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主要经济作物分子设计育种

2021-11-25

 

大豆、棉花、油菜和蔬菜等主要经济作物的产量和产值已超过粮食作物,是我国农业增效和农民增收的主要来源。目前,国内主要经济作物育种仍以传统育种为主,与国外先进的育种技术存在较大差距,开展主要经济作物的分子设计育种研究将会带动我国育种技术水平实现跨越式提升。分子设计育种的核心是基于对控制作物各种重要性状的关键基因及其调控网络的认识,利用生物技术等手段获取或创制优异种质资源作为分子设计的元件,根据预定的育种目标,选择合适的设计元件,通过系统生物学手段,实现设计元件的组装,培育目标新品种。与传统育种技术相比较,分子设计育种将实现在基因水平上对农艺性状的精确调控,解决传统育种易受不良基因连锁影响的难题,大幅度提高育种效率,缩短育种周期;与分子标记辅助育种等技术相比较,其精准性和育种效率大幅提升。
2016年立项实施的国家重点研发计划“主要经济作物分子设计育种”项目,由中国科学院东北地理与农业生态研究所、中国科学院华南植物园、河南大学、陕西省杂交油菜研究中心、天津市蔬菜研究中心等17家单位共同承担。项目通过解析主要经济作物亲本优良重要农艺性状形成的主要基因位点,开发育种可利用的新型分子标记,创制了高通量低成本鉴定育种材料基因型的芯片;利用所解析的控制主要经济作物重要农艺性状的多基因调控网络,评价各基因的育种价值,为多基因聚合分子设计育种提供理论指导;利用云计算技术整合基因组、表型组以及各种育种数据库,屏蔽大数据分析面临的软硬件问题,建立了可用于指导育种实践的分子设计育种信息平台、高效安全多基因聚合育种技术体系,分子设计培育主要作物新品种和研发适宜的配套栽培技术。项目的实施实现了我国主要经济作物育种技术由传统育种和分子辅助育种向分子设计育种的实质性转变,促进科研单位与育种企业紧密结合,推进我国现代种业良性发展。