小麦高产优质品种设计和选育的应用基础研究

1、工程名称： 小麦高产优质品种设计和选育的应用根底争辩首席科学家：依托部门：争辩所2022.12022.8中国科学院 10一、争辩内容其它与稳产相关的关键性状 的将来引领和主导小麦品种分子设计研发奠定坚实根底。深入生疏通过常规与分子育种技术相小麦品种的理论和技术根底。争辩内容。潜力、品质和其它关键性状 水分和养分高效利用、抗病、耐逆等协调和显著改进的小麦品种。步进展和形成高效的小麦品种分子设计育种体系。二、预期目标小麦分子育种和品种设计争辩队伍。五年预期目标审定一批高产、优质和其它关键性状协调改进的小麦品种。45 个5，加工品质到达国家强筋小麦标准，高产优质中筋品种 910 个增产幅度 58，加

2、工品质到达国家优质中筋小麦标准，23 个58，加工品质符合国家弱筋专用小麦标准34 个520，高产优质中筋节肥品种 23 个增产幅度 5，氮、磷利用10。以上各类品种均必需抗当地农业生态区的主要病害。育种体系。抗蚜虫、抗穗发芽、耐盐碱、耐高或低温胁迫等性状的分子设计，筛选出单共性状显著改进的优异育种元件 6080 个，增产潜力提高 8以上，品质分别到达25以上，氮、磷利用效率提高 15以上，依据具体生态区的需求兼抗 23 种主要病虫害病害包括白粉 0.30.5%产量9613 号专用、资源高效利用和多抗特性的分子设计品系。针对高通量基因型鉴定技术：挖掘基因编码区SNP 标记 300400 个，建

3、立SNP 检测技术。得 1520 个重要基因的缺失突变体或点突变体，利用缺失突变体和病毒诱导基因沉默技术完成对 35 35 个关键基因的优异等位变异。34 份。2个基因的45 个。五年累计申请品种系保护权2025个，在国内外植物生物学和遗6080 810 名、硕士和博士争辩生80100名。三、争辩方案充分利用已有的对重要农艺性状遗传机理的生疏和现有的分子标记关心育 资源高效利用和稳产特性的小麦品种。与时俱进地吸取基因组学和系统生物学对重要农艺性状关键基因功能及其分子标记关心选择、转基因、常规育种计育种体系。总体争辩方案和技术途径高产、优质、资源高效利用和稳产特性的小麦品种。以改进和优化关键基因

4、的功能为切入点，通过单一或多个重要性状的分育种体系。入系、多片段染色体渗入BC2F2、BC2F3群体、多亲本遗传群体MAGICpopulationTILLINGRNAi的优异分子育种元件。SNP SNP扩增引物，利用时间飞行质谱MALDI-TOFSNP 检测技术。aPCR 反响从M2 或M3 突变群体中定向筛选小麦基因缺失突变体的技术，bTILLING技术获得关键基因系列点突变体的技术，c利用大麦条纹花叶病毒诱导小麦基因沉默克隆和重组病毒接种效率低因功能将按常规分子遗传学方法进展。的亲本材料。PCR 技术，建立能够同时转移2 个基因的快速回交技术。和纯合，经过产量测试以及功能专用品质分析试验后

5、，形成分子设计品系。创性和特色障。小麦育种技术体系更。取得重大突破的可行性分析3 个方面将取得重大突破。推广价值的小麦品种，为小麦持续增产供给优异品种保障。课题设置6 性状 水分和养分高效利用、抗病、耐逆等争辩方法上可以相互借鉴、在资源上到达高度共享。1：高产品种的分子改进、超高产性状的分子设计和育种元件创争辩内容计，培育高产品种和具有超高产性状的优异育种元件。争辩目标培育强筋面包品种 45 910 23 个，高产优质中筋节水品种 34 个，高产优质中筋节肥品种 23 个。以上各类品种均必需抗当地农业生态区的主要病害；制造含有多穗、多粒、大QTL/18担当单位山东农业大学、河南农业大学课题负责

6、人：田纪春主要学术骨干：高庆荣、孔令让、崔党群、周阳、陈民5经费比例：21.02：水肥资源高效利用性状的分子设计和育种元件创争辩内容氮、磷高效利用性状分子设计和协调改进的理论根底，率显著提高、高效利用氮、磷或两种元素的优异育种元件。争辩目标23 个，分别把握氮、磷高效利用12 MAGIC population34 效率显著提高的优异育种元件 810 个，高效利用氮、磷或两种元素的优异810 个。担当单位中国科学院遗传与发育生物学争辩所课题负责人：王道文主要学术骨干：郭进考、何明琦、李滨、王志国5经费比例：20.03：品质性状的分子设计和育种元件创争辩内容包括蛋白品质、磨粉品质、色泽品质、耐贮存

7、品质性状分改进的优异育种元件。争辩目标鉴定和分别影响籽粒品质的基因 12 种元件 1012 份、二或三类品质性状显著改进的优异育种元件 68 份。担当单位首都师范大学、中国农业科学院作物科学争辩所课题负责人：晏月明主要学术骨干：夏先春、胡英考、李保云、李义文、梁辉5经费比例：15.4%4：抗病虫性状的分子设计和育种元件创争辩内容争辩小麦抗病Ug99杆锈病等和虫蚜虫性状分子设计和协调改进的理论根底，精细定位抗病虫基因、鉴定和分别抗病基因；综合利用分子标记关心选择、分子染色体工程以及转基因技术，创制具有复合抗病性、抗蚜虫、兼具抗病虫性状的优异育种。争辩目标23 12 个抗虫基因，鉴定和分别抗病基因

8、12 1012 份、抗蚜虫优异育23 23 份。担当单位四川农业大学、南京农业大学课题负责人：刘登才主要学术骨干：郑友良、陈佩度、任正隆、解超杰、王献平5经费比例：13.0%5：耐逆性状的分子设计和育种元件创争辩内容元件。争辩目标精细定位 34 个抗穗发芽、耐盐、耐凹凸温胁迫的基因，鉴定和分别23 个耐逆穗发芽、盐、凹凸温胁迫的基因；创制耐单种逆境胁迫的优异育种元件 1015 份、具有复合逆境耐性耐二或三种逆境的优异育种元23 份。担当单位中国科学院遗传与发育生物学争辩所、中国农业大学课题负责人：刘小京主要学术骨干：张文胜、彭惠茹、夏兰芹、纪军5经费比例：10.8%6：品种分子设计关键技术的争

9、辩与应用争辩内容争辩、进展和完善品种分子设计的关键技术，包括高通量基因型鉴定技术、2 个基因的快速回交技术，综合利用工程争辩积存的技术和材料资源，培育具有超高产、稳产、优质专用、资源高效利用 和多抗特性的分子设计品系争辩目标挖掘基因编码区SNP 标记 300400 SNP 检测技术。完善定向筛选小麦基因缺失突变体和点突变体的技术体系以及利用病毒诱 1520 个重要基因的缺失突35 个关键基因的功能分析，从点突变体中鉴定出 35 个关键基因的优异等位变异。完善全基因组选择牵连效应分析方法，筛选出重要农艺性状优异等位变异互补、在当前和将来分子设计育种中具有重要有用价值的亲本材料 34 份。45 个

10、。担当单位中国科学院遗传与发育生物学争辩所课题负责人：张相岐主要学术骨干：王海波、孙家柱、王兰芬、李爱丽5经费比例：19.8%四、年度打算争辩内容预期目标1、争辩高产、超高产形成的生理生化机制和分子根底；用分子标记技术，鉴定筛选含有优异产量、品质性质性状的 QTL/麦品种；加快稳定 RIL、NIL 和 ILDNA 小片段易位和渗入系的育种材料。2、精细定位调控水、肥高效利用根系的基因；利用图位克隆和反向遗传学技术分别把握氮磷高效利用根系的基因；开头创制 MAGIC 群体；创制和鉴定水分、氮、磷高效利用材料。3、分析重要品质性状遗传变异及其对品 第创制具有突出争辩和应用价值的代换系、附加系、易位

11、系和近等基因系等特异遗传材料；创制多个优质高产关键基因的等位变异系；候选优质蛋白亚基的蛋白质组学鉴定及其功能检测与验证。4、挖掘抗病虫基因资源并进展遗传评价；开展病虫抗性基因的分年子标记和创制育种材料。5、争辩小麦抗穗发芽、耐盐、耐凹凸温胁迫性状的机制；利用同源克隆等技术分别抗逆基因；利用已创制的遗传群体进展抗逆基因QTL 要基因创制抗逆材料。6、开展高通量SNP 筛选技术、突变体筛选、型病毒诱导基因沉默VIGS 基因功能验证技术、全基因组选择牵连效应分析方法以及基于分子标记快速回交育种技术争辩。120 个小麦品系参与省或国家试验，审定 4 个小麦品种；创制含有产量性状 QTL/基因的育种材料

12、 50份。2、精细定位调控水、肥高效利用根系的 基因 12 23 个的染色体定位；获得创制 MAGIC 群体需要的 F1 和F2；获得水分、氮、磷高效利用材2030份。3、鉴定对籽粒品质具有重要作用的候选优质蛋白亚基 35 其功能特性；获得多个特异遗传材料创制的早代群体和富含优异等位变异的突变群体。424 个，抗虫资源 12 个；标记 12 个抗性基因；60 份。5、初步生疏重要种质材料抗逆的生理和分子生物学机制；分别出抗穗发芽、耐盐的重要基因 23 个、鉴定主效QTL 位点 23 个；获得抗逆材料50 份。6、鉴定SNP 标记 80100 个；筛选出目标基因突变体 23 个；建立起型VIGS

13、 连效应的分析方法；改进基于分子标记关心选择的快速回交育种技术。778 篇。争辩内容1、从分子、细胞和品种水平鉴定超高产小麦产量的构成因素和指标；利用分子标记等技术，连续进展高产品种的分子改进和品种选育；鉴定粒重、高成穗率和多穗粒数及株高优化的QTL/基因，筛选和创制超高产育种材料。2、精细定位调控水、肥高效利用根系的 基因；连续分别把握氮磷高效利用根 系的基因；连续创制MAGIC 群体；连续创制和鉴定氮、磷高效利用材 料；开头选育水分、氮、磷高效利用 优异育种元件。3、连续分析重要品质性状遗传变异以及优质与高产等关键性状协调改进的遗第传机制；连续创制具有突出争辩和应用价值的代换系、附加系、易

14、位系和近等基因系等特异遗传材料；连续创制多个优质高产关键基因的等位变异二系；连续开展候选优质蛋白亚基的蛋白质组学鉴定并开展功能检测与验证；克隆的优质基因并开展基因表达与功能验证。年4、开展病虫抗性基因的分子标记，病虫抗性基因的初步定位以及抗病基因克隆；创制育种材料和优异元件。5、连续争辩小麦抗穗发芽、耐盐、耐凹凸温胁迫性状的机制，进展抗逆基因的克隆并进展功能分析；连续创制抗逆材料，开展分子和田间鉴定，筛选优异抗逆育种元件。6、连续筛选SNP 标记和各种突变体；利用型 VIGS 技术分析基因功能；利用全基因组选择牵连效应分析方法选育亲本材料；利用快速回交技术选育品系。预期目标130 个小麦品系参

15、与省或国家试验，审定 4 个小麦品种；创制含有高成穗率、多穗粒数、高粒重等性状QTL/60 份。2、精细定位调控水、肥高效利用根系的基因 12 选出含有把握氮磷高效利用根系基因的BAC 获得候选基因的全长 cDNA 和基因组克隆；获得创制 MAGIC 群体需要的F3；获得水分、氮、磷高效利用材5060份。3、鉴定对籽粒品质具有重要作用的候选优质蛋白亚基 35 23 个特异遗传材料创制的早代群体和优异等位变异突变群体；创制品质性状显著改进的优12 份。4、标记 12 12 个抗性基因；获得抗病虫育种材料 80 份；筛选出复合抗病优异元件12 份。5、深入生疏重要种质材料抗逆的生理和分子生物学机制

16、；分别出耐凹凸温、耐盐的重要基因 34 材料 80 23 份。6、鉴定 SNP 标记 80100 个； 筛选出目标基因突变体 45 个；利用型VIGS 1 个重要基因的功能分析；利用全基因组选择牵连效应分析方法选育优异亲本材料 12 用快速回交技术培育的优异育种材35 份。71315 56 项。争辩内容1、连续通过分子标记跟踪和选育高产小麦品种；利用分子标记在稳定的10 个RIL 和NIL 群体中筛选有利用价值的重组系；对已稳定的育种材料进展基因型鉴定和产量性状试验，选育超高产育种元件。2、连续分别把握氮磷高效利用根系的基因和创制 MAGIC 群体；连续创制和鉴定氮、磷高效利用材料；进一步选育

17、水分、氮、磷高效利用优异育种元件。第3、连续创制具有突出争辩和应用价值的代换系、附加系、易位系和近等基因系等特异遗传材以及优质高产关键基因的等位变异系；连续进展候选优质蛋白基因克隆及功能验证；依据上述争辩结果进展优质高产分子设计与组装育种、分子标记关心选择与鉴定。第三4、连续开展病虫抗性基因的精细定位和抗病基因克隆；连续创制育种材料和优异元件。三5、连续进展抗逆基因的功能分析；定位抗穗发芽和耐盐基因；连续创制抗年逆材料，开展分子和田间鉴定，筛选优异抗逆育种元件。6、连续筛选SNP 位点并争辩配套的检测方法；连续各种突变体筛选；连续利用型 VIGS 技术分析基因功能、利用全基因组选择牵连效应分析方法选育亲本材料、利用快速回交技术选育品系。预期目标130 个小麦品系参与省或国家试验，审定 5 个小麦品种；创制含有产量性状 QTL/基因的优异育种材料 80 6 份。2、分别并确定把握氮磷高效利用根系的基因、开展候选基因的功能验证争辩MAGIC 群体 F3 株系的两次自交；获得水分、氮、磷高效利用材料 6080 利用性状的优异元件 12 用效率提高的优异元件 23 利用氮、磷或两种元素的优异元件 23 个。323 个特异遗传材料创制的早代群体和优异等位变异突变群体；克隆