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水稻分子模块设计研究成果与展望

中国科学院院刊 2018年第9期33卷 900-908页

作者：薛勇彪韩斌种康王台何祖华傅向东储成才程祝宽徐云远李明中国科学院遗传与发育生物学研究所中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所中国科学院植物研究所

我国已有8 000年以上的禾谷类作物栽培历史,相关的育种知识对全球产生了重要影响。20世纪90年代我国作为发起国之一,参与了"国际水稻基因组计划",相继完成了粳稻第4号染色体的测序和籼稻"93-11"基因组精细图谱,并在科技部"973"项目水稻... 详细信息

我国已有8 000年以上的禾谷类作物栽培历史,相关的育种知识对全球产生了重要影响。20世纪90年代我国作为发起国之一,参与了"国际水稻基因组计划",相继完成了粳稻第4号染色体的测序和籼稻"93-11"基因组精细图谱,并在科技部"973"项目水稻功能基因组的支持下,水稻重要农艺性状解析取得了长足的进展。中国科学院战略性先导科技专项(A类)"分子模块设计育种创新体系"以水稻为抓手,通过高产、稳产、优质、高效等复杂性状的分子模块解析,探索建立分子模块设计育种技术体系,以带动小麦、大豆、鱼类等动植物复杂性状的解析和设计育种技术发展。经过近5年努力,建立了水稻种质资源库和基因组数据库,获得了一批有重要育种价值的分子模块,在水稻高产优质协同改良、感受与抵御低温、广谱持久抗病与产量平衡、氮高效利用、高产性状杂种优势机制等方面取得了有重要国际影响力的成果,分子模块设计育种技术体系得到实验验证。相关成果入选2015年和2017年"中国生命科学十大进展",2016年"中国科学十大进展",入选2017年国家自然科学奖一等奖。发挥了中国科学院在水稻等作物基础研究和技术研发等领域的引领作用。

关键词：水稻禾谷类作物复杂性状分子模块分子模块设计育种

K326全基因组分子模块库构建及其农艺、抗病性状评价

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中国烟草科学 2023年第3期44卷 1-9页

作者：王永达宋时洋蒋彩虹潘旭浩耿锐梅任民刘旦蒲文宣刘万峰王东毛辉余祥文昝艳君程立锐杨爱国中国农业科学院烟草研究所青岛266101 湖南中烟工业有限责任公司长沙410014 湖南省湘西自治州烟草公司龙山县分公司湖南龙山416800 中国烟草总公司四川省公司成都610000

为构建烟草全基因组模块库,开展烟草分子模块育种,以K326为轮回亲本,烤烟OX2028和香料烟Samsun为供体亲本,经过杂交、连续多代回交、自交,最终获得两套以K326为背景,覆盖供体亲本整个基因组的分子模块库。分子模块的基因组大部分回复到... 详细信息

为构建烟草全基因组模块库,开展烟草分子模块育种,以K326为轮回亲本,烤烟OX2028和香料烟Samsun为供体亲本,经过杂交、连续多代回交、自交,最终获得两套以K326为背景,覆盖供体亲本整个基因组的分子模块库。分子模块的基因组大部分回复到了轮回亲本K326,其田间农艺及抗病性等重要性状偏向亲本K326,不同材料间存在较广泛的遗传变异;群体的基本农艺性状呈现连续的正态或近似正态分布,符合数量性状的表型分布特性;鉴定了7个重要性状显著改变的分子模块,其中较K326中上部叶片开片明显改善的材料32份,叶数明显提高的材料25份,TMV、CMV、PVY病毒病抗性明显提高的材料分别为111、25和5份,黑胫病、青枯病抗性显著提高的材料44和52份。构建的烟草分子模块库可用于后续开展烟草重要性状的QTL定位和基因功能研究。

关键词：烟草分子模块设计育种数量性状

开启中国设计育种新篇章——“分子模块设计育种创新体系”战略性先导科技专项进展

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中国科学院院刊 2015年第3期30卷 393-402,282页

作者：薛勇彪种康韩斌桂建芳王台傅向东何祖华储成才田志喜程祝宽林少扬中国科学院遗传与发育生物学研究所北京100101 中国科学院植物研究所北京100093 中国科学院上海生命科学研究院上海200031 中国科学院水生生物研究所武汉430072

"分子模块设计育种创新体系"战略性先导科技专项以水稻为主,小麦、鲤等为辅,利用野生种、农家品种和主栽(养)优良品种等种质资源,综合运用基因组学、系统生物学、合成生物学等手段,解析高产、稳产、优质、高效等重要农艺(经济)性状的分... 详细信息

"分子模块设计育种创新体系"战略性先导科技专项以水稻为主,小麦、鲤等为辅,利用野生种、农家品种和主栽(养)优良品种等种质资源,综合运用基因组学、系统生物学、合成生物学等手段,解析高产、稳产、优质、高效等重要农艺(经济)性状的分子模块,揭示水稻复杂性状全基因组编码规律,发展多模块非线性耦合理论和"全基因组导航"分子模块设计育种技术,优化多模块组装的品种设计的最佳策略,建立从"分子模块"到"设计型品种"的现代生物技术育种创新体系,为实现全基因组水平多模块优化组装、培育新一代超级品种提供系统解决方案。文章介绍了该专项的背景、总体目标、研究内容、进展及发展展望。

关键词：水稻复杂性状分子模块分子模块设计育种模块耦合与组装育种技术升级换代

面向未来的新一代生物育种技术——分子模块设计育种

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中国科学院院刊 2013年第3期28卷 308-314页

作者：薛勇彪段子渊种康姚远中国科学院遗传与发育生物学研究所中国科学院农业项目办公室中国科学院植物研究所

我国是一个农业大国,主要农产品的持续稳定增产对保障我国粮食安全具有十分重要的战略意义。种子是粮食生产的源头。随着生命科学的迅猛发展,生物育种已成为发展现代种业的必然选择。文章概述了我国育种技术的发展现状,提出了针对农业... 详细信息

我国是一个农业大国,主要农产品的持续稳定增产对保障我国粮食安全具有十分重要的战略意义。种子是粮食生产的源头。随着生命科学的迅猛发展,生物育种已成为发展现代种业的必然选择。文章概述了我国育种技术的发展现状,提出了针对农业生物复杂性状改良的"分子模块育种"概念,"分子模块设计育种创新体系"的成功构建将引领未来生物育种技术的发展方向。

关键词：生物育种分子模块先导专项

华南植物园揭示miR2105/OsbZIP86分子模块调控水稻耐旱性的分子机制

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粮油与饲料科技 2022年第2期 47-48页

干旱是威胁水稻产量的重要非生物胁迫之一。MicroRNA是一类长度为19-22 nt的非编码小RNA,在植物生长发育及逆境响应中发挥作用。ABA是植物最重要的“抗逆激素”,其生物合成对于植物胁迫耐受性的提高至关重要。但ABA合成的调控途径以及mi... 详细信息

干旱是威胁水稻产量的重要非生物胁迫之一。MicroRNA是一类长度为19-22 nt的非编码小RNA,在植物生长发育及逆境响应中发挥作用。ABA是植物最重要的“抗逆激素”,其生物合成对于植物胁迫耐受性的提高至关重要。但ABA合成的调控途径以及miRNAs与相应靶基因之间的串扰仍有待确认。

关键词：华南植物园非编码小RNA 逆境响应非生物胁迫分子机制分子模块生物合成调控途径

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小麦水分高效利用分子育种研究进展

麦类作物学报 2017年第2期37卷 205-211页

作者：孙聚涛王洋郑艳张正斌中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心河北石家庄050021 中国科学院大学北京100039

干旱缺水是引起全球作物减产的主要自然灾害。小麦水分高效利用遗传改良是一个重大课题。本文对小麦水分高效利用分子标记、功能基因克隆鉴定、转基因、分子设计育种等方面的国内外研究进展进行了综述。在小麦中已经鉴定出A组染色体上... 详细信息

干旱缺水是引起全球作物减产的主要自然灾害。小麦水分高效利用遗传改良是一个重大课题。本文对小麦水分高效利用分子标记、功能基因克隆鉴定、转基因、分子设计育种等方面的国内外研究进展进行了综述。在小麦中已经鉴定出A组染色体上存在控制水分利用效率的QTL;开发出与TaSAP1等基因紧密连锁的功能标记;克隆了转录因子基因TaWRKY并对其抗旱抗逆功能进行了鉴定;转HVA1和DREB等基因的小麦可以明显提高水分高效利用能力;利用水旱地品种进行轮回杂交结合分子标记辅助选择育种技术进行了小麦水分高效利用分子设计育种初探。以上研究进展为小麦水分高效利用遗传改良提供了理论依据和技术支撑。

关键词：小麦水分高效利用 QTLs 功能基因转基因分子模块

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小麦基因组研究现状与展望

中国科学院院刊 2018年第9期33卷 909-914页

作者：傅向东刘倩李振声张爱民凌宏清童依平刘志勇中国科学院遗传与发育生物学研究所

我国是世界最大的小麦生产国和消费国,其生产对保障粮食安全具有重大战略意义。受限于普通小麦庞大且复杂的基因组,其重要农艺性状的基因克隆和分子设计育种技术发展远落后于水稻和玉米。在"分子模块设计育种创新体系"的支持下,我国科... 详细信息

我国是世界最大的小麦生产国和消费国,其生产对保障粮食安全具有重大战略意义。受限于普通小麦庞大且复杂的基因组,其重要农艺性状的基因克隆和分子设计育种技术发展远落后于水稻和玉米。在"分子模块设计育种创新体系"的支持下,我国科学家在破译小麦基因组研究中作出重大贡献,此外通过多年攻坚,利用"模块耦合育种"的理论已成功培育出小麦新品种。文章着重对这些重大成果和未来研究发展方向进行了阐述。

关键词：小麦基因组测序分子模块模块耦合育种

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我国大豆分子设计育种成果与展望

中国科学院院刊 2018年第9期33卷 915-922页

作者：田志喜刘宝辉杨艳萍李明姚远任小波薛勇彪中国科学院遗传与发育生物学研究所中国科学院东北地理与农业生态研究所中国科学院文献情报中心中国科学院重大科技任务局

大豆是重要的粮油兼用作物,同时也是人类优质蛋白及畜牧业饲料蛋白的主要来源,在我国粮食结构中占有重要地位。目前,我国育种技术主要以常规育种为主,大豆科学研究和生产水平明显落后于美国。通过中国科学院战略性先导科技专项(A类)"分... 详细信息

大豆是重要的粮油兼用作物,同时也是人类优质蛋白及畜牧业饲料蛋白的主要来源,在我国粮食结构中占有重要地位。目前,我国育种技术主要以常规育种为主,大豆科学研究和生产水平明显落后于美国。通过中国科学院战略性先导科技专项(A类)"分子模块设计育种创新体系"的实施,已经鉴定到若干高产、优质分子模块,解析了部分重要农艺性状的模块耦合效应,创制了一批大豆优异种质材料,成功培育多个高产、优质的初级模块大豆新品种,初步建立了大豆分子模块设计育种体系。未来,应继续加强种质资源的系统评价、挖掘利用和创制,推动自主性整合公共数据库构建,健全数据共享机制,大力开展大豆高产稳产突破性技术和豆粕替代饲料的研究,加快分子设计育种和人工智能育种创新体系建设,培育具有突破性的大豆新品种,创制绿色高效栽培技术,增强我国大豆自产能力,缓解大豆需求缺口。

关键词：大豆育种技术分子模块设计育种分子模块模块耦合与组装

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鱼类遗传育种发展现状与展望

中国科学院院刊 2018年第9期33卷 932-939页

作者：桂建芳周莉张晓娟中国科学院种子创新研究院北京100101

鱼类重要经济性状的分子基础解析及其遗传改良技术的创建驱动了我国水产种业的蓬勃发展。在分析我国鱼类遗传育种的起源、发展和现状的基础上,文章总结了在"分子模块设计育种创新体系"的支持下,以银鲫、草鱼和黄河鲤等为研究对象开展的... 详细信息

鱼类重要经济性状的分子基础解析及其遗传改良技术的创建驱动了我国水产种业的蓬勃发展。在分析我国鱼类遗传育种的起源、发展和现状的基础上,文章总结了在"分子模块设计育种创新体系"的支持下,以银鲫、草鱼和黄河鲤等为研究对象开展的全基因组解析,性别控制、抗病、耐低氧、饲料高效利用等分子模块解析,以及高产抗病异育银鲫新品种培育的研究进展,由此探讨了在集约化和生态化养殖趋势下未来鱼类遗传育种和水产种业的发展方向。

关键词：水产养殖遗传育种分子模块全基因组选择育种