为第二次“绿色革命”发掘基因资源：国家重点基础研究发展规划项目“农作物核心种质构建、重要新基因发掘与有效利用研究”总体设计及研究进展

作物种质资源是控制作物性状的基因载体,是作物育种及其相关学科的生命物质基础.如何从丰富的种质资源中快速、准确地鉴定出育种上迫切需要的新的优异基因,是我国作物育种的急需与作物种质资源迫切需要解决的一个重要科学问题.我国农业上的第二次"绿色革命"应以培育"少投入、多产出、保护环境"的新品种为突破口.因此本项目以发掘抗旱、抗病(虫)、肥料高效利用及优质基因为研究重点.我们将植物基因组学的原理和方法应用于基因资源研究,提出了核心种质构建→重要新基因发掘→基因克隆的技术路线.项目近两年取得如下进展(1)明确了建立核心种质的策略与方法,建立起了水稻、小麦、大豆初级核心种质.(2)明确了新基因发掘的方法,构建了一批基因作图群体.(3)已克隆到水稻抗白叶枯病候选基因.     

大豆分子育种技术研究与种质资源创新和新品种选育

我国是世界大豆主要消费国,近年来的年消费量超过7000万吨。但是,我国消费大豆约80%依赖于进口,造成我国大豆种植面积严重萎缩,危及我国食品安全及土壤可持续生产能力的保持。所以,大豆是我国最需发展的作物,也是发展潜力极大的作物。发展大豆生产,品种是基础,而品种的培育则取决于种质资源的创新和育种技术的发展。因此,本项目开展大豆分子育种技术和高产、优质、抗病新品种选育研究,把RNA干扰技术应用于大豆蛋白质改良,建立大豆品质快速改良的新途径;分离和克隆大豆品质、抗性相关功能基因,为大豆分子育种提供选择依据;利用分子育种技术和常规育种技术聚合高产、优质、抗病基因,创制高产、优质、抗病大豆新种质,培育高产、优质、抗病的大豆新品种并示范推广。项目从2004年开始实施,取得了多项研究成果。     

作物生物育种科技发展的现状及展望

良种是维持农业增产稳产的重要基础,也是保障国家粮食安全的关键所在。要想打赢种业翻身仗,生物育种必不可缺。现阶段,生物技术已成为国际种业竞争的焦点,也是种业科技水平的综合体现。本文重点从重要农艺性状基因的发掘与应用、全基因组选择技术的应用、基因编辑技术的应用和未来植物工厂等方面概述国内外作物生物育种的研究现状和进展,并对我国未来作物生物育种的发展提出建议。     

草原植物基础生物学研究进展与展望

草原植物不仅维持着草原的生态功能,也是巨大的基因资源宝库。近年来我国草原植物基础生物学研究发展较快,但相对于模式植物和栽培作物的研究,其系统性和深入性还有较大差距。本文综述了国内外学者在草原植物的光合、繁殖、代谢生理、植物抗逆适应、组学、植物-动物-微生物互作机制以及生物多样性和气候变化等方面取得的进展。面对国家保障生态安全和食物安全的战略需求,草原植物利用和挖掘潜力巨大,因此,加强草原植物基础生物学研究具有重要的战略意义。应重点加强草原重要植物基础生物学、草原植物特有耐逆基因的挖掘与利用、放牧利用和气候变化背景下草原植物适应与微进化机制、草原植物-微生物-家畜跨营养级互作机制等方面的研究,对推动我国草原恢复生态学、保护生物学等相关学科发展,保障国家生态安全、食物安全具有重大战略意义。     

植物根系可塑性发育的研究进展与展望

植物通过根系固着在土壤中生长,获取赖以生长的水分和养分,并与土壤微生物相互作用,因而根系无论对植物基本的生长发育还是对植物响应外界环境都至关重要。根系发育的可塑性是指同一基因型的植物在不同的环境条件下根系构型可能会发生巨大的变化,其强弱决定了植物对逆境的适应能力,因此根系发育的可塑性是作物根型改良和抗逆育种的重要基础。本文综述了国内外根系可塑性发育的研究进展,并对根型改良在作物抗逆育种和营养高效育种方面的应用前景进行了展望。     

马铃薯的主粮化进程——它在世界上的发展与传播

马铃薯起源于南美洲安第斯山,迄今已有7000年的栽培史。印第安人为它的驯化、人工栽培、耕作模式、育种、储藏、加工、食用等做出了决定性的贡献。16世纪30年代,西班牙殖民者"发现"了马铃薯,50年代他们将薯块传入西欧,70年代初开始在西欧零星种植。但马铃薯在欧洲的发展十分曲折,长期受到歧视和冷遇。它经历了从观赏研究、经蔬菜园圃、到主粮之一的三个种植发展阶段。16世纪下半叶马铃薯传入亚洲。明后期传入中国,清代在中国传开。马铃薯在充分利用耕地方面比美洲传入的同类作物玉米、甘薯、木薯的作用更大。它对17世纪以来欧洲和中国的人口增长都起了重要作用。马铃薯还对中国的植物文化产生了一定影响。     

妊娠建立和维持的分子机制

国家重大科学研究计划项目"妊娠建立和维持的分子机制研究"实施近5年来,围绕"胚胎与母体相互作用决定妊娠结局的分子机制是什么?"这一核心科学问题,以"胚胎着床决定妊娠结局"这一全新理念为主线,在已有工作的基础上,利用多种转基因、组织特异性基因敲除小鼠模型和我国丰富的人类临床资源,集成和运用组学、遗传/表观遗传学、细胞/分子生物学等传统和新兴技术,在囊胚获得着床能力的分子基础、胚胎着床和子宫内膜—蜕膜转化的分子调节机制、胎盘发育与妊娠维持的调控、妊娠维持的免疫调节机制以及先兆子痫等妊娠疾病的发生机制等方面取得了重要进展,为我国胚胎着床和胎盘发育研究奠定了科学基础,为解决关键技术问题做出了贡献。本文对该项目的研究思路与主要研究成果做一介绍。     

转基因作物知识产权法哲学及全球知识监管

知识产权并无坚实的自然法根基,其唯一的合法性基础是工具论的:平衡私权与公共利益,促进知识传播。生物技术的发展曾使发达国家以专利为名占有了发展中国家的植物和作物遗传资源。为制衡这一趋势中包含的不公,国际法《保护生物多样性公约》《粮食和农业植物遗传资源国际条约》等提出"惠益和分享"以及"农民权"等理念,但这些规定并未切实保障发展中国家农民的权益。随着转基因作物技术发展呈现出的诸种新特点,转基因技术介入种质改良,成为专利形成的当代理由,这一情形不仅将加剧发达与发展中国家围绕种质问题的经济和文化不公,还可能排挤非西方科学育种方式所根植的知识类型,而这类知识在保护生态环境、提升农业品质、维持区域农业自治等方面有着难以被替代的价值。     

植物激活蛋白生物农药的研究与创制

植物激活蛋白（Activator Protein）是一类从多种病原真菌中分离的、具有蛋白激发子功能的新型蛋白质农药，可诱导多种植物产生系统抗性，促进植物生长，改善作物品质。作用机理研究表明，植物激活蛋白通过激活植物体内免疫系统和代谢调控系统，提高植物自身免疫力，促进植物根茎叶生长，从而增强植株抗病能力，提高作物产量。植物激活蛋白对靶标病原菌无直接杀死作用，因此不会引起病原生理小种产生抗性，对环境、人畜低毒安全、无残留。激活蛋白能显著诱导水稻、白菜、柑桔、烟草、辣椒、棉花等多种作物提高抗病和抗逆能力，生长期减少化学农药用药量达60％，大田示范推广中取得了良好的抗病增产效果，在农产品安全生产中具有广泛的应用前景。     

高青县农民用上"生物反应堆"

近日,由山东秸秆生物工程技术研究中心研究开发的秸秆利用新技术--"生物反应堆",在高青县花沟镇宋套村冬暖大棚落户.该技术采用生物技术将玉米、棉花等作物秸秆以及杂草、树叶等转化为农作物所需的二氧化碳、热量、抗病孢子等有机、无机养料,能够显著改善作物生态环境,增强作物的抗病能力,促进作物的生长发育.该技术具有以下优势和特点:     

植物非编码RNA的研究进展与展望

非编码RNA是当今国际生物学研究的热点之一。包括miRNA和siRNA在内的小RNA和长非编码RNA(lncRNA)可以在转录和转录后水平调节基因表达,在植物生长、发育、生物和非生物逆境生理等方面起着重要的调控作用。我国在植物非编码RNA的机理和应用方面的研究起步较早,通过近10年的蓬勃发展,涌现了一批从事植物非编码RNA研究的优秀团队。这些团队在模式植物拟南芥及水稻等农作物非编码RNA的产生、工作机理和应用研究上取得了一系列的重要突破性进展,在某些研究方向上处于国际领先水平,为我国植物非编码RNA研究的进一步发展打下了扎实的基础。本文对近年来植物非编码RNA领域国内外的重要进展进行了简要概述,并展望了未来植物非编码RNA的研究方向和拟解决的科学问题。     

中美技术合作视角下的中国作物改良计划(1925-1931)（英文）

1925年,金陵大学邀请康奈尔大学的洛夫教授来中国订立了一项五年期的作物改良合作计划。从1925年至1931年间,康大的洛夫、马雅斯、韦根斯三位作物育种学教授共计来南京六次合作实施这项作物改良计划。计划中金大与康大作物育种人员协力合作,选育了包括小麦、大麦、高粱、玉米和棉花等大量高产抗病的作物品种,推广应用,赈灾济民。同时,合作计划也训练了一批专业的作物育种和推广人员,以继续推进中国的农学事业现代化。作为近代历史上中美首次系统性的作物育种合作项目,该计划为中国农业第一次带来了先进的科研、教育、推广三结合的科技合作模式,在推动中国农业近代化历程中的成功意义和国际影响值得高度关注。     

在科研之路上收获温暖花海

导语：我国是农业大国，农业的发展是我国国民经济发展的基础。近年来，我国在粮食作物生产方面的技术创新和培育研究取得了显著的成绩，袁隆平等科学家的大名家喻户晓。然而，在粮食作物的育种、培养创新之外，纤维作物棉花的培育和生产也是农业生产中的一个重要环节，同样有科学家在为之进行呕心沥血地研究培育工作。     

水稻耐盐复杂数量性状的遗传机理及其应用研究

一、研究背景我国盐碱耕地面积约有1亿亩，盐害已引起了作物大量减产，培育耐盐新品种迫在眉睫。然而作物耐盐性是由多个数量性状位点（QTL）控制的复杂性状，遗传机理十分复杂。因此克隆耐盐QTL对于阐明作物耐盐机理和育种应用均具有重要意义。本项研究定位了一批水稻耐盐QTL，成功克隆出一个水稻耐盐QTLSKCl，并对其开展了功能研究，为揭示作物耐盐遗传机理和育种应用提供了重要理论基础和关键技术。     

我国蔬菜育种现状及发展趋势

本文综述了我国蔬菜育种的工作现状，并着重阐述了在杂种优势育种、抗病育种、品质育种和生态育种、葱姜蒜、莲藕育种和蔬菜生物技术研究方面取得的进展与成就；分析了我国蔬菜育种工作存在的问题和差距，在此基础上展望了我国蔬菜育种工作的发展趋势与前景。     

从国家自然科学基金资助情况分析作物栽培学基础研究状况

作物栽培学是以作物高产、优质、高效、生态和安全生产为目标,直接服务于农业生产和环境改善的应用基础学科。本文主要基于2001—2014年国家自然科学基金面上、青年和地区基金的资助情况,通过与作物遗传育种等相近二级学科的比较,分析作物栽培学科发展现状、存在问题及对策。主要结论如下:稳定增长的国家自然科学基金为作物栽培学科发展提供了持续支撑;作物栽培学基础研究在研究方向和内容上呈现出多样化发展格局;与作物遗传育种等学科相比,作物栽培学在国家自然科学基金中处于相对弱势的地位,突出表现在申报体量小,国家杰出青年基金项目、重点项目和重大项目等更少,这是制约作物栽培学科基础研究发展的重要因素;今后作物栽培学科的发展需要加大青年骨干和杰出人才的培养,坚持服务我国作物生产的行业导向,加强学科之间、学科内部及国际间的合作与交流,善于从实践中提炼有价值的、学科特色鲜明的重大科学问题,完善、夯实作物栽培学的理论基础。     

植物干细胞的研究进展

植物的形态建成主要依赖于胚后发育过程中生长点干细胞不断形成新的器官以及建立新的生长点。因此植物干细胞活性与功能的研究是植物发育生物学研究的热点与难点。与动物干细胞类似,植物干细胞一方面自我维持,一方面分化形成新的组织器官。但植物干细胞存在于胚胎期形成的顶端分生组织、胚后形成的侧生分生组织及再生过程中体细胞命运转变所建立的新生长点。这些不同类型干细胞的形成与调控共同决定了自然界中千姿百态的植物形态以及对生境的适应性,也决定了作物的株型和产量。植物干细胞的研究还是农业生物技术特别是组织培养技术和转基因技术的基础。因此,植物干细胞研究不仅是阐明植物可塑性的根本,也是现代农业生物技术的基础。我国近年来在植物干细胞研究领域均取得了一系列重要的进展。本文对近年来植物干细胞领域国内外的重要工作进行简要概述,并展望了未来植物干细胞研究关注的主要问题及研究方向。     

我国作物养分高效研究的现状与未来发展趋势

养分是作物生长发育的基础,探明作物高效吸收、利用土壤养分的生理和分子机理是培育高产高效作物新品种的基础,对保护环境和实现我国农业的可持续性发展具有重要的理论意义和现实意义。本文就过去10年中我国在主要农作物养分高效吸收、利用的生理及分子机理研究方面取得的主要研究进展进行了综述,并对该研究领域的未来发展趋势进行了探讨。     

植物雄性发育与减数分裂研究现状和展望

植物生殖发育过程直接影响许多重要农作物的产量。雄性发育与减数分裂为植物生殖发育过程中的重要过程,对其调控机理的研究不仅有助于理解生殖发育的分子机制,也可以为农作物的遗传育种提供理论依据。近些年来,我国科学家在此领域取得了一系列高水平的研究成果,主要包括植物花药中关键细胞的命运决定、绒毡层细胞和小孢子发生的分子机制、减数分裂同源染色体相互作用的分子机理和花粉萌发及伸长的基因调控等等。本文对我国科学家所取得的诸多成就进行了简要的回顾,并提出了对该领域发展的一些思考和看法。     

转基因作物治理中的联盟冲突与政策学习——基于倡议联盟框架理论

转基因作物治理中的联盟冲突及联盟间由于政策互动引发的政策学习对于规范转基因作物治理,促进转基因作物在全球范围内的推广和消除贸易摩擦具有重要意义。主权国家是构建转基因作物治理机制的主要参与者。由于科学原则、利益诉求以及伦理认知的不同,全球范围内形成"挺转联盟"与"反转联盟"的对立,两大联盟的冲突与妥协,打破了政策僵局,助推以政策为导向的学习。主权国家之间因人类"共同福祉"和利益趋同,必须对转基因作物立法、监管与审批,国际协议的承诺做出选择,建立履约与合作机制;国际组织在转基因作物治理中密切互动、协调约束,建立协调与反馈机制;科学共同体、新闻媒体以及公众积极参与、传播宣传、监督反馈,建立认知与传播机制。