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裁剪丨王多鱼
排版丨水成文
2026 年 7 月 21 日，中国水稻究诘所王克剑团队（博士后陈文强为论文第一作家）在国产期刊 Vita 上发表了题为：Fixing hybrid vigor in rice: achieving near-100% clonal seed production with normal seed set 的究诘论文，这亦然 Vita 创刊以来首篇植物科学领域的科研恶果。
究诘团队奏效自主挖掘出水稻内源基因——“华胥”（HUAXU），并据此构建了克隆效率自由高出 99% 的 Fix8 无会通生殖体系，由此培育出一系法杂交水稻想法性品种——“一系1号”。该品种不同株系和世代中，克隆效率自由高出 99%，同期结子率保捏正常。这象征着一系法杂交水稻奏效完竣了枢纽里程碑规划的高出式突破，向着“固定杂种上风、无需年年制种”的终极方向迈出了枢纽一步。
杂交水稻为我国乃至寰球食粮安全作出了不成替代的孝顺。然而，现在大面积应用的三系法和两系法杂交水稻，由于后代遗传分离，无法留种再用，每年必须依赖雄性不育系与收复系再行进行东说念主工制种，这一流程技巧难度大、分娩风险高，导致杂交水稻种子的分娩资本频繁高达旧例水稻种子的 10 倍以上。同期，由于杂交稻后代无法留种再用，一朝际遇极点征象，极易面对无种可用的逆境。
腾贵的种子资本和较高的莳植风险，不仅加剧了农民职守、压缩了莳植效益，更严重制约了杂交水稻的进一步实践。据统计，我国杂交水稻莳植面积占比已从岑岭期的近 70% 着落至现在的 50% 傍边；而在国外市集，杂交水稻莳植面积占比仍不及 5%，其庞大的增产后劲远未开释。对种子企业而言，每年须干涉巨额资金开展制种责任，产销链一朝出现偏差，极易形成高库存、高亏空，给企业带来千里重的债务职守。
针对“杂交水稻无法留种，必须年年再行制种”这一生界性贫寒，袁隆平院士于 1986 年提议“从三系法到两系法，最终到一系法”的政策构想。一系法的中枢方向，是通过无会通生殖让杂交作物产生基因保捏不变的克隆种子，从而固定杂种上风，完竣“一次杂交，代代可用”。表面上，仅需得到一粒杂交种子，即可完竣杂交水稻的捏续哄骗，无需每年再行制种。然而，这一构想若要大规模应用，业界遍及公认必须跨过整个硬性里程碑门槛：克隆种子效率自由达到或接近 100%，同期确保结子率和产量不受影响。
旧例稻、三系法、两系法和一系法杂交稻制种对比
2013 年起，中国水稻究诘所王克剑团队启动“一系杂交稻探索权术”，并于 2017 年奏效构建了首个杂交水稻无会通生殖体系 Fix，得到天下首粒杂交稻克隆种子。该恶果于 2019 年发表之后，袁隆平院士第一时期点评“这个责任解释了杂交稻进行无会通生殖的可行性”。同期勉励团队“但愿再接再厉，努力不休还存在的问题，早日将一系法杂交水稻应用到分娩”。
袁隆平院士勉励王克剑团队攻关一系法杂交水稻，进步克隆种子效率（供图：辛业芸究诘员，袁隆平先生文牍）
委果同期，好意思国科学院院士、加州大学戴维斯分校 Venkatesan Sundaresan 团队也初次在旧例稻中配置了无会通生殖体系，经后期多个团队优化，其在杂交水稻中的克隆效率已高达 95% 傍边，Nature 杂志驳斥其“已接近营业化应用门槛，现在已在好意思国和印度鼓励田间试验”。关联恶果得到国际学术界高度招供，Venkatesan Sundaresan 院士于 2024 年荣获有“农业诺贝尔奖”之称的沃尔夫农业奖，并于 2025 年 12 月再次荣获 VinFuture 寰球科技奖，彰显了该领域的要紧价值与寰球影响力。
在前期责任基础上，王克剑团队比年捏续攻关一系法杂交稻究诘，先后配置了 Fix2、Fix3、Fix4、Fix5、Fix6 及 Fix7 等多个无会通生殖体系。为进一步鼓励体系优化与应用，团队聚焦于挖掘水稻内源具有应用后劲的自主常识产权基因，接力突破 100% 克隆效率的应用瓶颈，为完竣一系法杂交稻的落地应用开辟可行旅途。
高效、无反作用的孤雌生殖换取：合成无会通生殖的两难逆境
现在，完竣杂交水稻无会通生殖主要有两条策略。其一是哄骗多重基因组裁剪，同期敲除三个减数分裂关联基因，使有丝分裂替代减数分裂（即 MiMe 系统），从而产生克隆二倍体配子，并同期引入单倍体换取基因。该策略表面上可幸免外源基因整合，但克隆效率仍然较低。其二是将 MiMe 系统与卵细胞特异性抒发孤雌生殖换取基因（举例 BBM1、WUS 等）相商量。然而，克隆效率与种子育性之间存在着较着的拮抗联系——高克隆效率的株系时时结子率大幅着落。
克隆效憨胜仗关乎种子纯度。我国对杂交稻分娩纯度的最低要求为 97%，旧例稻不低于 99%。业界遍及以为：一系法杂交稻若像旧例稻一样自我繁育，克隆效率必须自由达到或接近 100%，同期保捏正常的结子率和产量。这遑急要求开荒出适用范围更广、换取效率更高、且反作用更少的孤雌生殖换取因子。
“华胥”基因：高效、低反作用孤雌换取的枢纽
永远以来，科学界臆测：卵细胞受精后，精子可能捎带着启动胚胎发育的枢纽转录信号。若找到这一肇端调控因子，便有望开荒出高效的孤雌生殖器具。值得贯注的是，迄今适度，统共被武断出在卵细胞中异位抒发时能触发孤雌生殖的基因，其编码的转录因子均具有日常的抒发模式和千般的发育功能。其中，BBM1 表真切最为特异的抒发，但其不仅在精子和受精卵中高抒发，还在后续胚胎发育流程中捏续抒发，标明其作用不啻于胚胎发生的运行换取阶段。这些发现引出了一个枢纽问题：是否存在成心用于启动胚胎发生的特定因子？这类可能仅存在于精子和早期受精卵中的因子，或可换取完竣 100% 效率的无会通生殖。
基于以上实验想路，王克剑团队通过多组学分析，筛选到一个转录因子并将其名为“华胥”（HUAXU）。该基因仅在致密胞中特异高抒发，在卵细胞中不抒发，受精后合子中极低抒发；与前期克隆的 BBM1 等基因不同，华胥基因在其他组织（举例根、茎、叶、愈伤组织、幼胚等）中皆备不抒发。这一抒发模式完满契合“仅在受精时由精子寄递至卵细胞，触发启动胚胎发育，无其他功能”的预期。
华胥的定名灵感，源自中国古代神话中被尊为中华鼻祖母的“华胥氏”。据《山海经》郭璞注：“华胥履大迹生伏羲”。《君主世纪》云：“有巨东说念主迹出于雷泽，华胥以足履之，有娠，生伏羲于成纪，蛇身东说念主首，有圣德”。《春秋世谱》亦载：“华胥生男名伏羲，生女名女娲”。这一不消父本参与而滋永生命的据说预料，碰巧与孤雌生殖的非双亲遗传发育机制山鸣谷应。
卵细胞异位抒发 HUAXU 高效换取孤雌生殖和单倍体
为考据卵细胞异位抒发 HUAXU 能否换取孤雌生殖，究诘团队哄骗水稻卵细胞特异启动子 OsECA 驱动 HUAXU，构建载体并转变至三系杂交稻“春优 84”中，得到 4 个独处株系。细胞学实验标明，T0代卵细胞中异位抒发 HUAXU 后，未受精情况下卵细胞自主发育成胚的效率高达 47.4%。流式细胞术、分子符号、全基因组测序及表型不雅察进一步证实，自交后代中单倍体比例达 20.0%~57.4%。尤为要紧的是，部分株系在高效换取孤雌生殖的同期，结子率并未受影响。
卵细胞异位抒发 HUAXU 在部分株系中不影响结子率
Fix8：克隆效率自由高出 99%
为了哄骗 HUAXU 基因构建新的无会通生殖体系，究诘团队团队将卵细胞异位抒发 HUAXU 与 MiMe（同期敲除减数分裂枢纽基因 OSD1、PAIR1、REC8）克隆配子体系商量，构建出无会通生殖载体并转变至“春优 84”，得到 5 个独处株系，定名为 Fix8（Fixation of Hybrids 8）。
MiMe 突变体单独存在时，后代全为四倍体；但 Fix8 的 T0后代经流式细胞术检测，全部为二倍体，且分子符号和全基因组测序说明这些二倍体均为克隆后代。在 3 个大规模 T2群体（区分含 1104、1180、806 株）中，二倍体克隆效率自由在 99.7%~99.8%，自由高于商用杂交水稻种子纯度 97% 的门径，致使达到了自交旧例水稻 99% 的门径。
Fix8 完竣自由高出 99% 的克隆效率和部分株系的高结子率
为磨真金不怕火遗传配景影响，究诘团队又在另外 5 个不同父母本的优质杂交稻品种中测试，共 23 个独处 Fix8 株系，克隆效率均自由接近 100%。这讲解 Fix8 体系具有日常的品种得当性。更令东说念主立志的是，部分 Fix8 株系在多年、多处所莳植中，结子率和主要农艺性状与对照杂交稻无显贵各别，即使在大田群体条目下，克隆效率、结子率和田间表露照旧自由。
Fix8_Plus2：近 100% 克隆效率和正常结子率
尽管统共 Fix8 株系克隆效率近 100%，但大部分株系的结子率受严重影响，部分品种致使找不到结子率正常的株系。究诘团队臆测，OsECA 启动子驱动 HUAXU 抒发过强，可能是形成育性着落的主因。
为此，究诘团队通过筛选新的内源卵细胞特异启动子、优化了基因抒发强度，升级得到Fix8_Plus2（想法性品种名“一系1号”）。升级后，大部分株系在保捏克隆效率接近 100% 的同期，产量与正常水平捏平，下一代莳植显露这些性状相通卤莽自由传递到下一代。这意味着“一系法”永远追求的两大中枢方向——自由近 100% 克隆效率与正常结子率——终于卤莽高效兼得。
“一系1号”：自由近 100% 克隆效率和正常的结子率
综上，该究诘挖掘出的内源基因 HUAXU，商量 MiMe 系统构建的 Fix8 及升级版 Fix8_Plus2，已在多品种、多株系、多世代中自由完竣近 100% 克隆效率，为遥远固定水稻杂种上风提供了自由高效的策略。这不仅为一系法杂交稻走向实际冲破了枢纽瓶颈，也为其他作物的无会通生殖育种开辟了新想路。
过去，究诘团队将捏续优化迭代，服从于内源 HUAXU 的精确调控、无符号且无外源整合的裁剪技巧开荒，并开展多年、多点的大规模田间考据，最终创制不含任何外源序列、安全自由的一系法杂交水稻品种。
本年恰逢“杂交水稻之父”袁隆平院士提议杂交水稻雄性不育系哄骗表面 60 周年、提议一系法杂交水稻政策构想 40 周年。论文在致谢部分向已故袁隆平院士致以最久了的敬意，感谢他对花样团队责任的饱读舞与教导。究诘受国度当然科学基金、国度重心研发权术、国度水稻产业技巧体系和中国农科院科技转换工程等资助。中国水稻究诘所王克剑究诘员为通信作家，博士后陈文强为第一作家。该责任部天职容于 2025 年 10 月 16 日与 17 日区分以汉文和英文预印实质式在 ChinaXiv 与 bioRxiv 预印本平台发布。
Vita 期刊先容：Vita 是一册新创办的国际灵通获取期刊，旨在发表生命科学与生物医学全领域的了得究诘恶果，此类究诘或为相识悠悠忘返的要紧生物学问题提供枢纽性想法突破，或带来颠覆性的技巧、转变及临床转换。该期刊由高级造就出书社出书，在生命科学灵通定约统共成员机构的共同因循下成立。期刊由李党生西宾和施一公西宾担任共同主编。Vita 正刊皆备 Open Access，不收取 OA 费和版面费，助力高水平科学恶果的传播。
论文一语气：
https://www.vita-journal.com/vita/EN/10.15302/vita.2026.07.0053
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