面向農業(yè)發(fā)展需求 探索作物遺傳改良
——作物遺傳改良國家重點實驗室

目標明確

作物遺傳改良國家重點實驗室（以下簡稱“實驗室”）成立于1992年3月，隸屬于科技部，依托于華中農業(yè)大學。實驗室圍繞農作物遺傳改良這一總體目標，以應用基礎研究為主，向基礎研究和應用研究延伸；瞄準學科前沿，將生物技術與常規(guī)技術相結合，分別從作物的群體水平、個體水平、細胞水平、分子水平等不同層次研究作物性狀的遺傳、生理機理，進行品種改良；為農作物遺傳改良提供新理論、新技術、新途徑、新材料，為農業(yè)生產提供新品種和新方法。實驗室研究對象涉及水稻、玉米、油菜、棉花、小麥、大豆等主要農作物。

目前，實驗室一共有五大研究方向及具體目標——

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

（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、油菜等農作物雜種優(yōu)勢產生的遺傳與分子基礎，以及雄性不育的分子機理；提出雜種優(yōu)勢利用的新學說，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，加快強優(yōu)勢組合的選育與利用。

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

（4）生物技術與育種研究。這一方向致力于發(fā)展基因組育種新技術、轉基因新技術，實現規(guī)?；ㄏ蚍肿佑N設計；以農業(yè)的少投入、多產出、保護環(huán)境為總目標，建立主要性狀的分子育種技術體系，與常規(guī)育種技術整合，為作物遺傳改良提供新途徑、新技術、新方法、新材料，并培育優(yōu)質、高產、營養(yǎng)高效、多抗及具特殊優(yōu)良性狀的綠色超級作物新品種，推動綠色種業(yè)的發(fā)展；創(chuàng)建與新品種配套的高產高效栽培技術。

（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研究；建立遺傳材料高通量表型鑒定的方法和平臺；評價綠色超級稻產量潛力與資源利用效率；探明應對全球氣候變化的作物品種改良策略與目標。

特色鮮明

實驗室面向我國農業(yè)發(fā)展的重大需求，以應用基礎研究為主，方向明確，特色鮮明，承擔了包括“973計劃”、“863計劃”和國家重點研發(fā)計劃、國家科技重大專項和國家自然科學基金項目等國家任務200多項，其中作為牽頭單位主持全國幾十個單位參加的項目6項，承擔國家重大、重點任務的能力較強。

近年來，實驗室發(fā)表《科學引文索引》（SCI）收錄論文784篇；獲國家級、省部級獎勵10項；授權國家發(fā)明專利88項，國外發(fā)明專利103項；培育作物新品種103個。

華中農業(yè)大學

實驗室現有固定人員78人，其中研究人員69人。實驗室常年在讀研究生1000余人。實驗室有2個國家自然科學基金創(chuàng)新研究團隊、1個科技部重點領域創(chuàng)新團隊、2個教育部創(chuàng)新團隊、8個農業(yè)部創(chuàng)新團隊、6個湖北省創(chuàng)新研究團隊。多年來，實驗室在團結協(xié)作、集體攻關方面取得了長足的發(fā)展，進一步增強了科研隊伍的凝聚力，形成了七支特色鮮明的研究隊伍。

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

（2）“油菜的遺傳與改良”創(chuàng)新團隊。團隊始建于20世紀50年代，圍繞油菜種質資源創(chuàng)新、油菜基因組學與現代生物技術、油菜雜種優(yōu)勢研究與利用、油菜品質遺傳與改良、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展。近5年來，團隊承擔國家重點研發(fā)計劃等各類項目194項，發(fā)表論文209篇，其中入選《科學引文索引》的有160篇，在十字花科育種領域名列前茅。

（3）“棉花遺傳改良”創(chuàng)新團隊。團隊長期從事棉花生物技術及育種應用研究，在國際上率先實現從野生棉體細胞及原生質體再生植株，實現體細胞融合并再生植株；建立了高通量的棉花轉基因系統(tǒng)；創(chuàng)建了棉花基因編輯技術并被廣泛應用；鑒定了一系列抗病、耐高溫，及纖維發(fā)育相關的重要功能基因；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，為分子設計育種提供了“路標”。

（4）“玉米種質資源創(chuàng)新和分子育種創(chuàng)新”團隊。團隊面向國家重大需求，圍繞玉米產業(yè)鏈布局創(chuàng)新鏈，在玉米種質資源收集、評價和創(chuàng)制，重要農藝性狀的遺傳機制解析和基因克隆，關鍵育種技術的開發(fā)和應用，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，取得了顯著的社會和經濟效益。其中，“敦玉810”在近5年品種推廣面積累計超過3200萬畝。

（5）“作物-環(huán)境互作機理及其調控”團隊。團隊著力研究糧食作物高產高效生產中的重大理論和實際問題，以作物生理學和作物栽培學為基礎，主攻水稻高產、優(yōu)質、高效、安全栽培理論與技術，并向作物重要性狀發(fā)育基礎研究和栽培技術研發(fā)兩頭延伸。研究方向包括：作物遺傳與品種改良生理基礎研究，綠色超級稻產量潛力與資源利用效率評價，應對全球氣候變化的作物品種改良目標與策略，糧食作物高產優(yōu)質高效栽培技術創(chuàng)新。其中，“機收再生稻豐產高效栽培技術集成與應用”于2017年和2018年入選農業(yè)農村部主推技術。

（6）小麥研究團隊。團隊從小麥復雜基因組元件鑒定、功能基因分離及調控網絡構建、性狀相關代謝途徑解析等角度解析小麥的高產、抗病及營養(yǎng)性狀的遺傳基礎；基于基因組設計、基因編輯及染色體工程等技術體系實現突破性種質創(chuàng)建；針對長江中下游麥區(qū)，創(chuàng)新稻麥輪下的低氮、低筋、高產栽培生產系統(tǒng)。構建覆蓋“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、培育和生產為目標，立足長江中下游麥區(qū)，服務國家小麥糧食生產實踐。

（7）大豆研究團隊。團隊主要面向國家大豆安全的重大需求，圍繞高產、優(yōu)質和綠色大豆品種的遺傳改良中的關鍵科學問題，以大豆高效固氮和營養(yǎng)高效、大豆高產和穩(wěn)產等重要性狀形成的遺傳基礎為重點開展研究，為大豆高產、優(yōu)質和綠色大豆的遺傳改良提供新理論、新基因和新資源。目前團隊已經在生物固氮及耐逆分子遺傳學兩個研究方向形成了優(yōu)勢。

開放交流

實驗室依托4個“111”項目，與美國、英國、法國等國家的知名學術機構建立了3個聯(lián)合實驗室（合作中心），在人才培養(yǎng)、人員交流、科研合作等方面進行深入的實質性合作；先后舉辦13次不同類型的國際/雙邊學術會議，18次全國學術會議。實驗室學術交流頻繁，每年邀請來講學的國內外專家40余人，人員出訪30余人次。同時，實驗室積極創(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個開放合作基地。

目前，實驗室建有包括溫室、網室、種子貯藏室、抗旱大棚、盆栽場、光照培養(yǎng)室，以及標準化科研試驗田等成套的農作物遺傳改良研究田間基礎設施，能滿足實驗室分子生物學及農作物育種研究的需要，形成了學—研—產配套、上—中—下游一體的格局和技術支撐體系，并以設立開放課題和合作課題研究的方式向國內外開放與共享。