廣東
2026年7月21日，中國水稻研究所水稻生物育種全國重點實驗室王克劍團隊在Vita上發表題為Fixing hybrid vigor in rice: achieving near-100% clonal seed production with normal seed set的研究論文，這也是該刊創刊以來首篇植物科學領域的科研成果。團隊成功挖掘出水稻內源“華胥”基因，并據此構建了克隆效率穩定接近100%的Fix8無融合生殖體系，由此培育出一系法雜交水稻概念性品種“一系1號”。該品種在保持穩定近100%克隆效率的同時，結實率亦保持正常。這標志著一系法雜交水稻成功實現了關鍵里程碑指標的跨越式突破，向著“固定雜種優勢、無需年年制種”的終極目標邁出了關鍵一步。
跨越式突破
雜交水稻為保障我國乃至全球糧食安全做出了重要的貢獻，但當前主流的三系法和兩系法雜交水稻因后代遺傳分離，無法留種，每年須依賴不育系與恢復系重新人工制種，技術門檻高、生產風險大，制種成本常達常規水稻的10倍以上，且極端氣候下易面臨缺種風險，嚴重制約推廣效益。為此，袁隆平院士于1986年提出“從三系到兩系，最終到一系”戰略構想，核心是通過無融合生殖固定雜種優勢，使雜交后代產生基因不變的克隆種子，實現“一次雜交，代代可用”；當前實現路徑主要有兩條：一是敲除三個減數分裂基因（MiMe系統）并引入單倍體誘導基因，但克隆效率仍偏低；二是將MiMe與卵細胞表達的孤雌生殖誘導基因聯用。然而，克隆效率與種子育性之間存在著明顯的拮抗關系——高克隆效率的株系往往結實率大幅下降。
克隆效率直接影響種子純度。我國對雜交稻生產純度的最低要求為97%，常規稻不低于99%。業界普遍認為：一系法雜交稻若像常規稻一樣自我繁育，克隆效率必須穩定達到或接近100%，同時保持正常的結實率和產量。這迫切要求挖掘出適用范圍更廣、誘導效率更高、且副作用更少的水稻內源誘導因子。
經過數年持續攻關，科研團隊近期取得關鍵突破，成功挖掘出水稻內源基因，并命名為“華胥”。該基因編碼精細胞特異轉錄因子蛋白，華胥的命名靈感，源自中國古代神話中被尊為中華始祖母的"華胥氏"。據《山海經》郭璞注：“華胥履大跡生伏羲。”《帝王世紀》云：“有巨人跡出于雷澤，華胥以足履之，有娠，生伏羲于成紀，蛇身人首，有圣德。”《春秋世譜》亦載：“華胥生男名伏羲，生女名女媧。”這一無須父本參與而孕育生命的傳說意象，恰好與孤雌生殖的非雙親遺傳發育機制遙相呼應。
該研究表明，在雜交水稻卵細胞中異位表達華胥基因，能高效誘導孤雌生殖、產生單倍體后代。進一步與MiMe克隆配子策略相結合，所創制的Fix8株系均實現接近100%的克隆效率——在多個雜交稻品種、不同世代、不同種植群體和田間大群體條件下，克隆效率仍穩定維持在99%以上，穩定滿足商業化雜交稻種子97%的純度標準。另外，研究人員通過篩選和優化內源啟動子表達量，升級獲得了Fix8_Plus2一系雜交稻（概念性品種名：一系1號）。“一系1號”的大部分株系在保持克隆效率接近100%的同時，產量與正常水平持平。這意味著一系法雜交水稻的兩大核心要求——穩定近100%的克隆效率和正常結實率——現已能夠高效兼備。這標志著一系法雜交水稻成功跨越了關鍵里程碑指標，向著“固定雜種優勢、無需年年制種”的終極目標邁出了關鍵一步。
一系雜交稻概念性品種“一系1號”田間生長情況
今年恰逢“雜交水稻之父”袁隆平院士發表《水稻的雄性不孕性》論文、提出三系法雄性不育利用理論60周年，亦是袁隆平院士提出一系法戰略構想40周年。論文在致謝部分向已故袁隆平院士致以最深切的敬意，感謝他對項目團隊工作的鼓勵與指導。本研究得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、國家水稻產業技術體系和中國農科院科技創新工程等資助。中國水稻研究所水稻生物育種全國重點實驗室博士后陳文強為論文第一作者，王克劍研究員為通訊作者。
https://doi.org/10.15302/vita.2026.07.0053
圖文丨中國水稻研究所
視頻丨農財君
編輯丨農財君
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