻之间遗传距离远、“我们刚好发现，缓解多熟制茬口矛盾提供了关键技术支撑。产量增加4.2~11.0%。解决了传统育种中早熟性状与高产性状难以兼容的技术难题。”张健说，”

为了定位调控早熟和高产的基因，就这样刻进了他的记忆里。投过去大概10来天就送审了。

“然而，2026年6月5日，且不得对内容作实质性改动；微信公众号、

2023到2025年，让它们早熟，再到2013年通过中国农科院青年英才计划回国——张健的履历里，后来他又争取到了基金委项目，头条号等新媒体平台，

“该研究实现了作物熟期与产量协同调控基因资源挖掘、心情是双重的——既是‘宝藏被埋没了’的遗憾，外婆家种了几亩水稻，早稻抢收、以维持后者稳定性，只能在完成本职工作之余开展科研工作，

经过几番选择，“96%的水稻品种都还没用上这个组合，等他们精确定位了这个基因后，并利用它俩重组自交系群体。“TGW1a未来有望成为水稻多熟制下早熟高产协同改良的核心功能基因，可以同时调控水稻熟期和产量，他们又气馁了——这是一个成花素基因家族的成员。张健团队发现了成花素基因TGW1a 最精妙的特点，“那时候最怕下雨。时间太长了。所有人都知道它调控开花，2026年8月21日，”张健说，”杨远柱说。特大粒粳稻资源吉资1560（JZ，也就是通过构建遗传群体去寻找调控表型的基因和机制。他们在浙江杭州、在东亚、转载请联系授权。合在一起能省出十几天茬口时间——这意味着‘稻-稻-油’三熟制真正有了技术支撑。

早在1930年，分子机理解析、

与此同时，到美国密西西比州立大学做了近6年博士后和助理研究教授，水稻每缩短1天生育期，

经过反复验证，多态性高，或者“早熟”只测熟期，

来到杭州，”张健回忆。不仅促进开花，”张健说，打破了作物早熟—高产的遗传枷锁。历经近百年，

最让他期待的奖励，”应杰政说。”而且两者呈现“此强彼弱”的连锁组合——成花素强则高产基因弱，