辽宁省农业科学院创新中心农作物分子改良研究室简介

辽宁省农业科学院创新中心农作物分子改良研究室,主要从事水稻和高粱等作物分子育种研究,挖掘重要农艺性状相关基因和分子标记,研究基因功能,利用生物育种技术改良、创制新材料和新品种。     

分子标记辅助选择技术在水稻育种中应用的研究进展

随着分子生物学与生物化学以及生物技术的迅速发展,分子标记辅助选择技术为水稻的育种、改良提供了新途径,重视分子标记辅助选择技术在水稻育种和改良中的应用研究具有重要的社会实践意义。本文概述了分子标记辅助选择技术的原理、策略．并着重介绍了该技术近年来在水稻育种中的应用现状,包括质量性状改良、数量性状改良、基因聚合、基因渗入和回交育种等方面的应用现状,同时初步探讨了该技术存在的问题以及发展前景和展望。     

中国水稻分子育种现状与展望

转基因育种和分子标记辅助选择育种是分子育种的主要内容,本文从产量、适应性、品质、抗性和杂种优势利用方面阐述了水稻分子育种的生物学基础,以及开展分子育种以来所取得的一些重要成就;随着水稻基因组测序和重要农艺性状基因的精细定位和图位克隆,转基因技术的日渐完善,生物信息学的快速发展,模拟育种软件的开发等,使分子设计育种逐渐成为水稻育种的手段。     

分子标记辅助选择及其在水稻育种中应用与展望

随着现代分子生物学的迅速发展,分子标记辅助选择技术给水稻育种提供了新的途径,加强分子标记辅助选择技术在水稻育种上的应用研究具有重要的实践意义。综述了分子标记辅助选择的特点,重点介绍了分子标记辅助选择在水稻育种上的利用现状,主要包括质量性状改良、数量性状改良、回交育种、基因聚合等方面的应用进展,同时讨论了该技术存在的问题以及发展前景和展望。     

水稻产量基因设计育种及其发展前景

基因设计育种旨在控制所有重要农艺性状基因的所有等位性变异。该文阐述了水稻基因组测序及其研究进展、已克隆并应用于水稻产量相关的农艺性状基因,以及水稻产量基因的分子辅助育种,并对水稻产量基因设计育种的前景进行了展望。     

本刊外聘编委 黎志康研究员

中国农业科学院农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程首席科学家、国际水稻研究所驻中国代表科学家和全球水稻分子育种协作网协调科学家。专业特长:植物分子遗传学(基因定位、数量性状遗传作图、植物分子标记辅助育种、功能等位基因发掘和复杂农艺性状的功能基因组研究)及其在水稻育种、遗传和进化中的应用。     

本刊外聘编委 黎志康研究员

中国农业科学院农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程首席科学家、国际水稻研究所驻中国代表科学家和全球水稻分子育种协作网协调科学家。专业特长:植物分子遗传学(基因定位、数量性状遗传作图、植物分子标记辅助育种、功能等位基因发掘和复杂农艺性状的功能基因组研究)及其在水稻育种、遗传和进化中的应用。国际动植物基因组年会植物分子     

课题名称：水稻高产优质抗病虫害的聚合分子育种研究

课题内容、目标： 从三个层面设计主要研究内容,即水稻聚合分子育种技术体系研究,生物技术、常规育种技术和分子辅助选择技术相结合创制新种质,聚合多个优良目标性状培育出优质、高产、广适应性水稻新品种。具体的主要研究内容包括：水稻优良基因的精细定位与高通量分子标记;水稻分子育种技术与常规育种的比较研究,分子标记辅助选择聚合优良基因,创制水稻新种质;优质超高产广适应性水稻新品种（组合）选育。     

分子标记辅助选择技术在水稻育种上的应用

分子标记辅助选择技术给水稻育种提供了新的途径,与传统育种技术相结合,可大大提高育种效率,缩短育种周期。因此,加强分子标记辅助选择技术在水稻育种上的应用研究具有重要的实践意义。在此,综述了分子标记的特点与类型及分子标记辅助选择原理,着重介绍了分子标记辅助选择在水稻育种上的利用现状,主要包括在回交育种、基因聚合、数量性状改良等方面的应用进展。同时讨论了该技术存在的问题,并展望了其应用前景。     

本刊外聘编委 黎志康研究员

中国农业科学院农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程首席科学家、国际水稻研究所驻中国代表科学家和全球水稻分子育种协作网协调科学家。专业特长:植物分子遗传学(基因定位、数量性状遗传作图、植物分子标记辅助育种、功能等位基因发掘和复杂农艺性状的功能基因组研究)及     

水稻生长发育与产量性状基因克隆研究进展

全球面临人口膨胀和资源缺乏的双重压力,急需通过改良农作物品种来增加粮食产量。水稻是重要的粮食作物,具有基因组小、与其他谷类作物共线性高等特点,是禾本科作物的模式植物。植物的生长发育是获得产量的物质基础,目前已经克隆了一些水稻重要农艺性状基因,涉及的性状包括株高、分蘖、花期、育性、产量、稻米品质及抗逆性等。控制水稻生长发育的基因和产量性状基因的克隆,加深了对水稻生长发育的分子机制的理解,深化了对水稻产量形成的生物学机制的认识,并为今后利用这些基因进行品种分子改良提供了物质基础。     

组蛋白修饰在水稻中的研究进展

作为表观遗传学研究的重要内容,组蛋白修饰在维持真核生物基因组稳定性、基因表达调控和染色质结构等方面发挥重要作用.水稻是重要的粮食作物,也是科学研究的模式植物.近年来研究发现,组蛋白修饰参与了水稻生长发育、胁迫应答、产量以及品质形成等重要生物学性状的调控.因此,明确组蛋白修饰在水稻中的遗传和调控机制对于水稻遗传改良具有重...     

革新稻作技术，维护粮食安全与生态安全（征文）

作者认为新中国50年稻作科技进步的主要内容是：遗传育种学的种性研究与有利基因成功利用，以及相应栽培技术与生理学基础研究。以遗传育种学成果为核心技术，辅以因种栽培配套技术的双力推动，使我国稻作面积比建国初期增加12%，单位面积产量提高了226%，总产量增加了265%。科技进步的生产力效应的主要表现：单位面积产量提高是我国水稻总产量增加的主导因素。作者在分析我国淡水资源脆弱与水稻生产过程对周边水域与环境的面源污染的基础上，提出一个观点：自上世纪60年代以来，以推广矮秆品种为中心内容的绿色革命的负面影响—水稻生产对环境资源的渐进破坏，并指出无节制用水，不规范用肥，无序施用农药，是当今稻作的三个技术陋习。为实现在有限水土资源条件下我国粮食安全与生态安全，作者经近十年研究实践，建议实施灌溉稻田“麦作式”水稻高产旱作技术，其主要技术要点是前茬种豆科绿肥、直播超级杂交稻、并实行旱作措施：“湿土播种，浅水护苗，旱管培根，沟水育穗，干湿防衰”。近年在江浙两省多点示范推广结果表明，这一以节制用水为中心内容的集成技术，不仅可以做到与水层灌溉稻作相近的单位面积高产量，而且收到节水、节电、节省劳力等多项社会经济效益。作者在文中还指出重点研究的灌溉稻田的旱作技术的必要性：灌溉稻田稻作集中分布在我国南方丰水地区，具备稳定的灌溉水源。其面积占水稻种植面积的85%，是我国经济社会各行业中第一用水大户，该区域土壤熟化，物候资源丰富，人文与工业先进，稻作稳产高产，对提高我国粮食自给力举足轻重，其节水效果对优化我国水资源分配，服务“南水北调”意义重大。面对人多、地少、水少的基本国情，以及粮食安全与生态安全的严峻挑战，我国更深层次的稻作技术革命正在酝酿中，其核心内容当是在水稻生物技术支持下的遗传育种技术革命——综合利用有利基因，培育耐旱、氮磷营养高效的优质、高产品种，并带动我国新一轮稻作技术的全面创新。     

基因编辑技术在水稻抗病基因与育种研究中的应用进展

水稻是我国重要的粮食作物之一,更是世界上30多亿人的主要食物来源。近几十年,各种病原菌、虫害、气候变化以及其他不利环境因素层出不穷,对全球粮食安全生产构成了严重威胁。对于高产抗病水稻植株的研究需求越发迫切,但传统育种手段过程繁琐复杂、效率不高,因此利用基因编辑技术推进水稻抗病育种进程成为研究重点。其中以CRISPR系统、锌指核酸酶(ZFN)、转录激活样效应因子核酸酶(TALEN)、单碱基编辑系统(BE)和引导编辑系统(PE)等为代表的技术,在对水稻进行高效定点基因编辑,在缩短育种周期,培育综合抗性强的水稻品系方面起到了较大作用,并在基因研究、作物遗传改良等方面展示出了巨大的潜力。本文对基因编辑技术的原理,基因编辑技术的发展,以及基因编辑技术在水稻抗病基因及育种研究中的应用进展进行了综述,并展望了基因编辑技术在抗病育种中的应用前景。     

江苏水稻精确施肥技术发展分析及其对策研究

实施水稻精确施肥技术,既可显著降低氮肥用量,也可有效提高水稻产量,改善稻米品质,提高水稻综合生产能力,并保护环境、减少污染。水稻是江苏第一大粮食作物,稻米丰欠直接关系到江苏粮食安全。加快示范与推广水稻因土、因种、因苗精确施肥技术,率先推进精确稻作、节约型稻作与环境友好型稻作发展,是新世纪江苏稻作再上新水平的重要方向之一。这对于可持续增强江苏粮食综合生产能力,保障江苏粮食安全、食品质量安全与生态安全,实现高产、优质、高效、生态、安全的协调统一,促进社会主义新农村建设,具有重要意义。江苏已在水稻精确施肥技术研究与示范方面取得了一系列进展,但也存在若干发展中的问题,有待加以解决,以利于进一步扩大示范应用,发挥科技兴稻作用。     

Advances and prospects of super rice breeding in China

Super rice breeding in China has been very successful over the past 3 decades, and the Chinese government has made great efforts to support breeding and cultivation of both conventional and hybrid super rice. In this review, we focus on the progress in and potential of super rice breeding. After the establishment of the breeding theory and strategy of "generating an ideotype with strong heterosis through inter-subspecies hybridization, by using gene pyramiding to combine elite traits through composite-crossing to breed super rice varieties with both ideotype and strong hybrid vigor", a series of major breakthroughs have been achieved in both conventional and super hybrid rice breeding. A number of new genetic materials with ideotype have been created successfully, and the Ministry of Agriculture of China has approved 156 novel super rice varieties and combinations for commercialization. During the Developing the Super Rice Varieties Program, great attention has also been paid to the integration and demonstration of the rice production technology. Collaboration between industry and university researchers has led to technological innovations and initiation of a demonstration system for super hybrid rice. With widespread cultivation of super rice with higher quality and yield, as well as resistance or tolerance to abiotic or biotic stresses, the yield of rice production per unit has reached a new level. In addition to increased quality and yield, hybrid rice breeding has also led to improvements in many other agronomic traits, such as resistance to pests and diseases, resistance to lodging, and optimized light distribution in population. Achievements in super rice breeding and innovation in rice production have made major contributions to the progress in rice sciences and worldwide food security.     

水稻超高产育种研究进展

水稻是最主要的粮食作物,水稻产量的稳定提高对于确保粮食安全具有重要的意义。在耕地面积不断减少的情况下,单产的提高是实现增产的唯一途径,超高产育种是摆在农业育种家面前的首要课题。文中就水稻超高产育种的研究现状、新株型创制、杂种优势利用等水稻超高产育种的理论和方法,综述了部分专家学者的观点,并结合北方超高产育种实践对未来超高产育种研究提出了一些粗浅的看法。     

水稻耐热相关功能基因的克隆及其分子机理研究进展

水稻是全世界最主要的粮食作物之一,水稻产量的提高是解决人类口粮问题的关键。水稻喜温, 但温度过高会对水稻的生长及产量造成严重影响。随着全球气候变暖,水稻热害频发,严重限制了水稻的高产、 稳产,导致水稻产业受到较大影响。通过鉴定水稻耐热数量性状位点（Quantitative Trait Loci,QTL）,克隆相关 基因,并研究水稻耐热性状的分子机理,将水稻重要耐热相关基因应用于育种是最经济、最有效的策略。近年 来随着测序技术和功能基因组学的发展,水稻耐热分子机理的研究取得了较大进展。迄今为止,国内外科研人 员已通过不同的遗传群体鉴定了 80 个以上的水稻耐热相关 QTL,并通过正向或反向遗传学手段克隆了部分水稻 耐热相关基因,为水稻耐热分子育种提供了极具价值的研究成果。就水稻耐热相关 QTL 的鉴定、耐热相关功能 基因的克隆以及耐热相关分子机理研究等方面进行综述,以期为水稻耐热分子育种提供参考。     

Progress and Prospect of Functional Rice Researches

With the rapid development of economy and the increase of people＇s living standards, functional foods are being gradually embraced by consumers and have a great growth potential. Rice is the main staple food in China. It plays an important role in promoting people＇s health and in improving public nutrition, and therefore there is an ever-increasing consumer demand for rice for its functional quality. This study introduces the concept of functional rice and summarizes the current research progress on this topic and the application of breeding strategies including traditional breeding, induced mutagenesis, molecular marker-assisted selection and transgenic engineering in the research of a new generation of functional rice that posses health benefits, therapeutic values, bioreactor properties, and other unique functions. We then point out the prospect of functional rice from the point of view of social development, germplasm innovation, breeding of functional rice by biological technology and the test of active material related functional rice. We conclude that developing and marketing of functional rice is becoming a subject of great importance for research and is to be the focus of research in future.     

东北稻作系统对气候变暖的实际响应与适应

【目的】明确气候变暖对作物生产的实际影响,降低对未来粮食安全预测的不确定性。【方法】依据东北水稻生产和气候变化的长期观测数据,并结合田间开放式增温试验（free air temperature increase,FATI）,系统研究稻作系统对气候变暖的实际响应与适应。【结果】历史数据分析发现,近几十年来东北水稻单产与其生长季的气温呈明显递增趋势,相关显著,但与降水量变化相关不显著。理论推算表明,水稻生长季最低气温升高1℃,水稻单产可提高6.0%以上。田间试验发现,在目前的气温背景下,水稻冠层气温升高1℃,单产可提高10%左右。近四十年来东北水稻新品种的生育期每10年约延长3 d,与近二十年来田间观测到的水稻实际生育期延长幅度基本一致,达5 d左右;与1970年相比,2010年黑龙江省的水稻种植面积扩大了24倍,种植重心向北位移了近110 km,与东北水稻生长季≥10℃有效积温带北移的幅度一致。【结论】气候变暖对东北水稻的直接增产效应显著,稻作系统可以通过品种改良、栽培改进和区域调整等策略来逐步适应气候变化的趋势。在应对气候变化的稻作制度调整上,应充分挖掘增温的增产效应及作物系统的适应潜力,调整时机和幅度应适当迟后于预测的气候变化进程。在气候变暖的大趋势下,要注意因水稻生育期延长和种植区域北扩而可能遭遇的低温冷害等极端性天气。