面向農(nóng)業(yè)發(fā)展需求 探索作物遺傳改良

目標(biāo)明確

作物遺傳改良國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（以下簡稱“實(shí)驗(yàn)室”）成立于1992年3月，隸屬于科技部，依托于華中農(nóng)業(yè)大學(xué)。實(shí)驗(yàn)室圍繞農(nóng)作物遺傳改良這一總體目標(biāo)，以應(yīng)用基礎(chǔ)研究為主，向基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究延伸;瞄準(zhǔn)學(xué)科前沿，將生物技術(shù)與常規(guī)技術(shù)相結(jié)合，分別從作物的群體水平、個(gè)體水平、細(xì)胞水平、分子水平等不同層次研究作物性狀的遺傳、生理機(jī)理，進(jìn)行品種改良;為農(nóng)作物遺傳改良提供新理論、新技術(shù)、新途徑、新材料，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供新品種和新方法。實(shí)驗(yàn)室研究對象涉及水稻、玉米、油菜、棉花、小麥、大豆等主要農(nóng)作物。

目前，實(shí)驗(yàn)室一共有五大研究方向及具體目標(biāo)——

（1）功能基因組研究。這一方向致力于構(gòu)建能參與國際功能基因組研究競爭的技術(shù)平臺(tái)，力爭保持與國際先進(jìn)水平同步或領(lǐng)先;分離農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病、抗逆、營養(yǎng)高效等重要性狀的功能基因，為農(nóng)作物品種改良提供有益的基因資源;針對作物主要農(nóng)藝性狀和抗逆性狀，深入系統(tǒng)地開展功能基因組學(xué)、代謝組學(xué)及蛋白質(zhì)組學(xué)研究，闡明性狀形成的生物學(xué)基礎(chǔ)。

（2）雜種優(yōu)勢與雄性不育研究。這一方向致力于系統(tǒng)地闡述水稻、玉米、油菜等農(nóng)作物雜種優(yōu)勢產(chǎn)生的遺傳與分子基礎(chǔ)，以及雄性不育的分子機(jī)理;提出雜種優(yōu)勢利用的新學(xué)說，創(chuàng)造雜種優(yōu)勢利用的新途徑，提高作物雜種優(yōu)勢利用的效率，加快強(qiáng)優(yōu)勢組合的選育與利用。

（3）種質(zhì)資源創(chuàng)新及遺傳多樣性研究。這一方向致力于收集、鑒定農(nóng)作物優(yōu)異種質(zhì)資源，建立農(nóng)作物核心種質(zhì)及微型優(yōu)異種質(zhì)群;將新一代基因組技術(shù)與常規(guī)技術(shù)結(jié)合，評(píng)估作物遺傳資源，篩選新種質(zhì)，發(fā)掘新基因，為種質(zhì)資源的有效利用提供有用信息。

（4）生物技術(shù)與育種研究。這一方向致力于發(fā)展基因組育種新技術(shù)、轉(zhuǎn)基因新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化定向分子育種設(shè)計(jì);以農(nóng)業(yè)的少投入、多產(chǎn)出、保護(hù)環(huán)境為總目標(biāo)，建立主要性狀的分子育種技術(shù)體系，與常規(guī)育種技術(shù)整合，為作物遺傳改良提供新途徑、新技術(shù)、新方法、新材料，并培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、營養(yǎng)高效、多抗及具特殊優(yōu)良性狀的綠色超級(jí)作物新品種，推動(dòng)綠色種業(yè)的發(fā)展;創(chuàng)建與新品種配套的高產(chǎn)高效栽培技術(shù)。

（5）作物生理遺傳。這一方向致力于開展作物遺傳與品種改良的生理基礎(chǔ)研究;建立遺傳材料高通量表型鑒定的方法和平臺(tái);評(píng)價(jià)綠色超級(jí)稻產(chǎn)量潛力與資源利用效率;探明應(yīng)對全球氣候變化的作物品種改良策略與目標(biāo)。

特色鮮明

實(shí)驗(yàn)室面向我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重大需求，以應(yīng)用基礎(chǔ)研究為主，方向明確，特色鮮明，承擔(dān)了包括“973計(jì)劃”、“863計(jì)劃”和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家科技重大專項(xiàng)和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等國家任務(wù)200多項(xiàng)，其中作為牽頭單位主持全國幾十個(gè)單位參加的項(xiàng)目6項(xiàng)，承擔(dān)國家重大、重點(diǎn)任務(wù)的能力較強(qiáng)。

近年來，實(shí)驗(yàn)室發(fā)表《科學(xué)引文索引》（SCI）收錄論文784篇;獲國家級(jí)、省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)10項(xiàng);授權(quán)國家發(fā)明專利88項(xiàng)，國外發(fā)明專利103項(xiàng);培育作物新品種103個(gè)。

實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有固定人員78人，其中研究人員69人。實(shí)驗(yàn)室常年在讀研究生1000余人。實(shí)驗(yàn)室有2個(gè)國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)、1個(gè)科技部重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、2個(gè)教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、8個(gè)農(nóng)業(yè)部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、6個(gè)湖北省創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)。多年來，實(shí)驗(yàn)室在團(tuán)結(jié)協(xié)作、集體攻關(guān)方面取得了長足的發(fā)展，進(jìn)一步增強(qiáng)了科研隊(duì)伍的凝聚力，形成了七支特色鮮明的研究隊(duì)伍。

（1）“基因組研究與水稻遺傳改良”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)圍繞水稻遺傳改良這一總體目標(biāo)，立足國際學(xué)科前沿，將分子生物學(xué)技術(shù)與常規(guī)技術(shù)緊密結(jié)合，解決水稻遺傳改良中的重大科學(xué)問題，為作物遺傳改良提供新理論、新技術(shù)、新基因、新資源，為水稻生產(chǎn)提供新品種。經(jīng)過長期積累，團(tuán)隊(duì)凝練出水稻功能基因組和綠色超級(jí)稻兩大科學(xué)目標(biāo)并取得標(biāo)志性成果;提出并踐行“雙水雙綠”重塑魚米之鄉(xiāng);圍繞綠色營養(yǎng)健康水稻產(chǎn)業(yè)鏈布局創(chuàng)新鏈，提倡“黑米主食化”，引領(lǐng)作物基因組育種范式。

（2）“油菜的遺傳與改良”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)始建于20世紀(jì)50年代，圍繞油菜種質(zhì)資源創(chuàng)新、油菜基因組學(xué)與現(xiàn)代生物技術(shù)、油菜雜種優(yōu)勢研究與利用、油菜品質(zhì)遺傳與改良、油菜抗性遺傳與改良、油菜多功能研究與利用等方向開展工作并取得系列新進(jìn)展。近5年來，團(tuán)隊(duì)承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等各類項(xiàng)目194項(xiàng)，發(fā)表論文209篇，其中入選《科學(xué)引文索引》的有160篇，在十字花科育種領(lǐng)域名列前茅。

（3）“棉花遺傳改良”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)長期從事棉花生物技術(shù)及育種應(yīng)用研究，在國際上率先實(shí)現(xiàn)從野生棉體細(xì)胞及原生質(zhì)體再生植株，實(shí)現(xiàn)體細(xì)胞融合并再生植株;建立了高通量的棉花轉(zhuǎn)基因系統(tǒng);創(chuàng)建了棉花基因編輯技術(shù)并被廣泛應(yīng)用;鑒定了一系列抗病、耐高溫，及纖維發(fā)育相關(guān)的重要功能基因;發(fā)布了海島棉和陸地棉參考基因組，揭示了棉花馴化歷程，為分子設(shè)計(jì)育種提供了“路標(biāo)”。

（4）“玉米種質(zhì)資源創(chuàng)新和分子育種創(chuàng)新”團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)面向國家重大需求，圍繞玉米產(chǎn)業(yè)鏈布局創(chuàng)新鏈，在玉米種質(zhì)資源收集、評(píng)價(jià)和創(chuàng)制，重要農(nóng)藝性狀的遺傳機(jī)制解析和基因克隆，關(guān)鍵育種技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，新品種的培育和推廣等方面的研究形成了明顯的特色和優(yōu)勢，取得了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。其中，“敦玉810”在近5年品種推廣面積累計(jì)超過3200萬畝。

（5）“作物-環(huán)境互作機(jī)理及其調(diào)控”團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)著力研究糧食作物高產(chǎn)高效生產(chǎn)中的重大理論和實(shí)際問題，以作物生理學(xué)和作物栽培學(xué)為基礎(chǔ)，主攻水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、安全栽培理論與技術(shù)，并向作物重要性狀發(fā)育基礎(chǔ)研究和栽培技術(shù)研發(fā)兩頭延伸。研究方向包括：作物遺傳與品種改良生理基礎(chǔ)研究，綠色超級(jí)稻產(chǎn)量潛力與資源利用效率評(píng)價(jià)，應(yīng)對全球氣候變化的作物品種改良目標(biāo)與策略，糧食作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培技術(shù)創(chuàng)新。其中，“機(jī)收再生稻豐產(chǎn)高效栽培技術(shù)集成與應(yīng)用”于2017年和2018年入選農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主推技術(shù)。

（6）小麥研究團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)從小麥復(fù)雜基因組元件鑒定、功能基因分離及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、性狀相關(guān)代謝途徑解析等角度解析小麥的高產(chǎn)、抗病及營養(yǎng)性狀的遺傳基礎(chǔ);基于基因組設(shè)計(jì)、基因編輯及染色體工程等技術(shù)體系實(shí)現(xiàn)突破性種質(zhì)創(chuàng)建;針對長江中下游麥區(qū)，創(chuàng)新稻麥輪下的低氮、低筋、高產(chǎn)栽培生產(chǎn)系統(tǒng)。構(gòu)建覆蓋“遺傳—育種—栽培”全鏈條的研究體系，以綠色營養(yǎng)小麥的改良、培育和生產(chǎn)為目標(biāo)，立足長江中下游麥區(qū)，服務(wù)國家小麥糧食生產(chǎn)實(shí)踐。

（7）大豆研究團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)主要面向國家大豆安全的重大需求，圍繞高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和綠色大豆品種的遺傳改良中的關(guān)鍵科學(xué)問題，以大豆高效固氮和營養(yǎng)高效、大豆高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)等重要性狀形成的遺傳基礎(chǔ)為重點(diǎn)開展研究，為大豆高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和綠色大豆的遺傳改良提供新理論、新基因和新資源。目前團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在生物固氮及耐逆分子遺傳學(xué)兩個(gè)研究方向形成了優(yōu)勢。

開放交流

實(shí)驗(yàn)室依托4個(gè)“111”項(xiàng)目，與美國、英國、法國等國家的知名學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)建立了3個(gè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室（合作中心），在人才培養(yǎng)、人員交流、科研合作等方面進(jìn)行深入的實(shí)質(zhì)性合作;先后舉辦13次不同類型的國際/雙邊學(xué)術(shù)會(huì)議，18次全國學(xué)術(shù)會(huì)議。實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)交流頻繁，每年邀請來講學(xué)的國內(nèi)外專家40余人，人員出訪30余人次。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室積極創(chuàng)新對外開放共享模式，分別在黑龍江、河北、云南、新疆、甘肅建立了5個(gè)開放合作基地。

目前，實(shí)驗(yàn)室建有包括溫室、網(wǎng)室、種子貯藏室、抗旱大棚、盆栽場、光照培養(yǎng)室，以及標(biāo)準(zhǔn)化科研試驗(yàn)田等成套的農(nóng)作物遺傳改良研究田間基礎(chǔ)設(shè)施，能滿足實(shí)驗(yàn)室分子生物學(xué)及農(nóng)作物育種研究的需要，形成了學(xué)—研—產(chǎn)配套、上—中—下游一體的格局和技術(shù)支撐體系，并以設(shè)立開放課題和合作課題研究的方式向國內(nèi)外開放與共享。

（責(zé)編：王芳）