如果生長一粒稻谷的地方，長出了多個稻谷，水稻會發生怎樣的變化？這不是科學幻想，在自然界，存在天然變異的復粒、簇生的水稻，但粒數增多往往會使稻粒變小、變輕，這種粒數和粒重負相關的現象如何解決？有沒有一種既多粒又不減重的水稻呢？

近日，一項新的研究揭開了這一謎題，來自中國農業科學院作物科學研究所的研究人員，找到了控制水稻多粒簇生的關鍵基因，并將簇生基因應用于育種改良促進水稻增產。成果在線發表于《科學（Science）》雜志。

多粒簇生的水稻，水稻增產的契機

簇生是植物中常見的特征，有莖的簇生、花的簇生、種子的簇生等，在糧食作物中，小麥具有籽粒簇生的特點，一個小穗中有多個麥粒。在蔬菜中，辣椒也會出現簇生現象，即人們常吃的朝天椒。

水稻中也有一種籽粒簇生的特異種質，被稱為復粒稻。

中國農科院水稻優異種質資源發掘與創新利用創新團隊負責人童紅寧介紹，關于復粒稻的報道，最早在上世紀三十年代就出現了，當時，印度、美國、日本等世界各國的遺傳學家陸續報道了一種獨特的水稻——復粒稻，又稱為簇生稻，與常見的單粒水稻不同，復粒稻通常三粒種子簇生在一起，所以也有學者稱之為“三粒奇”，此外，在某些背景下，簇生會使得稻穗酷似麥穗，因此又有人稱之為“麥穎稻”。

不過，我國水稻單產經歷快速增長期后，為什么現在已經到了產量瓶頸期很難再有大幅增產？童紅寧介紹，這是因為粒數和粒長、粒重之間存在負相關的關系，粒數增多，會使稻粒變小、變輕。

糧食產量有三要素，畝穗數、穗粒數、千粒重，任何一項的增加，都會帶來單產的提升，然而，三者之間并不是正相關的關系，如何找到最佳的平衡，是育種中重要的課題。尤其對復粒稻來說，如果能夠在增加穗粒數的同時，保持原本的粒重，必然會帶來水稻產量的飛躍。

上世紀五六十年代，國外的科學家就開始嘗試破解這一難題，我國科學家，也從上世紀九十年代開始研究復粒稻。然而數十年中，國內外的科學家們，將調控水稻簇生的基因，定位在了一個范圍內，但始終無法真正克隆出這一基因。這使得復粒稻的研究一直都難以突破關鍵的關口，也就無法真正幫助育種家們，育成可用于生產的品種。