中国团队克隆水稻“早熟高产”稀有基因：兼顾开花调控与氮素利用，成果发表于《科学》

据 IT之家 8 月 22 日消息，中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室研究员张健团队，在水稻重要农艺性状研究中取得进展：团队成功克隆到一个能够同时调控水稻熟期与产量的稀有等位基因，并揭示其通过平衡开花时间与氮素利用效率，缓解作物育种中长期存在的“早熟难高产”矛盾。相关成果已于 8 月 21 日在线发表于国际学术期刊《科学》。

这项研究的核心价值在于，它并非只是在单一性状上做优化，而是指向了水稻生产中的一个系统性难题：如何让作物更早成熟，同时不牺牲甚至提升产量。对于南方多熟制种植区而言，这一发现可能为缩短茬口压力、提高种植效率提供新的遗传资源。

早熟与高产长期存在“跷跷板”效应

传统育种经验显示，水稻等作物如果提前开花，往往会缩短营养生长期，导致生物量积累减少，最终影响产量。来源显示，以水稻为例，生育期平均每缩短 1 天，通常会带来约 0.8% 至 1.2% 的产量下降。这也是“早熟”和“高产”长期被视为难以兼得的重要原因。

在我国南方部分地区，“稻-稻-油”等多熟制粮食生产模式对品种熟期提出了更高要求。茬口期短、“双抢”期间劳动强度大、农时衔接紧张，都会影响全年生产安排。若水稻能够在不减产的前提下缩短生育期，将有助于为下一季作物腾出更充足窗口。

据介绍，张健团队历经 8 年攻关，对近 10 万株水稻株系开展精细定位和遗传效应分析，最终在 1 号染色体上定位到一个同时赋予水稻早熟和高产特性的主效位点。进一步研究表明，该位点上的类成花素基因不仅能促进水稻开花，还可以响应低氮素信号，增强水稻对氮素的吸收和利用。

基因机制：不是单纯“催熟”，而是重新分配生长效率

从科技解读角度看，这项成果的关键并不只是发现了一个“让水稻更早熟”的基因，而是找到了一个能够同时连接开花调控与氮素利用效率的分子机制。换言之，它可能让水稻在缩短生育期的同时，通过更高效获取和利用氮素，弥补传统早熟带来的产量损失。

研究团队通过分子育种手段，将这一基因用于品种改良，并进行了连续 3 年大田区域试验。来源显示，改良后的水稻新品种生育期缩短 3 至 8 天，同时产量增加 4.2% 至 11.0%。这一结果表明，该基因在实际田间环境中具有一定应用潜力，而不只是实验室条件下的性状变化。

• 研究对象：同时调控水稻熟期和产量的稀有等位基因。
• 定位结果：主效位点位于水稻 1 号染色体。
• 作用机制：促进开花，并响应低氮素信号，提高氮素吸收与利用。
• 田间表现：连续 3 年区域试验中，改良品系生育期缩短、产量提升。

影响解读：AI 育种时代，优质基因资源更像“底层数据资产”

近年来，AI、基因组学和自动化表型分析正在加速农业育种流程。对于智能育种系统而言，算法本身固然重要，但真正决定上限的仍是高质量遗传资源和清晰的生物学机制。本次研究克隆到的稀有等位基因，提供了一个具有明确功能指向的“优质变量”：它既关联熟期，又关联产量，还与氮素利用效率相关。

这意味着，未来在分子设计育种、智能选种和区域适配模型中，这类基因资源可以成为重要输入。尤其是在南方多熟制地区，品种选择不只看单季产量，还要综合考虑全年茬口安排、劳动力压力、肥料利用效率和极端天气窗口。能够兼顾早熟、高产与资源利用的品种，将更符合现代农业的系统优化需求。

张健表示，合理利用这一基因，可在常规早籼稻和杂交晚稻两个不同生态型品种中实现“早熟高产”。如果后续推广验证顺利，该成果有望为我国南方多熟制种植区缓解茬口矛盾提供新的解决方案，也为作物早熟高产性状研究建立新的参考范式。