2017年度國家科學技術(shù)獎勵大會上，由中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所等單位完成的“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機理及品種設(shè)計”項目榮獲國家自然科學獎一等獎。該項目聚焦水稻這一全球最重要的糧食作物，通過系統(tǒng)的自然科學研究和試驗發(fā)展，揭示了水稻產(chǎn)量與品質(zhì)性狀形成的分子機制，并開創(chuàng)了分子設(shè)計育種的新途徑。

在分子機理研究方面，團隊深入解析了控制水稻株型、穗粒數(shù)、粒重以及抗逆性等關(guān)鍵農(nóng)藝性狀的遺傳網(wǎng)絡(luò)。通過基因組學、轉(zhuǎn)錄組學和蛋白質(zhì)組學等多組學技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了多個調(diào)控水稻高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)的核心基因，如IPA1、GW7等。這些基因不僅影響分蘗數(shù)和穗粒結(jié)構(gòu)，還直接關(guān)聯(lián)稻米的外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)。例如，GW7基因的精細調(diào)控可顯著提高稻米粒長，改善整精米率，為優(yōu)質(zhì)稻米育種提供了關(guān)鍵靶點。

在品種設(shè)計方面，項目團隊創(chuàng)新性地將基礎(chǔ)理論研究與育種實踐相結(jié)合，建立了分子模塊設(shè)計育種體系。通過聚合優(yōu)良等位基因，設(shè)計出具有理想株型、高光效和高品質(zhì)的水稻新種質(zhì)。例如，“嘉優(yōu)中科”系列品種便是該技術(shù)的成功應(yīng)用，實現(xiàn)了產(chǎn)量與品質(zhì)的協(xié)同提升，在多地示范種植中表現(xiàn)出顯著的增產(chǎn)潛力和優(yōu)良的稻米品質(zhì)。

該項目的成果不僅深化了對水稻生命規(guī)律的理解，更推動了作物育種從“經(jīng)驗選育”向“精準設(shè)計”的轉(zhuǎn)變。其研究方法和理論框架已擴展至小麥、玉米等其他重要作物，為保障國家糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了強有力的科技支撐。這一獎項的獲得，彰顯了我國在農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用創(chuàng)新領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位，也為未來作物遺傳改良奠定了堅實基石。