國家農作物分子技術育種中心

名稱：國家農作物分子技術育種中心

英文：National Center of Crop Molecular Breeding

成立時間：2000年9月

隸屬部門：農業部

依託高校：華中農業大學

負責人：張啟發

聯繫人：張美冬

該中心主要研究方向為：利用水稻、油菜、玉米、棉花、小麥、柑桔、番茄等主要作物，同時也涉及到其它小作物和模式植物擬南芥，綜合應用基因組和分子生物學研究的新成果，以分子技術和基因工程等新技術為主，發掘、創建新種質、新材料，向全國發放；分子技術與常規方法相結合，培育面向長江中下游並可輻射全國的新品種；應用分子標記鑒定、定位、分離和克隆與農作物品種改良有關的新基因；發展、創建、引進、消化分子育種與基因工程新技術、新方法，向全國推廣；引進、改造、利用、保存國內外所分離克隆的與農作物品種改良有關的新基因。主要內容包括基因圖譜研究、重要基因分離克隆、功能基因組研究、雄性不育與雜種優勢、種質資源創新及新基因發掘研究、育種新技術、新方法研究、新品種選育。

遺傳連鎖圖構建

水稻：製作了包括近700個標記的連鎖圖，較好地整合了美國和日本所分別構建的連鎖圖，方便了國際上兩張高密度的連鎖圖之間的比較，新增標記300餘個。

玉米：製作了覆蓋整個基因組2730.2cM分子標記連鎖圖。

棉花：製作了國內第一張包括67個位點的分子標記連鎖圖，總長度1275.5cM，覆蓋棉花基因組總長度的25%左右。

油菜：構建了甘藍型油菜遺傳連鎖圖譜。該圖譜總長度為1832.9 cM，標記間平均距離為15.3cM。

基因定位與分離克隆

水稻重要性狀基因定位：定位了水稻光敏不育基因位、廣親和基因、米質基因、野敗雄性不育系育性恢復基因、定位了控制產量、生育期、株高及其它農藝性狀的數量性狀位點（QTL），並分析了這些位點與環境互作的關係。鑒定並定位了抗白葉枯病新基因Xa22(t)、Xa24(t)、Xa25(t)、Xa26(t)及兩個稻瘟病主效基因、兩個新抗褐飛虱基因。

玉米重要性狀基因定位：利用RFLP、RAPD、AFLP和SSR分子標記完成了玉米 du、su2、o6、Rf3等基因的定位。檢測並定位了影響S-CMS育性不穩定遺傳的6個QTLs。

油菜重要性狀基因定位：定位了波里馬細胞質雄性不育恢復基因Rfp，自交不親和S基因及另外7個與自交不親和性有關的QTL，定位了硼高效基因、抗菌核病QTL，篩選到了6個分別與顯性不育基因(Ms)和顯性上位基因(Sp)連鎖的RAPD和AFLP標記，目前正在對這些標記群體進行檢測，並開始利用這些分子標記進行顯性細胞核雄性不育系、臨保系和恢復系的選育。

棉花重要性狀基因定位：定位了與產量性狀有關的12個QTL位點，其中鈴數的3個QTL位點的貢獻率最大。篩選獲得了一個與抗枯萎病有關的RAPD標記。對其中部分基因進行了精細定位，已獲得候選基因片段，正在進行功能鑒定。

徠作物改良研究

在水稻中已經和正在建立包括：（1）突變體的創建與篩選，（2）EST測序，（3）DNA晶元（cDNA microarray），（4）本地化的生物信息系統，（5）高效遺傳轉化和基因鑒定等方面的技術平台。已在水稻的抗蟲、抗病、抗旱、土壤營養高效利用、雜種優勢以及特異啟動子分離等方面開展了功能基因組的研究工作。

育種研究

育種研究應用生物技術與常規育種相結合，創建培育了一批重要材料。

分子標記輔助選擇進行雜交稻改良：應用分子標記輔助進行正向選擇、負向選擇，同時對遺傳背景進行選擇，將廣譜、高抗白葉枯病的優良基因Xa21導入明恢63中，且攜帶的外源片段小於3.8cM（約為基因組的0.2%），選出的改良型的明恢63高抗白葉枯病，所配出的雜種表現出抗性增強，其餘農藝性狀與原雜種無差別。已在進行示範推廣。用相同的方法還改良了優良恢復系“6078”。應用分子標記輔助選擇，將明恢63的Waxy基因導入到珍汕97，所選到的新珍汕97直鏈澱粉含量中等，農藝性狀同原珍汕97。現已將此珍汕97用於雜交稻制種。

分子標記輔助選擇培育玉米新恢復系：在恢復基因RF3精細定位的基礎上，對不同親本來源的兩群體BC1F1和BC2F1代開展了玉米新恢復系的分子標記輔助選擇研究。

分子標記輔助選擇培育油菜耐病新恢復系：利用分子標記輔助選擇技術培育了抗菌核病的pol CMS新恢復株。利用篩選到的與耐菌核病有關的QTL及與波里馬恢復基因連鎖的分子標記，選育出高耐菌核病的波里馬細胞質雄性不育恢復系“RSH5200”和“RSH-5900”。由其配製出的雜交種“改良型華油（雜）3號”和“改良型華油（雜）4號”的耐菌病能力明顯提高。

轉基因技術

轉基因技術進行水稻品種改良：成功地將Bt基因轉入明恢63，轉基因系及其配出的雜種後代對稻縱卷葉螟、二化螟和三化螟等磷翅目害蟲均表現出極強的抗性，在不打葯的情況下使得雜交稻保持穩產增產。該轉基因材料已通過中試，現已獲得農業批准進入小面積釋放。利用PSAG12－IPT轉化水稻，獲得明顯延緩葉片衰老，且單株產量明顯提高的轉基因株系，現正在轉化雜交稻親本。利用P5CS和Hal2基因轉化北粳稻以及汕優63親本，已獲得一批轉基因植株，還需對抗旱、抗鹽等性能進行鑒定。

轉基因技術用於棉花品種改良研究：首次採用體細胞胚進行棉花轉基因研究，建立了一個快速誘導胚性愈傷的技術程序，建立了適宜的遺傳轉化技術體系。對轉基因抗蟲棉Bt插入位點結構進行了分析，表明Bt基因對於同一受體可能存在插入熱點。插入位點富含AT重複序列結構的存在對於基因的整合和穩定表達可能具有一定作用。

轉基因技術應用於番茄改良研究：包括耐貯藏研究、延緩衰老研究、抗蟲研究、抗病研究等。

耐貯藏研究

耐貯藏研究：將多聚半乳糖醛酸酶（PG）反義基因轉化番茄品種，獲得了5個果實，硬度、貯藏性顯著提高及經濟性狀好的轉基因耐貯藏番茄系統，於2000年6月獲得農業部年批准進入中間試驗。延緩衰老研究：利用PSAG12－IPT轉化5個番茄品種，獲得一批轉基因植株，提高了植株的生長素和激動素水平，特別是在下部的成熟和衰老葉片中，激素提高顯著。在葉片的葉綠素含量和葉片的光合速率的測定中亦表現出相同的規律。抗蟲研究：將植物凝集素基因GAN、豌豆凝集素基因P-lec轉化番茄，轉基因植株初步的抗蚜蟲試驗表明，轉基因植株對蚜蟲的生長和繁殖有不同的抑制作用，變化範圍從0%－70%。GNA抗蟲番茄通過農業部農業生物基因工程的審批進入中間試驗。抗病研究：獲得批量轉基因植株，初步證明外源基因已導入番茄植株；獲得了9個純合的轉基因株系。

細胞工程技術

細胞工程技術與常規技術相結合：採用小孢子培養技術與常規技術相結合培育出集優質、高產、高出油率、抗耐病和適應性強於一體的油菜品種華雙3號，開拓了我國油菜品質育種新途徑，對十字花科其他作物育種實踐也有重要借鑒意義。