【正文】 第二年度： 研究內(nèi)容： 骨干親本 關(guān)鍵基因組區(qū)段 構(gòu) 成的 解析與演變趨勢 以骨干親本（包括已有的骨干親本和正在形成的骨干親本）及其衍生品種為材料， 開展多個(gè)生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以 系統(tǒng)研究不同時(shí)期骨干親本中發(fā)揮關(guān)鍵作用的基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的構(gòu)成及其組合方式，闡明不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)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)建骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜。 一般配合力對(duì)骨干親本形成的作用及其遺傳基礎(chǔ) 以骨干親本與典型非骨干親本構(gòu)建的測交群體或完全雙列雜交群體為材料，開展多個(gè)生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以 定位與產(chǎn)量相關(guān)性狀一般配合力密切相關(guān)的基因組區(qū)段，研究相關(guān)產(chǎn)量性狀一般配合力的傳遞規(guī)律。 候選骨干親本篩選、創(chuàng)制與利用 根據(jù)不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)骨干親本遺傳構(gòu)成特點(diǎn)， 結(jié)合骨干親本 基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 以及 重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因變異類型及其不同組合方式的遺傳效應(yīng)，篩選、創(chuàng)制對(duì)未來 5～ 10年 水稻、小麥、玉米等 主 要糧食作物育種與生產(chǎn)具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本， 并通過育種實(shí)踐 予以驗(yàn)證 。 分析重要基因 和基因序列變異 2~3 個(gè)， 闡明 1 個(gè) 基因 /等位基因的功能。 提出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 ；提出綜合評(píng)估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術(shù)方法， 并付諸實(shí)踐 。 培養(yǎng)博士研究生 5～ 7 名，碩士研究生 8～ 10 名。 第三年度： 研究內(nèi)容： 骨干親本 關(guān)鍵基因組區(qū)段 構(gòu) 成的 解析與演變趨勢 以骨干親本（包括已有的骨干親本和正在形成的骨干親本）及其衍生品種為材料， 開展多個(gè)生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以 系統(tǒng)研究不同時(shí)期骨干親本中發(fā)揮關(guān)鍵作用的基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的構(gòu)成及其組合方式，闡明不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)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)建骨干親本的基礎(chǔ) 遺傳 圖譜。 一般配合 力對(duì)骨干親本形成的作用及其遺傳基礎(chǔ) 以骨干親本與典型非骨干親本構(gòu)建的測交群體或完全雙列雜交群體為材料，開展多個(gè)生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以 定位與產(chǎn)量相關(guān)性狀一般配合力密切相關(guān)的基因組區(qū)段，研究相關(guān)產(chǎn)量性狀一般配合力的傳遞規(guī)律。 候選骨干親本篩選、創(chuàng)制與利用 根據(jù)不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)骨干親本遺傳構(gòu)成特點(diǎn)， 結(jié)合骨干親本 基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 以及 重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因變異類型及其不同組合方式的遺傳效應(yīng)和 分子設(shè)計(jì)模型，篩選、創(chuàng)制對(duì)未來 5～ 10年 水稻、小麥、玉米等 主要糧食作物育種與生產(chǎn)具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本， 并通過育種實(shí)踐 予以驗(yàn)證 。 分析 重要基因 和基因序列變異 3~4 個(gè)， 闡明 1~2 個(gè) 基因 /等位基因的功能。 初步建立 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(píng)估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術(shù)方法， 并付諸實(shí)踐 。 培養(yǎng)博士研究生 5～ 7 名，碩士研究生 10～ 12 名。 第四年 度： 研究內(nèi)容： 骨干親本 關(guān)鍵基因組區(qū)段 構(gòu) 成的 解析與演變趨勢 以骨干親本（包括已有的骨干親本和正在形成的骨干親本）及其衍生品種為材料，采用表型組學(xué) 、遺傳學(xué) 和基因組學(xué)等分析技術(shù)，研究不同時(shí)期骨干親本中發(fā)揮關(guān)鍵作用的基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的構(gòu)成及其組合方式， 初步闡明不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)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)。 一般配合力對(duì)骨干親本形成的作用及其遺傳基礎(chǔ) 以骨干親本與典型非骨干親本構(gòu)建的測交群體或完全雙列雜交群體為材料，開展多個(gè)生態(tài)環(huán)境下的 表型鑒定和基因型鑒定，以 定位與產(chǎn)量相關(guān)性狀一般配合力密切相關(guān)的基因組區(qū)段，研究相關(guān)產(chǎn)量性狀一般配合力的傳遞規(guī)律。 候選骨干親本篩選、創(chuàng)制與利用 根據(jù)不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū) 骨干親本遺傳構(gòu)成特點(diǎn)， 結(jié)合骨干親本 基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 以及 重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因變異類型及其不同組合方式的遺傳效應(yīng)和 分子設(shè)計(jì)模型，篩選、創(chuàng)制對(duì)未來 5～ 10年 水稻、小麥、玉米等 主要糧食作物育種與生產(chǎn)具有重要促進(jìn)作用的候選骨干親本， 并通過育種實(shí)踐 予以驗(yàn)證 ， 為創(chuàng)立骨干親本育種理論奠定基礎(chǔ)。 初步 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)；分析重要基因 和基因序列變異 3~4 個(gè)， 闡明 1~2 個(gè) 基因 /等位基因的功能。 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(píng)估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術(shù)方法， 并付諸實(shí)踐 。 培養(yǎng)博士研究生 7～ 9 名，碩士研究生 12～ 14 名。 第五年度： 研究內(nèi)容： 骨干親本 關(guān)鍵基因組區(qū)段 構(gòu) 成的 解析與演變趨勢 以骨干親本（包括已有的骨干親本和正在形成的骨干親本）及其衍生品種為材料，采用表型組學(xué) 、遺傳學(xué) 和基因組學(xué)等分析技術(shù)，系統(tǒng)研究不同時(shí)期骨干親本中發(fā)揮關(guān)鍵作用的基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的構(gòu)成及其組合方式，闡明不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)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， 精細(xì) 構(gòu)建骨干親本的基礎(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)。 一般配合力對(duì)骨干親本形成的作用及其遺傳基礎(chǔ) 以骨干親本與典型非骨干親本構(gòu)建的測交群體或完全雙列雜交群體為材料，利用分子標(biāo)記、轉(zhuǎn)錄組學(xué)等技術(shù)，以穗粒數(shù)、粒重等產(chǎn)量性狀形成為主體，定位與產(chǎn)量相關(guān)性狀一般配合力密切相關(guān)的基因組區(qū)段，研究相關(guān)產(chǎn)量性狀一般配合力的傳遞規(guī)律，探討一般配合力對(duì)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遺傳學(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。 候選骨干親本篩選、創(chuàng)制與利用 根據(jù)不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)骨干親本遺傳構(gòu)成特點(diǎn)， 結(jié)合骨干親本 基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 以及 重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因變異類型及其不同組合方式的遺傳效應(yīng)和 分子設(shè)計(jì)模型，篩選、創(chuàng)制對(duì)未來 5～ 10年 水稻、小麥、玉米等 主要糧食作物育種與生產(chǎn)具有重要促進(jìn)作用的候選骨 干親本， 并通過育種實(shí)踐 予以驗(yàn)證 ， 為創(chuàng)立骨干親本育種理論奠定基礎(chǔ)。 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)； 分析重要基因 和基因序列變異 5~6 個(gè)， 闡明 2~3 個(gè) 基因 /等位基因的功能 ； 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 /基因各 2~3 個(gè) 。 完善 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 ； 完善 綜合評(píng)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。 培養(yǎng)博士研究生 10～ 12 名，碩士研究生 14～ 16 名。 一、研究內(nèi)容 骨干親本 關(guān)鍵基因組區(qū)段 構(gòu) 成的 解析與演變趨勢 以骨干親本（包括已有的骨干親本和正在形成的骨干親本）及其衍生品種為材料，采用表型組學(xué) 、遺傳學(xué) 和基因組學(xué)等分析技術(shù)，系統(tǒng)研究不同時(shí)期骨干親本中發(fā)揮關(guān)鍵作用的基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的構(gòu)成及其組合方式，闡明不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)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)。 一般配合力對(duì)骨干親本形成的作用及其遺傳基礎(chǔ) 以骨干親本與典型非骨干親本構(gòu)建的測交群體或完全雙列雜交群體為材料，利用分子標(biāo)記、轉(zhuǎn)錄組學(xué)等技術(shù)，以穗粒數(shù)、粒重等產(chǎn)量性狀形成為主體，定位與產(chǎn)量相關(guān)性狀一般配合力密切相關(guān)的基因組區(qū)段，研究相關(guān)產(chǎn)量性狀一般配合力的傳遞規(guī)律，探討一般配合力對(duì)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遺傳學(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。 候選骨干親本篩選、創(chuàng)制與利用 根據(jù)不同時(shí)期、不同生態(tài)區(qū)骨干親本遺傳構(gòu)成特點(diǎn)， 結(jié)合骨干親本 基礎(chǔ) 遺傳 圖譜 以及 重要基因組區(qū)段、關(guān)鍵基因變異類型及其不同組合方式的遺傳效應(yīng) 和分子設(shè)計(jì)模型，篩選、創(chuàng)制對(duì)未來 5～ 10 年 水稻、小麥、玉米等 主要糧食作物育種與生產(chǎn)具有重要促進(jìn)作用的候選骨干 親本， 并通過育種實(shí)踐 予以驗(yàn)證 ， 為創(chuàng)立骨干親本育種理論奠定基礎(chǔ)。 本項(xiàng)目 將系統(tǒng)分離并鑒定重要糧食作物水稻和麥類新的抗病基因（包括QTL）、病原菌致病因子的寄主靶標(biāo)、模式植物擬南芥的重要調(diào)控基因及其在作物中的相應(yīng)功能等，建立我國特色的分子植物病理學(xué)前沿理論研究模型，開辟植物免疫研究的國際前沿， 前瞻性地布局國際前沿的創(chuàng)新研究領(lǐng)域與技術(shù)體系 。本項(xiàng)目將在農(nóng)作物抗病性的基礎(chǔ)理論上做出創(chuàng)新性貢獻(xiàn)，為作物抗病育種提供具有自 主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新策略、新技術(shù)和基因資源。 （二）五年預(yù)期目標(biāo) 1. 建立水稻和麥類作物免疫研究的前沿體系 以水稻為代表的農(nóng)作物 與擬南芥相比，它們的免疫分子機(jī)理既有相似性，但在抗病基因的結(jié)構(gòu)和功能、對(duì)病原菌 PAMP 和 effector 識(shí)別應(yīng)答及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)等方面存在重要差 異，并存在 較多的技術(shù)障礙， 重要的研究體系也沒有很好建立。 2. 深化植物免疫研究的模式和內(nèi)容，開辟國際領(lǐng)先的研究新領(lǐng)域 本項(xiàng)目課題組在近幾年 已在擬南芥的 PTI 和 ETI， SAR，及其交互作用（ crosstalk）做出了系列的國際水平的研究成功，項(xiàng)目的實(shí)施將進(jìn)一步建立合作團(tuán)隊(duì)，凝練主攻方向，在 植物 ETI 的新機(jī)制、 ETIPTI 交互作用、新的 SAR 調(diào)控因子上建立國際領(lǐng)先的研究領(lǐng)域，獲得系列重要研究成果。本項(xiàng)目將 利用相關(guān)課題組已經(jīng)建立的國際前沿植物 RNA 沉默及抗病毒分子機(jī)理的研究水平的基礎(chǔ)上，鑒定新的表觀遺傳因子與作用機(jī)制，系統(tǒng)研究 植物中 RNA 沉默介 導(dǎo)的表觀遺傳機(jī)制在植物免疫中的新的調(diào)控功能；建立重要作物病害如黃單胞菌（白葉枯病）對(duì)水稻 siRNA 的調(diào)控的全基因組網(wǎng)絡(luò)，闡明植物 miRNAs 是否通過調(diào)控 R 基因直接參與植物抗病反應(yīng)，在新的層面上認(rèn)識(shí)植物免疫的 RNA 沉默途徑的應(yīng)答機(jī)制，建立創(chuàng)新的植物免疫研究理論與技術(shù)體系，在農(nóng)作物抗病的理論和轉(zhuǎn)基因抗病新技術(shù)上取得新的突破 。 5. 系統(tǒng)發(fā)掘作物重要抗病新基因，解析新的抗性機(jī)制 目前從水稻和小麥中克隆的抗病基因數(shù)量非常有限，極大部分抗病基因還未知。尤其是對(duì)廣譜持久抗病性的分子機(jī)制基本上是空白。本項(xiàng)目將系統(tǒng)克隆 3050 個(gè)水稻抗病基因（尤其是廣譜持久抗病基因）、麥類 慢銹病抗病主效 QTL 等、以及重要的抗病調(diào)控基因，系統(tǒng)剖析這些新抗病基因的抗性機(jī)制，尤其將在克隆水稻廣譜抗病基因 ROD Pigm、小麥慢條銹苗期主效數(shù)量抗性基因 Yrq1及大麥慢葉銹成株期主效數(shù)量抗性基因 Rphq4的基礎(chǔ)上，確定其在免疫反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中所承擔(dān)的功能，提出植物廣譜持久抗病性遺傳與分子機(jī)理的模型，也為接續(xù)的分子設(shè)計(jì)育種奠定基礎(chǔ)。 本項(xiàng)目將率先建立水稻和小麥抗病分子設(shè)計(jì)的實(shí)踐模型， 發(fā)展 23 種農(nóng)作物抗病改良的新策略， 為廣泛開展作物抗病分子設(shè)計(jì)育種奠定理論與技術(shù)基礎(chǔ)。 7. 創(chuàng)造系列高水平的研究成果，大幅提升我國在本領(lǐng)域的國際地位 在國內(nèi)外核心刊物上發(fā)表研究論文 100 篇左右。 8. 全面推進(jìn)優(yōu)秀人才培養(yǎng)和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè) 依托項(xiàng)目實(shí)施， 進(jìn)一步凝練我國在植物免疫和作物抗病分子領(lǐng)域的戰(zhàn)略目標(biāo)， 培養(yǎng)一批具有科學(xué)創(chuàng)新精神和在專業(yè)領(lǐng)域具有較高國際顯示度的中青年學(xué)科帶頭人， 建設(shè)具有國際一流水平的研究 隊(duì)伍。 三、研究方案 （一）總體學(xué)術(shù)思路 本項(xiàng)目緊密結(jié)合農(nóng)業(yè)生物學(xué)學(xué)科前沿，并為保障我國糧食生產(chǎn)安全和 支撐 國家轉(zhuǎn)基因新品種培育 等 重大戰(zhàn)略需求，建立以我國主要農(nóng)作物重大病害抗病機(jī)制為模式的創(chuàng)新研究體系。 在具體研究體系上，針對(duì)重要的作物 病害體系包括水稻 和 麥類 病害 的新抗病基因和調(diào)控基因的克隆與功能機(jī)制，并整合與 創(chuàng)新模式植物擬南芥的前沿免疫研究體系。 在目標(biāo)集成上，剖析 作物對(duì)重要病原菌的識(shí)別機(jī)制與應(yīng)答的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，研究作物廣譜與持久抗性尤其是數(shù)量性狀（ QTL）抗性的分子機(jī)制，分析與整合作物抗病性與產(chǎn)量性狀的互作途徑 ，并緊密結(jié)合作物遺傳育種 ，建立作物抗病分子設(shè)計(jì)的理論、應(yīng)用基礎(chǔ)和共性技術(shù)體系。因此，本項(xiàng)目將發(fā)展和利用以下相互交織的技術(shù)平臺(tái)： 1. 充分運(yùn)用遺傳學(xué)與基因組學(xué)平臺(tái)，鑒定重要的抗病或免疫調(diào)控因子。 2. 建立表觀遺傳分析技術(shù)體系和遺傳資源，分析表觀遺傳機(jī)制對(duì)植物免疫的調(diào)控，鑒定有調(diào)控功能的 sRNA 及其靶標(biāo)基因。 4. 利用激光微切割技術(shù)結(jié)合基因芯片和生物信息學(xué)分析平臺(tái)，精確分離鑒定細(xì)胞特異和侵染早期的寄主響應(yīng)基因，尤其是對(duì)腐生菌 (小麥赤霉病 )的抗病相關(guān)基因，建立防衛(wèi)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。 6. 將分子遺傳、轉(zhuǎn)基因技術(shù)和作物育種學(xué)結(jié)合，進(jìn)行抗病分子設(shè)計(jì)育種，選育廣譜抗病水稻和小麥品系，建立分子設(shè)計(jì)育種的理論與技術(shù)體系。 目前我國在這方面的研究與技術(shù)體系與歐美等國家相比，還 具有很大的的差距 。本項(xiàng)目根據(jù)學(xué)科發(fā)展和本國