半个多世纪前，“绿色革命”重塑全球粮食生产格局。水稻、小麦通过矮化育种，抗倒伏能力大幅增强，产量近乎翻倍。但谷子长期没有找到水稻SD1、小麦Rht1这样支撑“绿色革命”的核心主效矮秆基因。直到2026年6月，山西省后稷实验室（杂粮生物育种山西省实验室）王拴锁团队的研究取得重大突破，谷子终于迎来属于自己的“绿色革命”基因SiSD1。

  想要找到理想基因，要先从田间材料入手。科研人员在田间大量调查谷子株高、分蘖表现，寻找兼具矮秆、多分蘖优良性状的育种材料，山西本土品种“吨谷”进入研究视野。“吨谷” 寄托着农民一亩产出一吨粮食的美好期盼，它植株矮化、分蘖数量较多，最直观的优势就是高产，同时抗倒伏能力出众，哪怕遭遇夏季强风暴雨，也很少出现倒伏。

  为解开“吨谷”优良性状背后的遗传密码，科研人员开展T2T完整基因组组装，结合经典遗传学手段，成功克隆出控制矮秆多分蘖的关键基因SiSD1，它正是水稻“绿色革命”基因SD1的同源基因。

  SiSD1最精妙之处，是实现了“一石三鸟”的效果，并非单纯降低植株。该基因能够重塑谷子体内营养分配，株高下降后，光合作用合成的碳水化合物更多输送到籽粒当中，收获指数显著提高，直接拉动产量上升；株高降低，植株重心随之下移，抗倒伏能力大幅提升；除此之外，它还可以优化谷子对氮元素的吸收利用效率。

  研究探明，“吨谷”的SiSD1基因发生一处单碱基缺失突变。山西传统主栽品种晋谷21，正常株高可达150厘米；把这一单碱基缺失突变导入晋谷21后，编码赤霉素合成酶的活性下降，植株株高降至110厘米，足足矮了40厘米。株高降低带来重心下移，抗倒伏能力得到保障；同时诱发更多分蘖，单位面积有效穗数增加，为增产打下基础。

  简单一处碱基改变，同时改写株高、抗倒伏、分蘖三大性状，为谷子育种打开全新窗口。但科研探索并未止步于此。当突变版与正常版基因相互结合，还会产生奇妙的剂量效应。育种家巧妙利用这一特性，有望让谷子在土壤贫瘠、施肥偏少的旱薄土地依旧实现稳产高产。

监　制

光明网科普事业部

科学审核

王拴锁

记　者

宋雅娟 肖春芳

编　导

宋雅娟 肖春芳 高珊（实习）

鸣　谢

北京科技大学现代农学院

山西农业大学（山西省农科院）

联合出品

中国科协科普部

光明网