面向农业发展需求 探索作物遗传改良

目标明确

作物遗传改良国家重点实验室（以下简称“实验室”）成立于1992年3月，隶属于科技部，依托于华中农业大学。实验室围绕农作物遗传改良这一总体目标，以应用基础研究为主，向基础研究和应用研究延伸;瞄准学科前沿，将生物技术与常规技术相结合，分别从作物的群体水平、个体水平、细胞水平、分子水平等不同层次研究作物性状的遗传、生理机理，进行品种改良;为农作物遗传改良提供新理论、新技术、新途径、新材料，为农业生产提供新品种和新方法。实验室研究对象涉及水稻、玉米、油菜、棉花、小麦、大豆等主要农作物。

目前，实验室一共有五大研究方向及具体目标——

（1）功能基因组研究。这一方向致力于构建能参与国际功能基因组研究竞争的技术平台，力争保持与国际先进水平同步或领先;分离农作物产量、品质、抗病、抗逆、营养高效等重要性状的功能基因，为农作物品种改良提供有益的基因资源;针对作物主要农艺性状和抗逆性状，深入系统地开展功能基因组学、代谢组学及蛋白质组学研究，阐明性状形成的生物学基础。

（2）杂种优势与雄性不育研究。这一方向致力于系统地阐述水稻、玉米、油菜等农作物杂种优势产生的遗传与分子基础，以及雄性不育的分子机理;提出杂种优势利用的新学说，创造杂种优势利用的新途径，提高作物杂种优势利用的效率，加快强优势组合的选育与利用。

（3）种质资源创新及遗传多样性研究。这一方向致力于收集、鉴定农作物优异种质资源，建立农作物核心种质及微型优异种质群;将新一代基因组技术与常规技术结合，评估作物遗传资源，筛选新种质，发掘新基因，为种质资源的有效利用提供有用信息。

（4）生物技术与育种研究。这一方向致力于发展基因组育种新技术、转基因新技术，实现规模化定向分子育种设计;以农业的少投入、多产出、保护环境为总目标，建立主要性状的分子育种技术体系，与常规育种技术整合，为作物遗传改良提供新途径、新技术、新方法、新材料，并培育优质、高产、营养高效、多抗及具特殊优良性状的绿色超级作物新品种，推动绿色种业的发展;创建与新品种配套的高产高效栽培技术。

（5）作物生理遗传。这一方向致力于开展作物遗传与品种改良的生理基础研究;建立遗传材料高通量表型鉴定的方法和平台;评价绿色超级稻产量潜力与资源利用效率;探明应对全球气候变化的作物品种改良策略与目标。

特色鲜明

实验室面向我国农业发展的重大需求，以应用基础研究为主，方向明确，特色鲜明，承担了包括“973计划”、“863计划”和国家重点研发计划、国家科技重大专项和国家自然科学基金项目等国家任务200多项，其中作为牵头单位主持全国几十个单位参加的项目6项，承担国家重大、重点任务的能力较强。

近年来，实验室发表《科学引文索引》（SCI）收录论文784篇;获国家级、省部级奖励10项;授权国家发明专利88项，国外发明专利103项;培育作物新品种103个。

实验室现有固定人员78人，其中研究人员69人。实验室常年在读研究生1000余人。实验室有2个国家自然科学基金创新研究团队、1个科技部重点领域创新团队、2个教育部创新团队、8个农业部创新团队、6个湖北省创新研究团队。多年来，实验室在团结协作、集体攻关方面取得了长足的发展，进一步增强了科研队伍的凝聚力，形成了七支特色鲜明的研究队伍。

（1）“基因组研究与水稻遗传改良”创新团队。团队围绕水稻遗传改良这一总体目标，立足国际学科前沿，将分子生物学技术与常规技术紧密结合，解决水稻遗传改良中的重大科学问题，为作物遗传改良提供新理论、新技术、新基因、新资源，为水稻生产提供新品种。经过长期积累，团队凝练出水稻功能基因组和绿色超级稻两大科学目标并取得标志性成果;提出并践行“双水双绿”重塑鱼米之乡;围绕绿色营养健康水稻产业链布局创新链，提倡“黑米主食化”，引领作物基因组育种范式。

（2）“油菜的遗传与改良”创新团队。团队始建于20世纪50年代，围绕油菜种质资源创新、油菜基因组学与现代生物技术、油菜杂种优势研究与利用、油菜品质遗传与改良、油菜抗性遗传与改良、油菜多功能研究与利用等方向开展工作并取得系列新进展。近5年来，团队承担国家重点研发计划等各类项目194项，发表论文209篇，其中入选《科学引文索引》的有160篇，在十字花科育种领域名列前茅。

（3）“棉花遗传改良”创新团队。团队长期从事棉花生物技术及育种应用研究，在国际上率先实现从野生棉体细胞及原生质体再生植株，实现体细胞融合并再生植株;建立了高通量的棉花转基因系统;创建了棉花基因编辑技术并被广泛应用;鉴定了一系列抗病、耐高温，及纤维发育相关的重要功能基因;发布了海岛棉和陆地棉参考基因组，揭示了棉花驯化历程，为分子设计育种提供了“路标”。

（4）“玉米种质资源创新和分子育种创新”团队。团队面向国家重大需求，围绕玉米产业链布局创新链，在玉米种质资源收集、评价和创制，重要农艺性状的遗传机制解析和基因克隆，关键育种技术的开发和应用，新品种的培育和推广等方面的研究形成了明显的特色和优势，取得了显著的社会和经济效益。其中，“敦玉810”在近5年品种推广面积累计超过3200万亩。

（5）“作物-环境互作机理及其调控”团队。团队着力研究粮食作物高产高效生产中的重大理论和实际问题，以作物生理学和作物栽培学为基础，主攻水稻高产、优质、高效、安全栽培理论与技术，并向作物重要性状发育基础研究和栽培技术研发两头延伸。研究方向包括：作物遗传与品种改良生理基础研究，绿色超级稻产量潜力与资源利用效率评价，应对全球气候变化的作物品种改良目标与策略，粮食作物高产优质高效栽培技术创新。其中，“机收再生稻丰产高效栽培技术集成与应用”于2017年和2018年入选农业农村部主推技术。

（6）小麦研究团队。团队从小麦复杂基因组元件鉴定、功能基因分离及调控网络构建、性状相关代谢途径解析等角度解析小麥的高产、抗病及营养性状的遗传基础;基于基因组设计、基因编辑及染色体工程等技术体系实现突破性种质创建;针对长江中下游麦区，创新稻麦轮下的低氮、低筋、高产栽培生产系统。构建覆盖“遗传—育种—栽培”全链条的研究体系，以绿色营养小麦的改良、培育和生产为目标，立足长江中下游麦区，服务国家小麦粮食生产实践。

（7）大豆研究团队。团队主要面向国家大豆安全的重大需求，围绕高产、优质和绿色大豆品种的遗传改良中的关键科学问题，以大豆高效固氮和营养高效、大豆高产和稳产等重要性状形成的遗传基础为重点开展研究，为大豆高产、优质和绿色大豆的遗传改良提供新理论、新基因和新资源。目前团队已经在生物固氮及耐逆分子遗传学两个研究方向形成了优势。

开放交流

实验室依托4个“111”项目，与美国、英国、法国等国家的知名学术机构建立了3个联合实验室（合作中心），在人才培养、人员交流、科研合作等方面进行深入的实质性合作;先后举办13次不同类型的国际/双边学术会议，18次全国学术会议。实验室学术交流频繁，每年邀请来讲学的国内外专家40余人，人员出访30余人次。同时，实验室积极创新对外开放共享模式，分别在黑龙江、河北、云南、新疆、甘肃建立了5个开放合作基地。

目前，实验室建有包括温室、网室、种子贮藏室、抗旱大棚、盆栽场、光照培养室，以及标准化科研试验田等成套的农作物遗传改良研究田间基础设施，能满足实验室分子生物学及农作物育种研究的需要，形成了学—研—产配套、上—中—下游一体的格局和技术支撑体系，并以设立开放课题和合作课题研究的方式向国内外开放与共享。

（责编：王芳）