973项目农业项目立项申报书-主要粮食作物骨干亲本遗传效应和利用的基础研究.docx

973项目农业项目立项 申报书 项目名称：主要粮食作物骨干亲本遗传效应和利用的基础研究首席科学家：李立会 中国农业科学院作物科学研究所起止年限：2011.1至2015.8依托部门：农业部  二、预期目标 （一）总体目标 针对骨干亲本在育种实践中作用突出以及新时期育种目标的需求，在我们通过前一个973项目的研究，已基本明确了骨干亲本第一个关键科学问题“遗传构成”的基础上，本项目围绕骨干亲本的第二个关键科学问题“遗传与利用效应”，以水稻、小麦、玉米等主要粮食骨干亲本亲本及其衍生的大面积推广品种为基本研究材料，应用表型组学、基因组学、作物育种学、生物信息学等学科的理论和方法，阐明不同时期、不同生态区的水稻、小麦、玉米骨干亲本中重要基因组区段/基因簇/基因/等位基因的演变趋势，构建水稻、小麦、玉米骨干亲本的基础遗传图谱，为基于全基因组分子设计育种提供依据；阐明水稻、小麦、玉米骨干亲本的基础遗传图谱的遗传与育种效应；发掘对实现水稻、小麦、玉米未来育种目标具有重要价值的关键基因组区段/基因簇/基因/等位基因；阐明水稻、玉米的穗粒数、粒重等产量性状一般配合力的遗传学基础，并揭示一般配合力对骨干亲本形成的作用以及骨干亲本能够衍生出大量主栽品种的生物学基础；阐明控制一般配合力基因组区段与骨干亲本的基础遗传图谱的关系；建立水稻、小麦、玉米候选骨干亲本选育以及最佳亲本组配的分子设计模型；提出综合评估候选骨干亲本和改良现有骨干亲本的技术方法，指导并提高亲本组配和育种效率；筛选、创制对未来5～10年水稻、小麦、玉米等粮食作物育种具有重要促进作用的候选骨干亲本，并通过育种实践验证，为创立骨干亲本育种理论、培育新时期需求的新品种提供理论和物质支撑。 通过该项目的实施，将进一步强化我国在农作物骨干亲本基础理论和应用研究方面的原始创新，并通过创建围绕农作物骨干亲本的新的育种理论与技术体系，以及创造的符合新时期育种目标需求的候选骨干亲本的应用，继续提高我国在杂交稻等作物育种领域的国际领先地位??最终为我国的粮食安全提供科学保障与技术和物质支撑。 （二）五年预期目标 1、阐明不同时期、不同生态区的水稻、小麦、玉米共40~50个骨干亲本中重要基因组区段/基因簇/基因/等位基因的演变趋势，构建水稻、小麦、玉米骨干亲本的基础遗传图谱各1个，为基于全基因组分子设计育种提供依据。 2、阐明水稻、小麦、玉米骨干亲本的基础遗传图谱的遗传与育种效应；分析重要基因和基因序列变异15~20个，阐明5~8个基因/等位基因的功能；发掘对实现水稻、小麦、玉米未来育种目标具有重要价值的关键基因组区段/基因簇/基因各2~3个。 3、阐明水稻、玉米的穗粒数、粒重等产量性状一般配合力的遗传学基础，并揭示一般配合力对骨干亲本形成的作用以及骨干亲本能够衍生出大量主栽品种的生物学基础；阐明控制一般配合力基因组区段与骨干亲本的基础遗传图谱的关系。 4、建立水稻、小麦、玉米候选骨干亲本选育以及最佳亲本组配的分子设计模型；提出综合评估候选骨干亲本和改良现有骨干亲本的技术方法，指导并提高亲本组配和育种效率。 5、筛选、创制对未来5～10年水稻、小麦、玉米等粮食作物育种具有重要促进作用的候选骨干亲本6~8个，并通过育种实践验证，为创立骨干亲本育种理论奠定基础。 6、培养博士研究生30～40名，硕士研究生50～60名。 7、发表SCI论文50～60篇（累计影响因子150以上）；申请专利9~10项。  三、研究方案 （一）学术思路 为了进一步强化我国在农作物基础理论和应用研究方面的原始创新，针对作物遗传育种基础研究中的关键问题之一，骨干亲本在育种中效果显著但其形成与利用的遗传基础不明的客观现实，以水稻、小麦、玉米等主要粮食作物骨干亲本及其衍生的大面积推广品种系谱分析为出发点，在已解决了骨干亲本的第一个关键科学问题“遗传构成”的工作基础上，综合利用表型组学、基因组学、作物育种学、生物信息学等学科的理论与技术，从骨干亲本重要基因组区段/基因簇/基因/等位基因组合方式及其演变趋势、一般配合力对骨干亲本形成的作用及其遗传基础、候选骨干亲本的分子设计与创制等多层次进行系统研究，阐明骨干亲本研究中的第二个关键科学问题“遗传效应”，为创建骨干亲本育种理论与技术体系，以及我国粮食安全提供科学保障与技术和物质支撑。 （二）技术途径 ＋ 衍生品种 骨干亲本 候选骨干亲本筛选与创制 候选骨干亲本的分子设计理论 重要基因组区段 因组区域 QTL定位、关联分析等 精细QTL分析 QTL、eQTL分析等 一般配合力 测序、表达分析等 精细定位、图位克隆 测序、生物信息学等 优异等位基因 优异基因簇 关键基因 近等基因导入系 重组近交系等  （三）创新点和特色 1、项目创新点 （1）从表型组学、基因组学、作物育种学