2018年1月8日，中共中央、國務(wù)院在北京隆重舉行國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會。中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物基因組學(xué)國家重點實驗室李家洋院士代表其領(lǐng)銜的攻關(guān)團(tuán)隊在人民大會堂領(lǐng)獎臺，從中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習(xí)近平同志手中接過標(biāo)志我國自然科學(xué)領(lǐng)域最高獎殊榮的國家自然科學(xué)一等獎證書。

李家洋院士領(lǐng)銜的攻關(guān)團(tuán)隊包括中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院韓斌院士、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院中國水稻研究所水稻生物學(xué)國家重點實驗室錢前研究員、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物基因組學(xué)國家重點實驗室王永紅研究員和中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院黃學(xué)輝研究員等科學(xué)家，因“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機(jī)理及品種設(shè)計”研究榮獲2017年度國家自然科學(xué)一等獎。

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，養(yǎng)活了世界上一半以上的人口。以馴化栽培主要農(nóng)作物和馴化飼養(yǎng)主要家畜為標(biāo)志的農(nóng)耕文化對人類文明的發(fā)展具有里程碑的重大意義，而栽培稻的起源與馴化對人類農(nóng)業(yè)文明的發(fā)展起到了重要的推動作用�！对娊�(jīng)》中已有“八月剝棗，十月獲稻”的詩句，可見中國種植水稻的歷史源遠(yuǎn)流長。

在人類漫長的發(fā)展史上，特別是通過近現(xiàn)代的遺傳選育，留下了數(shù)以萬計的水稻地方品種和水稻種質(zhì)資源。這些地方品種和種質(zhì)資源具有廣泛的遺傳變異，以適應(yīng)不同種植區(qū)域的地理與氣候條件。對東亞和南亞等人口高度密集的地區(qū)而言，米飯是餐桌上必不可少的主食，亞洲栽培稻因而成為世界上種植面積最大的糧食作物之一。亞洲栽培稻主要分為兩大類型，即主要種植在熱帶和亞熱帶的（例如我國長江流域、華南地區(qū)、東南亞等）秈稻和主要種植在溫帶和寒帶（例如我國東北地區(qū)、日本、朝鮮半島等）的粳稻。相對而言，秈稻的產(chǎn)量較高，粳稻的食用品質(zhì)更好。

在現(xiàn)代水稻研究和生產(chǎn)應(yīng)用中存在幾個突出的科學(xué)難題：控制水稻產(chǎn)量與食用品質(zhì)的遺傳基礎(chǔ)是什么？野生稻被馴化為現(xiàn)代栽培稻的溯源和過程是什么？不同水稻品種和種質(zhì)資源中遺傳多樣性的分布情況是什么？在解析上述問題的基礎(chǔ)上，如何通過分子設(shè)計育種培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的水稻現(xiàn)代新品種？李家洋院士領(lǐng)銜的團(tuán)隊經(jīng)過十余年的艱辛攻關(guān)，破解了上述科學(xué)難題。

提升水稻產(chǎn)量是科學(xué)家們不懈追求的目標(biāo)。在始于二十世紀(jì)60年代廣為人知的“綠色革命”中，科學(xué)家們利用一個半矮稈性狀基因適當(dāng)降低了小麥和水稻的株高，克服了株高過高易倒伏的問題。在水稻生產(chǎn)中，半矮稈性狀基因的利用對東南亞和我國沿海等臺風(fēng)易發(fā)地區(qū)的水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)起到了巨大的推動作用。二十世紀(jì)70年代，以袁隆平院士為代表的我國科學(xué)家成功實現(xiàn)了水稻雜交育種理論與技術(shù)的突破，使我國南方、東南亞等主要水稻生產(chǎn)區(qū)的產(chǎn)量實現(xiàn)了第二次飛躍，為解決日益增長的人口壓力做出了歷史性的貢獻(xiàn)。隨著世界人口激增以及對食用品質(zhì)要求的不斷提高，現(xiàn)代水稻育種理論和技術(shù)亟待新的突破。

水稻產(chǎn)量由有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和粒重等要素決定。其中，水稻株型由植株高度、分蘗（分枝）數(shù)目和分蘗角度等因素構(gòu)成。水稻的株型或“高”“矮”“胖”“瘦”直接影響植株的光合作用效率與土地利用率，進(jìn)而影響有效穗數(shù)和穗粒數(shù)，是決定水稻產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。水稻的“理想株型”是現(xiàn)代育種理論和技術(shù)中孜孜追求的一個夢想。團(tuán)隊成員經(jīng)過十余年的艱苦探索和攻關(guān)，發(fā)現(xiàn)分離了控制水稻理想株型的主效基因IPA1 (英語“理想株型”的縮寫)，并深入解析了由IPA1主導(dǎo)的調(diào)控“理想株型”的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

值得指出的是，在水稻科學(xué)研究強(qiáng)國日本，IPA1的一個遺傳變異被稱為“富裕農(nóng)民的稻穗”，彰顯這一基因的重要性。與此同時，團(tuán)隊在解析水稻株型形成的遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究中，揭示了植物新型激素獨腳金內(nèi)酯調(diào)控株型發(fā)育的重要作用和調(diào)控機(jī)理。相關(guān)研究成果先后入選“2010年度中國科學(xué)十大進(jìn)展”和“2014年度中國科學(xué)十大進(jìn)展”，成為在短短5年內(nèi)同一研究團(tuán)隊兩次入選“中國科學(xué)十大進(jìn)展”的突破性成果。團(tuán)隊的上述以及前期的研究成果，開創(chuàng)性地建立了控制水稻株型形成、特別是“理想株型”形成的理論框架，受到國際學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)可和贊譽(yù)。

在現(xiàn)代作物育種中，產(chǎn)量不是唯一追求的主要目標(biāo)。在我國稻米市場上，“東北大米”（即在我國東北地區(qū)生產(chǎn)的粳稻品種稻米）因其食用和蒸煮品質(zhì)優(yōu)良而成為消費(fèi)者的首選。稻米的食用和蒸煮品質(zhì)主要由直鏈淀粉含量、膠稠度、糊化溫度以及三者之間的互作而決定。對稻米品質(zhì)的研究相對滯后，其重要原因之一是決定品質(zhì)性狀的遺傳網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，而對于決定稻米食用和蒸煮品質(zhì)這一重要性狀而言，在定量測定指標(biāo)上也存在很大的困難。團(tuán)隊開創(chuàng)性地通過關(guān)聯(lián)分析等手段，發(fā)現(xiàn)了調(diào)控稻米品質(zhì)三個重要理化指標(biāo)的主效基因，解析了直鏈淀粉含量、膠稠度、糊化溫度的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)了決定這3個性狀的主效基因和微效基因及它們之間的作用關(guān)系，從而揭示了調(diào)控稻米食用和蒸煮品質(zhì)的精細(xì)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

亞洲栽培稻的起源是一個在學(xué)術(shù)界長期爭執(zhí)不休的問題。團(tuán)隊采用基因組學(xué)、群體遺傳學(xué)和系統(tǒng)發(fā)生分析等研究手段發(fā)現(xiàn)粳稻首先從我國南方地區(qū)的普通野生稻種群體被馴化，之后部分馴化的粳稻與東南亞、南亞當(dāng)?shù)氐钠胀ㄒ吧�稻種群雜交而馴化出秈稻。這一研究成果揭示了野生稻馴化為亞洲栽培稻的重要性狀變化與遺傳機(jī)制，得到了國際學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)可。團(tuán)隊通過開發(fā)全新的基因分型算法和水稻全基因組關(guān)聯(lián)分析方法，對千余份不同遺傳背景的代表性水稻種質(zhì)資源和地方品種材料進(jìn)行了系統(tǒng)分析，構(gòu)建出高密度的水稻單倍體型圖譜（一種針對染色體單體的大數(shù)據(jù)、高密度精細(xì)遺傳圖譜），摸清了世界水稻核心資源的遺傳變異的“家底”，為充分利用豐富多樣的水稻遺傳資源、開展水稻分子設(shè)計育種奠定了基礎(chǔ)。

團(tuán)隊充分利用基礎(chǔ)理論研究的優(yōu)勢和成果，建立了水稻分子設(shè)計育種的理論框架與技術(shù)體系，培育了基于“理想株型”的“嘉優(yōu)中科”系列水稻新品種和具有“秈稻產(chǎn)量、粳稻品質(zhì)”特征的“廣兩優(yōu)”系列品種，已經(jīng)在長江流域進(jìn)行推廣，為我國水稻分子設(shè)計育種與生產(chǎn)的跨越式發(fā)展奠定了開創(chuàng)性的基礎(chǔ)。

國際著名作物遺傳學(xué)家、國家最高科學(xué)技術(shù)獎獲得者、中國科學(xué)院院士李振聲高度評價“這一重大成果是繼‘綠色革命’和雜交水稻后的第三次重大突破，標(biāo)志著‘新綠色革命’的起點”。