2017年度國家科學技術獎勵大會上，由中國科學院遺傳與發育生物學研究所等單位完成的“水稻高產優質性狀形成的分子機理及品種設計”項目榮獲國家自然科學獎一等獎。該項目聚焦水稻這一全球最重要的糧食作物，通過系統的自然科學研究和試驗發展，揭示了水稻產量與品質性狀形成的分子機制，并開創了分子設計育種的新途徑。

在分子機理研究方面，團隊深入解析了控制水稻株型、穗粒數、粒重以及抗逆性等關鍵農藝性狀的遺傳網絡。通過基因組學、轉錄組學和蛋白質組學等多組學技術，發現了多個調控水稻高產與優質的核心基因，如IPA1、GW7等。這些基因不僅影響分蘗數和穗粒結構，還直接關聯稻米的外觀品質、蒸煮食味品質及營養品質。例如，GW7基因的精細調控可顯著提高稻米粒長，改善整精米率，為優質稻米育種提供了關鍵靶點。

在品種設計方面，項目團隊創新性地將基礎理論研究與育種實踐相結合，建立了分子模塊設計育種體系。通過聚合優良等位基因，設計出具有理想株型、高光效和高品質的水稻新種質。例如，“嘉優中科”系列品種便是該技術的成功應用，實現了產量與品質的協同提升，在多地示范種植中表現出顯著的增產潛力和優良的稻米品質。

該項目的成果不僅深化了對水稻生命規律的理解，更推動了作物育種從“經驗選育”向“精準設計”的轉變。其研究方法和理論框架已擴展至小麥、玉米等其他重要作物，為保障國家糧食安全和農業可持續發展提供了強有力的科技支撐。這一獎項的獲得，彰顯了我國在農業基礎研究和應用創新領域的國際領先地位，也為未來作物遺傳改良奠定了堅實基石。