植物杂种优势遗传机制的研究被称为是植物遗传学研究的“圣杯”,之所以研究如此困难,是因为影响因素太多。据中科院院士韩斌介绍,研究充分利用了大数据方法,对1495份杂交稻品种和其中17套代表性遗传群体的1万个亲本后代植株进行基因组测序,发觉在水稻的4.3万个基因中,大部分基因是相同的,而若干位点上的不同基因正是导致水稻品种不同的原因。

“比如影响口味的有三个主效基因,而三种基因分别又有三种表现为优、良、中的变异基因型,假如这三种基因型是随机分布在不同的水稻品种材料基因组中,那么想要得到口感最佳的水稻,通过随机杂交组合也只有大约1/27的概率。”韩斌说。

闻名水稻杂交育种专家、中科院院士谢华安对这一工作评价为“既是杂种优势理论的重大突破,又是指导育种的宝贵经验”。事实上,在不清楚杂种优势原理之前,育种专家不得不起早贪黑,在田间地头寻找从外观上能够代表优势性状的植株进行杂交,而这多少有点“碰运气”的成分,只有从分子层面深入了解杂种优势的遗传基础,才能实现杂种优势的高效利用,推动育种技术的变革。深入了解杂种优势的原理后,科研人员育种如同配备了“导航仪”,比如想要选出产量高的水稻品种时,只要挑选花期、株型等控制水稻产量性状基因的最优配置就行。

据透露,这一研究方法还能推广到玉米、大豆等多种农作物遗传育种中去,以水稻为例,现在的杂交育种通常需要8年~10年出一个优良品种,用上配备“导航仪”的新方法后,有望3年~5年就育成一个新品种。