2018年中国植物科学继续呈现快速发展的态势, 我国科学家在国际植物科学主流学术刊物发表论文数量大幅增加, 取得了多项具有重要影响的成果。调控植物生长-代谢平衡实现可持续农业发展入选2018年度中国科学十大进展; 中国被子植物区系进化历史研究入选2018年度中国生命科学十大进展。以水稻为代表的农作物和果蔬等经济作物研究在国际上已呈现出明显的优势, 若干领域已从“追赶”状态跨越到“领跑”地位。该文对2018年中国科学家在植物科学若干领域取得的重要研究成果进行了概括性评述, 旨在全面追踪和报道当前中国植物科学领域的发展前沿和热点, 展示中国科学家所取得的杰出成就。

虾青素是一种红色的类酮胡萝卜素, 与其它类胡萝卜素或维生素E相比具有更强的抗氧化活性, 在延缓衰老、提高免疫力、防治糖尿病和心血管疾病等方面均有功效, 目前已广泛应用于制药、保健和日化等行业。但其合成必需基因BKT仅存在于部分微藻、细菌和酵母中, 大多数高等动、植物中并不存在。人类仅可以从三文鱼、贝类和鳟鱼等海洋生物中少量摄取虾青素。水稻(Oryza sativa)作为世界上最重要的粮食作物, 是全世界近1/2 (我国2/3)人口的主粮。稻米中缺乏类胡萝卜素前体, 因此无法自主合成虾青素, 且多年来在水稻中人工合成虾青素的尝试均未获得成功。近期, 中国科学家首次利用自创的多基因垛叠表达系统, 成功获得了富含β-胡萝卜素的黄金米, 富含角黄素的角黄素米和富含虾青素的赤晶米, 实现了从前体、中间产物到终产物的精准合成。

杂种优势在提高作物产量和适应性方面已得到广泛应用。然而, 由于杂交种后代不能稳定遗传, 每年均需利用不育系和恢复系亲本配置杂交种子, 不仅制种成本高, 而且存在制种纯度问题, 限制了杂种优势利用的推广范围。近期, 中国科学家通过对减数分裂和受精过程关键基因进行编辑, 获得了杂种F₁的克隆种子, 为进一步固定杂种优势、实现“一系法”水稻杂种优势利用带来了曙光。