【正文】 發(fā)表 SCI 論文 8～ 10 篇；申請專利 2 項(xiàng)。 篩選、創(chuàng)制對未來 5～ 10 年水稻、小麥、玉米等糧食作物育種具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本 1 個(gè)，并通 過育種實(shí)踐驗(yàn)證。 獲得水稻和玉米一般配合力研究中所需的基因型數(shù)據(jù)和 1 年多點(diǎn)的表型數(shù)據(jù) 。 預(yù)期目標(biāo)： 獲得不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)的 水稻、小麥、玉米共 40~50 個(gè) 骨干親本及其衍生品種的基因型鑒定數(shù)據(jù)和 1 年多點(diǎn)表型鑒定數(shù)據(jù)。 候選骨干親本的分子設(shè)計(jì) 在解析骨干親本的基礎(chǔ)遺傳圖譜和一般配合力遺傳的基礎(chǔ)上，輔助以計(jì)算機(jī)模擬，系統(tǒng)分析骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其等位基 因不同組合方式，在不同遺傳背景下對株型、產(chǎn)量三要素等目標(biāo)性狀的遺傳效應(yīng)與協(xié)調(diào)表達(dá)，研究候選骨干親本選育以及最佳親本組配的分子設(shè)計(jì)模型，發(fā)展綜合評估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術(shù)方法。 骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其組合方式的遺傳效應(yīng)分析 以典型骨干親本為基礎(chǔ)構(gòu)建不同類型遺傳分析群體為材料，開展多個(gè)生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以對骨干親本中與產(chǎn)量性狀密切相關(guān)的基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因和基因序列變異 /等位基因及其組合方式進(jìn)行系統(tǒng)的功能分析， 闡明其選擇與遺傳效應(yīng)，重點(diǎn)闡明骨干親本的基礎(chǔ)遺傳圖譜內(nèi)的基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因和基因序列變異 /等位基因的育種效應(yīng)。 發(fā)表 SCI 論文 6～ 8 篇；申請專利 1 項(xiàng)。 篩選、創(chuàng)制對未來 5～ 10 年水稻、小麥、玉米等糧食作物育種具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本 1 個(gè)，并通過育種實(shí)踐驗(yàn)證。 獲得水稻和玉米一般配合力研究中所需的基因型數(shù)據(jù)和 1 年多點(diǎn)的表型數(shù)據(jù) 。 預(yù)期目標(biāo)： 獲得不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)的 水稻、小麥、玉米共 40~50 個(gè) 骨干親本及其衍生品種的基因型鑒定數(shù)據(jù)和 1 年多點(diǎn)表型鑒定數(shù)據(jù)。 候選骨干親本的分子設(shè)計(jì) 采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，系統(tǒng)分析骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其等位基因不同組合方式，在不同遺傳背景下對株型、產(chǎn)量三要素等目標(biāo)性狀的遺傳效應(yīng)與協(xié)調(diào)表達(dá)，研究利用骨干親本基因型數(shù)據(jù)和表型數(shù)據(jù)開展 水稻、小麥、玉米 候選骨干親本選育以及最佳親本組配的算法和發(fā)展綜合評估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術(shù)方法。 骨干親本重要基因組區(qū)段 、關(guān)鍵基因及其組合方式的遺傳效應(yīng)分析 以典型骨干親本為基礎(chǔ)構(gòu)建不同類型遺傳分析群體為材料，開展多個(gè)生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以對骨干親本中與產(chǎn)量性狀密切相關(guān)的基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因和基因序列變異 /等位基因及其組合方式進(jìn)行系統(tǒng)的功能分析，闡明其選擇與遺傳效應(yīng)，重點(diǎn)闡明骨干親本的基礎(chǔ)遺傳圖譜內(nèi)的基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因和基因序列變異 /等位基因的育種效應(yīng)。 發(fā)表 SCI 論文 5～ 7 篇；申請專利 1 項(xiàng)。 篩選、創(chuàng)制對未來 5～ 10 年水稻、小麥、玉米等糧食作物育種具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本 1 個(gè)，并通過育種實(shí)踐驗(yàn)證。 獲得水稻和玉米一般配合力研究中所需的基因型數(shù)據(jù)和 1 年多點(diǎn)的表型數(shù)據(jù) 。 預(yù)期目標(biāo)： 獲得不同時(shí) 期、不同生態(tài)區(qū)的 水稻、小麥、玉米共 40~50 個(gè) 骨干親本及其衍生品種的基因型鑒定數(shù)據(jù)和 1 年多點(diǎn)表型鑒定數(shù)據(jù)。 候選骨干親本的分子設(shè)計(jì) 采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，系統(tǒng)分析骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其等位基因不同組合方式，在不同遺傳背景下對株型、產(chǎn) 量三要素等目標(biāo)性狀的遺傳效應(yīng)與協(xié)調(diào)表達(dá)，研究利用骨干親本基因型數(shù)據(jù)和表型數(shù)據(jù)開展 水稻、小麥、玉米 候選骨干親本選育以及最佳親本組配的算法和發(fā)展綜合評估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術(shù)方法。 骨干親本重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因及其組合方式的遺傳效應(yīng)分析 以典型骨干親本為基礎(chǔ)構(gòu)建不同類型遺傳分析群體為材料，開展多個(gè)生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以對骨干親本中與產(chǎn)量性狀密切相關(guān)的基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因和基因序列變異 /等位基因及其組合方式進(jìn)行系統(tǒng)的 功能分析，闡明其選擇與遺傳效應(yīng)，重點(diǎn)闡明骨干親本的基礎(chǔ)遺傳圖譜內(nèi)的基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因和基因序列變異 /等位基因的育種效應(yīng)。本項(xiàng)目的參加單位擁有 1 個(gè)國家重大科學(xué)工程， 7 國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 1 個(gè)國家小麥改良中心和 7 個(gè)省部級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，整合了骨干親本相關(guān)研究領(lǐng)域的優(yōu)勢單位和力量，擁有國內(nèi)一流的儀器設(shè)備和技術(shù)儲備，完全能夠滿足本項(xiàng)目研究的技術(shù)和設(shè)備需求。 （ 4）人才保障： 本項(xiàng)目涉及到多個(gè)學(xué)科，在項(xiàng)目組織上強(qiáng)調(diào)學(xué)科的交叉融合，項(xiàng)目組匯集了國內(nèi)重要科研機(jī)構(gòu)的優(yōu)秀研究人才，不僅包括中國工程院院士朱英國、榮廷昭、程順和、劉旭等育種家和種質(zhì)資源學(xué)家，而且擁有一批近年來活躍于農(nóng)作物育種學(xué)、基因組學(xué)、分子生物學(xué)、生物信息學(xué)等不同學(xué)科和研究領(lǐng)域的中青年專門人才， 特別是通過上一期 973項(xiàng)目的實(shí)施，培養(yǎng)了一批從事本研究的青年杰出人才， 這支由老、中、青組成的科研隊(duì)伍 是本項(xiàng)目取得重大突破的人才保障。 （ 2）技術(shù)保障： 本項(xiàng)目集中了我國水稻、小麥和玉米三大糧食作物遺傳育種、分子遺傳學(xué)、基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、生物信息學(xué)研究的優(yōu)勢單位，具有雄厚的學(xué)科基礎(chǔ)，在本領(lǐng)域已取得同行認(rèn)可的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)，從技術(shù)上能保障本課題的實(shí)施。 （ 1）工作基礎(chǔ)保障： 通過執(zhí)行 國家 973 計(jì)劃項(xiàng)目《主要農(nóng)作物骨干親本遺傳構(gòu)成和利用效應(yīng)的基礎(chǔ)研究》（ 2021CB101700），我們不僅建立了骨干親本研究的完整學(xué)術(shù)思路，而且基本明確了骨干親本的第一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題 “遺傳構(gòu)成 ”，并在技術(shù)方法、 研究材料（如遺傳分析群體、品種群體、近等基因系或?qū)胂等后w等）以及人才等方面， 為本項(xiàng)目的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 （ 3）對 不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)的 水稻、小麥、玉米共 40~50 個(gè) 骨干親本中重要基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的演變趨勢進(jìn)行分析，并篩選、創(chuàng)制對未來 5～ 10 年 水稻、小麥、玉米 等糧食作物育種具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本，使得本項(xiàng)目 的研究結(jié)果在很大程度上具有指導(dǎo)未來的特色。 （ 2） 本項(xiàng)目的研究對象是 骨干親本，其上游是利用育種材料篩選、創(chuàng)制骨干親本的過程，下游是利用骨干親本培育主栽品種的過程，我國的育種學(xué)家已在上述兩個(gè)方面積累了大量的材料和豐富的經(jīng)驗(yàn)。 （ 3） 將骨干親本的內(nèi)涵由經(jīng)驗(yàn)升華為科學(xué)規(guī)律和理論，建立圍繞農(nóng)作物骨干親本的親本選配理論與技術(shù)體系 項(xiàng)目特色 （ 1） 農(nóng)作物骨干親本的概念是由我國科學(xué)家率先提出的，并得到了國際同行的普遍認(rèn)同，而且近年來成為作物育種基礎(chǔ)理論研究的主攻方向之一。 （二）技術(shù)途徑 遺傳效應(yīng) 利用 精細(xì) QTL 分析 QTL、 eQTL 分析等 測序、表達(dá)分析等 精細(xì)定位、 圖位克隆 測序、生物信息學(xué)等 QTL 定位、關(guān)聯(lián)分析等 近等基因?qū)胂? 重組近交系等 骨干親本 衍生品種 ＋ 重要基因組區(qū)段 因組區(qū)域 優(yōu)異基因簇 關(guān)鍵基因 優(yōu)異等位基因 一般配合力 候選骨干親本篩選與創(chuàng)制 候選骨干親本的分子設(shè)計(jì)理論 （三）創(chuàng)新點(diǎn)和特色 項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn) （ 1）從 表型組學(xué)、基因組學(xué)、作物育種學(xué)、生物信息學(xué)等多學(xué)科、多層次對水稻、小麥和玉米三種主要糧食作物骨干親本形成與利用的遺傳基礎(chǔ)進(jìn)行系統(tǒng)研究，在國內(nèi)外尚屬首次；有關(guān)問題的 解決，有利于進(jìn)一步強(qiáng)化我國在農(nóng)作物基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究方面的原始創(chuàng)新。 發(fā)表 SCI 論文 50～ 60 篇（累計(jì)影響因子 150 以上）；申請專利 9~10 項(xiàng)。 篩選、創(chuàng)制對未來 5～ 10 年 水稻、小麥、玉米 等糧食作物育種具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本 6~8 個(gè)，并通過育種實(shí)踐驗(yàn)證，為創(chuàng)立骨干親本育種理論奠定基礎(chǔ)。 闡明水稻、玉米 的穗粒數(shù)、粒重等產(chǎn)量性狀一般配合力的遺傳學(xué)基礎(chǔ)，并揭示一般配合力對骨干親本形成的作用以及骨干親本能夠衍生出大量主栽品種的生物學(xué)基礎(chǔ)；闡明控制一般配合力基因組區(qū)段與骨干親 本的基礎(chǔ)遺傳圖譜的關(guān)系。 （二）五年預(yù)期目標(biāo) 闡明不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)的 水稻、小麥、玉米共 40~50 個(gè) 骨干親本中重要基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的演變 趨勢，構(gòu)建 水稻、小麥、玉米 骨干親本的基礎(chǔ)遺傳圖譜各 1 個(gè)， 為基于全基因組分子設(shè)計(jì)育種提供依據(jù) 。 項(xiàng)目名稱： 主要糧食作物骨干親本遺傳效應(yīng)和利用的基礎(chǔ)研究 首席科學(xué)家： 李立會 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所 起止年限： 至 依托部門： 農(nóng)業(yè)部 二、預(yù)期目標(biāo) （一）總體目標(biāo) 針對骨干親本在育種實(shí)踐中作用突出以及新時(shí)期育種目標(biāo)的需求，在我們通過前一個(gè) 973 項(xiàng)目的研究，已基本明確了骨干親本第一 個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題 “遺傳構(gòu)成 ”的基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目圍繞骨干親本的第二個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題“遺傳與利用效應(yīng) ”，以水稻、小麥、玉米等主要糧食骨干親本親本及其衍生的大面積推廣品種為基本研究材料，應(yīng)用表型組學(xué)、基因組學(xué)、作物育種學(xué)、生物信息學(xué)等學(xué)科的理論和方法，闡明不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)的水稻、小麥、玉米骨干親本中重要基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的演變趨勢，構(gòu)建水稻、小麥、玉米骨干親本的基礎(chǔ)遺傳圖譜，為基于全基因組分子設(shè)計(jì)育種提供依據(jù)；闡明水稻、小麥、玉米骨干親本的基礎(chǔ)遺傳圖譜的遺傳與育種效應(yīng)；發(fā)掘?qū)?shí)現(xiàn)水稻、小麥、玉米未來 育種目標(biāo)具有重要價(jià)值的關(guān)鍵基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因；闡明水稻、玉米的穗粒數(shù)、粒重等產(chǎn)量性狀一般配合力的遺傳學(xué)基礎(chǔ)，并揭示一般配合力對骨干親本形成的作用以及骨干親本能夠衍生出大量主栽品種的生物學(xué)基礎(chǔ)；闡明控制一般配合力基因組區(qū)段與骨干親本的基礎(chǔ)遺傳圖譜的關(guān)系；建立水稻、小麥、玉米候選骨干親本選育以及最佳親本組配的分子設(shè)計(jì)模型；提出綜合評估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術(shù)方法，指導(dǎo)并提高親本組配和育種效率；篩選、創(chuàng)制對未來 5～ 10 年水稻、小麥、玉米等糧食作物育種具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本，并通 過育種實(shí)踐驗(yàn)證，為創(chuàng)立骨干親本育種理論、培育新時(shí)期需求的新品種提供理論和物質(zhì)支撐。 以 小麥、水稻 和玉米為研究對象， 研究氮、磷 、鉀 高效吸收利用與高產(chǎn)性狀的協(xié)同機(jī)制 ，以及在 C4 作物 玉米 中養(yǎng)分高效 與高光合效率的協(xié)同機(jī)制，利用 上輪 973 項(xiàng)目 已 獲得 的氮、磷高效 QTL 位點(diǎn)進(jìn)行聚合，研究其聚合效應(yīng)及其與高產(chǎn)的關(guān)系。通過以田間養(yǎng)分定位試驗(yàn)為基礎(chǔ)的高效高產(chǎn)評價(jià)體系，克隆關(guān)鍵基因 和 挖掘優(yōu)良等位基因，探明 氮、磷、鉀信號傳導(dǎo)途徑及 分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò) ， 發(fā)展養(yǎng)分高效高產(chǎn)育種材料。 2）氮、磷 、鉀 信號途徑及調(diào)控分子網(wǎng)絡(luò) ： 以水稻為材料， 研究氮 、磷、鉀 高效吸收轉(zhuǎn)運(yùn)與生理利用協(xié)同調(diào)控的信號傳導(dǎo)及分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。 圍繞 上述 關(guān)鍵科學(xué)問題， 以 水稻、小麥、玉米、大豆等 主要作物 為研究對象 ，將開展下列三方面 研究： 1）高效活化與吸收養(yǎng)分的理想根構(gòu)型與生理特征及其分子調(diào)控機(jī)制 將以大豆和油菜為材料， 利用 上輪 973 已獲得根系高效活化、吸收土壤養(yǎng)分的優(yōu)勢遺傳材料，包括重組自交系、近等基因系、轉(zhuǎn)基因材料， 從生理、遺傳與分子水平上，在不同土壤條件下，研究作物對土壤不同形態(tài)磷、鉀活化、吸收利用的 機(jī)理，克隆相關(guān) 關(guān)鍵 基因并研究其功能。 3）作物在上述方面遺傳特征的表現(xiàn)受環(huán)境條件（土壤、氣候）的影響。如在酸性及高 pH 土壤中磷、鉀的化學(xué)固定等。 一、研究內(nèi)容 提高作物高效利用養(yǎng)分能力包括： 1）活化土壤遺傳學(xué)缺乏養(yǎng)分。 磷鉀活化的關(guān)鍵基因 45 個(gè)。 20%的玉米遺傳材料 12 份。 C3 作物水稻、小麥和 C4 作物玉米在高效吸收利用氮磷養(yǎng)分中的 異同。 和 QTLs在不同遺傳背景的聚合效應(yīng)以及與產(chǎn)量性狀的協(xié)同關(guān)系，創(chuàng)制氮磷高效高產(chǎn)育種材料 34 份。 、小麥聚合 優(yōu)良等位變異對氮磷吸收利用效率和產(chǎn)量的影響。 、對氮磷吸收和利用效率雙高的小麥株系，提供育種家使用。 ，研究關(guān)鍵基因在超量或抑制表達(dá)后對根系分泌有機(jī)酸或酸性磷酸酶的調(diào)控，及其對不同難溶性磷的活化效應(yīng)；再通過田間原位試驗(yàn)，評價(jià)優(yōu)異遺傳材料對不同土壤磷的活化效果。 在玉米受體材料中聚合，獲得基因聚合材料。 Rht1 不同等位變異對養(yǎng)分吸收 利用效率的影響 C3 作物水稻、小麥氮磷高效吸收利用的生理和分子機(jī)理與 C4 作物玉米比較。 的轉(zhuǎn)基因株系進(jìn)行氮、磷吸收利用效率的分析評價(jià)。 QTL位點(diǎn)聚合株系進(jìn)行養(yǎng)分吸收特性與產(chǎn)量性狀的綜合評價(jià)。 PSS miR827 在水稻磷吸收中的分子調(diào)控機(jī)制，闡明以上這些因子對水稻磷營養(yǎng)效率性狀和產(chǎn)量性狀的影響及作用。 獲得進(jìn)入大田試驗(yàn)的品系 12 份。獲得具有鉀高效吸收利用性狀的聚合材料。 與途徑；獲得可以高效吸收土壤中磷養(yǎng)分的轉(zhuǎn)基因材料 23 份；提出水稻中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中底物蛋白加工輸出的分子機(jī)制；提出不定根發(fā)生分子調(diào)控機(jī)制。 田中的表型及產(chǎn)量性狀；通過多基因組合材料的表型和分子綜合分析結(jié)合，提出