目前，人類馴化成功的栽培稻僅有亞洲栽培稻和非洲栽培稻兩種，幾乎養活了全球一半以上的人口。這兩種水稻各有所長，卻存在嚴重的生殖隔離——雜交后結不出多少稻谷。這是為什麼？日前，來自中國農業科學院作物科學研究所、南京農業大學的萬建民院士團隊聯合多家單位，通過解析亞洲栽培稻與非洲栽培稻種間生殖隔離的分子機制，獲得可打破育性障礙的特殊種質，破解了二者之間的“基因鎖”。

據悉，稻屬共有24個種，其中僅有亞洲栽培稻和非洲栽培稻兩個栽培種——前者高產優質，是糧食生產的“主力”﹔后者抗逆性優異，特別“皮實”。科學家們設想，若將亞非栽培稻種間雜交，可以實現優勢互補與相互改良。但可惜的是，二者的雜交種不易結籽粒。為解決這個問題，研究團隊通過基因技術鑒定到一個能調控亞非栽培稻種間雜交種不育的主效位點，該位點由3個基因組成，科研人員根據功能將其命名為“矛”“盾”“甲”，三者協同組成一套精密的雜種不育控制系統。

進一步研究發現，在基因組構成上，非洲栽培稻攜帶完整的“矛—盾—甲”三元件，而亞洲栽培稻僅攜帶“甲”一個元件。因此，亞非栽培稻雜種第一代會產生兩種類型的生殖細胞：一類同時攜帶“矛—盾—甲”，另一類僅攜帶“甲”。其中，僅攜帶“甲”的雄配子即花粉，由於缺少“盾”的保護而發生敗育，最終導致第一代花粉產生部分不育表型。

研究表明，“甲”是植物特有的選擇性自噬受體，可直接介導“矛”進入自噬降解途徑，進而調控兩種栽培稻之間的種間生殖隔離。“甲”為禾本科特有基因，“矛”起源於展穎野生稻，“盾”起源於南方野生稻。“矛”和“盾”可能通過漸滲雜交進入非洲栽培稻的祖先野生稻種——巴蒂野生稻，並在其中逐步形成具有完整功能的遺傳系統。

此外，研究團隊還鑒定到“盾”具有功能、“矛”失活的廣親和水稻種質，該水稻種質可克服種間雜交育性下降的問題。

業界專家認為，上述研究成果為未來利用亞非栽培稻遠緣雜種優勢提供了技術支撐和種質資源。（記者楊舒）