玉米大豆高产优质品种分子设计和选育基础研究

项目名称：玉米大豆高产优质品种分子设计和选育基础研究首席科学家：赖锦盛中国农业大学起止年限：2011.1至2013.8依托部门：教育部农业部一、研究目标的调整1、解析玉米和大豆产量品质性状主效位点在育种群体中的单倍型变异和等位效应，鉴定出玉米和大豆高产优质重要性状具有重要育种价值的分子靶点100个。开发150－200个和育种分子靶点紧密连锁（小于5cM）的分子标记或功能标记，其中玉米100个以上，大豆60个以上；2、克隆玉米和大豆控制高产优质重要性状形成的基因或QTL10－15个，阐明高产优质性状形成的分子机理；3、解析玉米和大豆产量要素内部，产量要素之间以及产量因子和品质性状之间重要分子靶点的遗传互作效应，以及分子靶点基因及其产物的表达调控规律；4、建立高效分子育种设计多基因聚合育种的理论和方法体系，培育具有重要应用前景的玉米和大豆高产优质育种新材料20-30份；5、申请具有重要应用前景的功能基因专利20项，发表研究论文100篇（累计影响因子100以上）。二、研究内容和课题设置的调整1、高产优质重要性状分子靶点的确定与标记开发在国内外已有研究结果的基础上，采用全基因组和候选基因关联分析、高世代回交分离群体分析、作图群体（RILs和DH系）分析和染色体片段渗入系分析等方法，鉴定出玉米和大豆育种中重要高产优质性状形成相关的关键基因/QTL及其所在染色体区段，研究其遗传构成的多样性和等位基因效应，建立重要高产优质性状与关键基因/QTL位点及其所在染色体区段单倍型变异的关联，发掘高产优质性状的分子靶点，开发紧密连锁分子标记和功能标记。2、高产优质重要性状形成关键基因的克隆和功能分析在重要高产优质性状基因/QTL定位的基础上，对目标基因/QTL进行精细定位，分离与玉米和大豆重要农艺性状形成相关的基因；通过反向遗传学、图位克隆和比较基因组学等方法克隆控制高产优质重要性状形成的候选基因；研究高产优质重要性状形成关键基因的功能、等位基因序列变异和等位基因效应，阐明重要产量和品质性状形成的分子机理。3、高产优质重要性状形成基因互作效应分析利用不同遗传交配设计，研究玉米和大豆高产优质重要性状形成过程中的基因相互作用，包括产量因素间、产量与品质、基因与环境等多方面遗传互作；利用表达谱和代谢谱分析等手段，研究高产优质重要性状形成过程中基因表达调控和蛋白质的表达调控，阐明不同遗传背景和不同环境条件下进行分子设计育种的基因互作模式。4、分子设计多基因组装育种理论方法体系的建立汇集玉米和大豆重要产量、品质性状遗传分析、关联分析、功能基因分离、紧密连锁和功能标记开发、基因和基因以及基因和环境互作网络等多方面研究的成果，进行高产优质目标基因型分子靶点设计、基因聚合的亲本组配、多基因组装和分子设计育种最优化技术的研究，建立比较完善的分子育种理论和技术体系，为玉米和大豆分子设计育种提供支撑。5、高产优质育种新材料的创制通过分子设计和常规育种相结合，将高产优质基因/QTL聚合到优良玉米和大豆品种/自交系中，实现重要高产优质农艺性状基因的组装，获得高产、优质、多抗创新型新种质和材料，直接应用于育种实践。