河南省科技创新杰出人才小麦抗旱生物学与种质创新可行性分析报告Word文档格式.docx

1、项目第二主持人，吕树作，男，汉族，1978年生，河南省新安县人，2001年7月毕业于西北农林科技大学农学专业，获学士学位。同年，到洛阳市农业科学研究所小麦研究开发中心参加工作，主要从事旱地小麦育种及区域试验等工作。2004年8月考入西北农林科技大学，攻读研究生，2007年7月获作物遗传育种专业硕士学位，2012年6月获得作物遗传育种专业博士学位,博士学位论文题目：大麦微小RNA的克隆与鉴定。现任洛阳农林科学院生物技术研究所所长，副研究员。近年来，作为主要完成人参加完成科研项目2项，在核心以上学术刊物发表论文5篇，SCI收录2篇，累计影响因子6.69，获得科研成果一项.团队成员高海涛，男，生于1

2、972年，副研究员。现任洛阳农林科学院小麦研究所所长，副研究员。1995年毕业于河南农业大学农学专业，2006年获西北农林科技大学硕士学位，1997年获“洛阳市青年岗位工作能手”荣誉称号，2003年被评为“洛阳市新世纪学术技术带头人”。毕业后一直从事小麦育种及小麦区试工作，为河南省旱地小麦区域试验主持人。主要承担国家、省市科技项目8项，其中，国家粮丰工程项目1项，国家成果转化资金项目1项，省科技成果转化资金项目2项。参加选育出通过国家及省级审定的小麦新品种有豫麦48、洛旱2号、洛旱3号、洛旱6号、洛旱7号、洛旱8号 、洛麦1号等7个，主持选育出河南省审定超高产品种洛麦21号。获科技成果奖4项，

3、其中科技进步二等奖3项。团队主要成员吴少辉，女，汉族，1972年生，1997年7月毕业于河南农业大学农学系农学专业现任洛阳农林科学院小麦研究所副所长，旱地小麦育种主持人，副研究员。先后发表论文13篇，获科技成果奖4项，其中科技进步二等奖3项。团队主要成员杨子光，男，汉族，1974年生，1998年7月毕业于华南农业大学农学院农学专业，现任洛阳农林科学院小麦研究所副所长，副研究员，主要从事旱地小麦品种的区域试验工作。先后发表论文11篇，获科技成果奖3项，其中科技进步二等奖2项。团队主要成员王洁琼，女，汉族，1980年生，2004年毕业于河南科技学院，农学学士，现在洛阳农林科学院生物技术研究所从事分

4、子生物研究工作，助理研究员。先后发表论文3篇，获科技成果奖1项。团队主要成员张学品，女，汉族，1976年生，1998年7月毕业于河南科技大学农学系农学专业，主要从事旱地小麦育种工作，助理研究员。先后发表论文9篇，获得科技成果奖3项，其中科技进步二等奖2项。团队主要成员张翀，男，汉族，1984年生，2010年毕业于河南农业大学，农学硕士学历，现在洛阳农林科学院生物技术研究所从事分子生物研究工作，研究实习员。团队主要成员魏慧，女，汉族，1986年生，2012年6月毕业于西北农林科技大学，作物遗传育种专业硕士学历，现在洛阳农林科学院生物技术研究所从事分子生物研究工作，研究实习员。申请人近三年主持或参

5、加的科研项目及完成情况1） “863”计划子课题作物抗旱节水遗传性状鉴定与利用，编号：2006AA100201；2006.2-2010.10；资助金额：30万元；张灿军；立项部门：科技部；已经完成。2） 国家科技成果转化项目- 国审抗旱小麦新品种洛旱7号配套技术研究与示范，编号：2008GB2D000188；2008.5-2010.5；50万元；高海涛；3） 河南省科技成果转化项目抗旱节水小麦新品种洛旱6号示范与配套技术研究；2008.1-2010.1；河南省科技厅；4） 国家小麦产业技术洛阳综合试验站，编号：CARS-3-2-36； 执行年限2010.1-2014.2；250万元；农业部；进

6、展顺利。5） 国家科技支撑计划子课题小麦新品种培育与扩繁，编号：2011BAD35B03； 执行年限2011.1-2015.12；20万元；吴少辉；6） 原原种扩繁项目河南省洛阳市优质专用小麦原原种扩繁基地建设项目，编号：豫财发201141号； 执行年限2011.10-2012.10；140万元；7） 河南省小麦产业技术体遗传育种岗位专家，编号：S2010-01-02； 执行年限2010.11-2014.12；150万元；农业厅；（二）申请者及拟组建团队成员的主要学术成绩、创新性贡献和推广应用情况。申请者及拟组建团队成员的主要学术成绩1） 张灿军副主编.河南小麦育种栽培研究进展M.北京.中国农

7、业科学技术出版社.2007,6 本著作经google学术检索引用频次32；2） 张灿军,冀天会,杨子光,等.小麦抗旱性鉴定方法及评价指标研究I鉴定方法及评价指标J.中国农学通报.2007,23（9）:226-230 论文经中国知网（cnki）检索引用频次26、下载频次315；3） 张灿军,冀天会,杨子光,等.小麦抗旱性鉴定方法及评价指标研究II抗旱性鉴定评价技术规程J.中国农学通报.2007,23（10）:418- 421，论文经中国知网（cnki）检索引用频次11、下载频次268；4） Shuzuo Lv（吕树作）, Xiaojun Nie（聂小军）, Le Wang（王乐）,et al.

8、Identification and Characterization of MicroRNAs from Barley （Hordeum vulgare L.） by High-Throughput Sequencing。Int. J. Mol. Sci. 2012,13,2973-2984;doi:10.3390/ijms13032973；5） Nie X（聂小军）, Lv S（吕树作）, Yingxin Zhang（张迎新）, et al. Complete Chloroplast Genome Sequence of a Major Invasive Species, Crofton

9、Weed （Ageratina adenophora）. PLoS ONE 2012,7（5）: e36869. doi:10.1371/journal.pone.0036869（吕树作,聂小军为共同第一作者）；6） 吕树作,谢惠民,张洁,等.不同冬小麦品种气冠温差与抗旱节水性的关系研究J.麦类作物学报.2007,27（3）:533-538，论文经中国知网（cnki）检索引用频次10、下载频次110；7） 高海涛,王育红,孟战赢等.超高产小麦产量及旗叶生理特性的研究J.麦类作物学报.2010,30（6）:1080-1084，论文经中国知网（cnki）检索引用频次3、下载频次88；8） 吴少辉,

10、段国辉,高海涛等.黄淮麦区水、旱生态型小麦籽粒灌浆进程研究.麦类作物学报J.2009,29（6）:1015-1021，论文经中国知网（cnki）检索引用频次2、下载频次59；9） 杨子光,张灿军,冀天会,等.小麦抗旱性鉴定方法及评价指标研究萌发期抗旱指标的比较研究J.中国农学通报.2007,23（12）: 173-176，论文经中国知网（cnki）检索引用频次15、下载频次216；10） 杨子光,张灿军,冀天会,等.小麦抗旱性鉴定方法及评价指标研究苗期抗旱指标的比较研究J.中国农学通报.2008,24（1）:156-159论文经中国知网（cnki）检索引用频次15、下载频次367。11） 张学

11、品,裴清海,王信子,等.旱作条件下播期对洛旱6号小麦生育规律的影响J.江苏农业科学.2010（5）:111-113. 论文经中国知网（cnki）检索下载频次13。12） 张学品,高海涛,段国辉,等.不同播期对冬小麦粒重形成及产量的影响J.中国农学通报.2007,23（12）:182-186论文经中国知网（cnki）检索引用频次9、下载频次82。成果1） 中国北方冬小麦抗旱节水种质创新与新品种选育利用,国家科技进步二等奖（2009-J-201-2-08-R04）2） 黄淮区小麦夏玉米一年两熟丰产高效关键技术研究与应用，国家科技进步二等奖（2010-J-251-2-01-R07）3） 抗旱节水小麦

12、新品种洛旱2号选育及应用，2006年获河南省科技进步二等奖（2006-J-010-R01/10）4） 弱筋高产小麦新品种洛麦1号选育及应用，2007年获河南省科技进步二等奖（2007-J-034-R02/10）5） 小麦品种抗旱性鉴定评价技术体系的研究与应用，2010年获得河南省科技进步二等奖（2010-J-014-R01/10）。创新性贡献1.构建了以“水旱协调选择混合法”为中心、综合运用抗逆性鉴定技术为手段、结合分子标记辅助选择小麦抗旱育种技术体系，解决了过去旱地小麦品种抗旱性与丰产性难以结合的问题，运用该技术，项目完成单位近14年选育出旱地小麦品种10个，与之前16年育成3个旱地品种相比

13、，育种效率提高了3倍；该技术还被国内其他育种单位应用，选育出旱地小麦品种16个。采用该创新技术体系，育成了国审小麦洛旱6号、洛旱7号等洛旱系列新品种。这些品种在不同年份均表现出高产稳产特性、抗旱节水性突出、增产潜力大、水分利用效率高、兼具“抗寒、抗倒、抗病、抗干热风” 等特性。洛旱6号、洛旱7号区试平均产量分别为373.8kg/亩、381.8kg/亩，较对照分别增产7.75%、8.45%；抗旱指数平均值分别为1.0059、1.0133，抗旱性优于国家旱地对照品种晋麦47；水分利用效率分别为1.04kg/m3、1.01kg/m3，较晋麦47分别提高16.39%、13.36%；馒头加工品质总评分分

14、别为85.5、84。2.多年累积筛选创制出包括洛旱1号、洛旱2号、山农45等抗旱性强的小麦种质32份，并提供给全国10多家育种单位利用。自育品种洛旱7号2010年被确定为国家区试对照品种，使我国新审定的旱地小麦新品种平均产量水平提高40kg/亩左右，从而整体提升了我国旱地小麦的育种水平。推广应用情况2008年在全国大旱之年，建立的100亩洛旱6号高产攻关田平均亩产达到607.4公斤，创造了我国旱地小麦高产记录,并在黄淮旱作麦区大面积应用，抗旱小麦新品种洛旱6号、洛旱7号推广应用2280万亩，增产小麦4.6亿公斤，新增社会效益9.23亿元，节约用水13.68亿立方，社会、经济及生态效益显著。同时

15、洛旱6号、洛旱7号节水性能突出，累计节约水量13.68亿立方，超过了一个大型水库的水量，生态效益显著，推广应用看好。（三）申请者及其团队的优势条件。申请者作为洛阳农林科学院院长，长期致力于小麦育种及旱作农业研究工作，具有极强的领导和协调能力及条件。本团队人员9人，是一支人员精干，素质优良，结构合理、专兼结合、中青搭配，充满活力的队伍。二、拟开展的研究项目的工作基础（一）拟开展的研究工作前期准备情况；本研究团队自1980年起从事旱地小麦育种工作，经过30年的探索逐步形成了一套小麦抗旱育种技术体系。育成了13个洛旱系列抗旱高产小麦新品种。随着育种水平的提高，种质资源的瓶颈日渐明显，一些特异抗旱、抗

16、寒、优质高产的资源利用越来越受到重视，这就需要现代生物学技术通过细胞工程、分子生物学技术对其研究、改造利用。随着各类专业人才的加入，形成了可以从事细胞工程、染色体工程基因工程与分子育种、温室与田间实验场各个系统相结合的人才队伍人才，从而提升种质创新能力科研团队。（二）具备的前期研究阶段性成果及下步研究基础、经费、人力、设备、场地设施等。本研究团队已经先后培育出了13个洛旱系列抗旱高产小麦新品种。筛选鉴定出抗旱性强的小麦资源32份，其中抗旱性好、综合性状优良的资源有山农45、洛旱1号、洛旱2号、豫麦2号、豫麦48、晋麦33和晋麦47等，已成为洛旱系列品种的骨干亲本。创制出各类优异种质材料18个，

17、其中洛旱2号矮、99041矮、99045矮、78（111）矮、98138-9-44等利用率较高，效果较好。现有2个品种正参加黄淮旱地及河南省旱地小麦区试、1品种正参加河南省预备实验。在后续的研究中，依托洛阳农林科学院的科研条件，充分利用本单位的5000余份材料和大量的中间材料，国家科技支撑计划子课题、国家小麦产业技术体系、河南省小麦产业技术体系（遗传育种岗位专家）等项目每年不低于80万元经费投入的支撑下，若能够争取到省科技创新杰出人才项目，即将在材料创新及育种技术（重点是分子育种）上有突破性进展。人员队伍除了团队成员外还有围绕小麦育种、栽培、生理、品质分析等专业技术人员、技工人员20余人，现有

18、高标准试验田150亩，孟津旱作实验基地50亩，用于加代的温室2座1000m2，活动干旱棚3座，用于全部根系研究的990孔根池一座。本单位已建成谷物品质、分子生物、生理生化、组织培养等六个综合实验室，600余m2。其中谷物品质实验室主要有近红外品质测定仪（Inframatic9200）、微型小麦粉质测定仪 （Micro-doughLAB）/湿面筋测定仪 （Perten2200）等设备,分子生物实验室有台式冷冻多功能离心机 （Eppendorf 5804R）、Eppendorf梯度PCR仪 （Mastercycler pro S）、Gene凝胶成像系统 （InGenius LHR）等设备，生理生化

19、实验室主要有光合测定仪 （LI-6400XTQ）、根系扫描仪 （Winrhizo）、全波长分光光度计 （UV759）等设备。可以满足日常的生理生化测定、品质分析、分子标记等研究需要。三、拟开展的研究对组建创新团队的重要作用和可行性分析（一）选题背景。分析说明选题的意义，分析开展本研究对组建创新团队的重要性、必要性。最好能提供佐证材料，如查新报告、检索证明、权威部门发布的统计公告等；1.粮食是我国国民经济发展和社会稳定的基础粮食是农业和国民经济发展的基础，确保粮食安全事关经济发展、社会稳定和国家自立。从未来我国粮食安全形势看，随着国民经济快速发展和人口刚性增长，粮食总需求仍将保持高速增长的态势。

20、我国到2030年人口将至16亿，按年人均用粮400公斤（小康）、450公斤（中等）水平计算，2030年16亿则需6400亿公斤、7200亿公斤，即需从目前的4.9亿吨净增粮食1.52.3亿吨，也就是到2030年要比目前的单产水平提高55%以上。1995年以后的连续4年，我国的粮食生产总量一直维持在亿吨左右，人均达到了400公斤的粮食占有量，达到了小康生活水平。但是，1999年以来，我国粮食连续年减产。19992002年，我国粮食总产量累计减少800亿公斤左右。自2000年以来，我国粮食消费需求大致在48004900亿公斤之间，一般当年产需缺口在250350亿公斤。自2003年至2011年，我国

21、粮食生产实现了八连增，产量创新高达到5712亿公斤。至此，我国粮食产量连续5年达到1万亿斤上。尽管如此，我国土地资源不断减少、水资源短缺，解决粮食问题的根本出路在于依靠科技进步，依靠作物的遗传改良、培育出超级品种，提高单产，提高粮食储备能力。小麦是我国的主要粮食作物，产年播种面积在3.4亿亩左右，河南8000万亩小麦中有近1600万亩没有灌溉条件，旱地小麦的产量高低直接影响河南乃至全国小麦生产水平。通过现代生物技术与常规育种相结合，培育抗旱、高产、优质、抗病、抗逆的小麦新品种（系），加快优良品种的扩繁和推广应用，提高种植小麦的经济效益，实现农业发展由数量型向质量安全型的根本转变，是促进和加快河

22、南省旱作麦区生态环境的改善、农业的快速发展，继而带动该地区的经济发展，增加农民收入，提高农民的生活水平，解决“三农”问题，并实现全面建设小康社会的主要技术支撑。2.发展与应用作物育种新技术是提高我省农业科技竞争力的关键种子是最经济、有效、直接的生产资料，品种在农业生产中起着举足轻重的作用，品种培育是提高单产、改善品质的根本途径。随着全球经济一体化进程的加快， 世界农业竞争的核心体现在种质资源和优质、高效品种数量与质量的掌握程度上。在育种技术和产量水平达到现今的阶段后，再依靠传统的育种技术，对资源的利用和新品种的培育已经日渐困难。世纪之交，发达国家相继提出了种质扩增计划、农业生物高技术发展计划，

23、农业科技竞争已经成为国家实力竞争的核心组成部分。建立小麦抗旱生物学与遗传改良科技创新杰出人才团队，对于提高特异种质资源的挖掘利用，改进提高育种方法（特别是抗旱等逆境育种）,进而提高我省农业科技竞争力，使我省农业生产进入先进行列，稳固提升我省的小麦在全国的领先地位。 3.现代生物技术育种是作物育种技术发展的必然采用遗传改良手段，培育优良品种，提高作物抗逆、抗病性，提高作物产量和品质是投资少、见效快、生态效益好的最有效措施，并已为近年来农业发展的实践所证实。为了适应市场发展的需要，作物的育种的主要目标是抗逆、抗病、优质、高产。干旱、盐碱、洪涝等自然灾害是我国农业生产潜力提高的主要限制因子；随着生产

24、水平的提高和作物生产条件的改善，病、虫、草的问题也越来越突出；随着生活水平的提高和社会的发展，人们越来越注重食物的品质。采用合理有效的育种技术，满足育种目标的要求，一种是作物育种技术发展的动力，传统的作物育种技术主要是通过种内或种间杂交等方法创造遗传物质的重组，进而通过长期的合理有效的选择来选育作物品种，通常需要的时间较长，准确性差，效率较低。后来，随着染色体观察及组织培养等技术的发展，通过染色体转移、组织培养等方法逐步建立了作物细胞工程育种的理论和技术体系，为实现作物的远缘杂交及遗传物质的转移和重组创造了条件。作物分子育种技术是建立在分子水平上的遗传物质转移和鉴选的方法，可以实现跨物种的遗传

25、物质的转移和重组，是实现作物育种的定向和高效的有效手段，也是改良作物复杂性状的有效手段。二十一世纪， 生物技术是生命科学最活跃的研究领域。而本学科所涵盖内容是生命科学研究的一个重要分支，其中作物品种遗传改良中通常采用的常规育种技术与现代生物技术紧密结合是现代育种技术发展的必然趋势。应用常规育种技术虽在过去培育出了一大批优良品种并在生产中推广，但其培育品种速度慢、育种周期长、选择效率低，无法满足现代社会对品种的需要。近年来，通过基因型分析，综合利用细胞工程、染色体工程、分子标记辅助选择、基因克隆与转移等作物分子育种技术，已成为发达国家高效率的植物育种技术体系，极大地提高了品种培育的速度和效率。4

26、.洛阳农林科学院在小麦抗旱生物学与遗传改良方面具有坚实的基础洛阳农林科学院的小麦遗传育种研究独具特色，特别是培育的旱地小麦新品种为我省乃至我国的旱作农业生产做出了巨大的贡献。以张灿军为首科研团队先后主持承担国际合作、国家、省、市科研项目10余项。近年来主持承担国家“863”、粮食丰产工程项目、国家科技支撑计划、FAO水和粮食挑战计划等6项，承担省科技攻关、省科技成果转化资金等项目6项。获科技成果20余项。其中，国家科技进步奖6项，省科技进步奖8项，洛阳市科技进步一等奖2项。先后主持育成了小麦新品种18个。其中，国审小麦新品种洛旱2号、洛旱6号等8个，省审小麦新品种洛旱1号、豫麦38、豫麦48、

27、洛麦1号、洛旱3号、洛麦21号等10个。获得农业部植物新品种授权11项；这些成果和品种累计推广面积近2亿亩，创社会经济效益达15余亿元。在小麦抗旱育种的理论研究方面，率先把“水、旱两用型小麦”作为育种方向，提出“水旱协调选择混合育种法”，该方法得到全国10余家抗旱小麦育种单位借鉴应用。在小麦抗旱性鉴定方面提出了系统的鉴定分析方法和指标，参与制定的“小麦抗旱性鉴定评价技术规范”已被农业部确定为部颁标准，已在国家小麦区试中应用多年。在旱地小麦栽培方面，研究推广了以提高水分利用率为核心的旱地小麦综合增产技术，提出旱地小麦“135”高产栽培模式。在旱地耕作技术研究方面，引进消化、吸收国外先进的少耕免耕

28、技术，对我国传统的精耕细作技术进行大胆改革，在丘陵旱地生产上推广应用，取得了良好的效果。（二）研究目标、技术路线、研究内容和关键技术、方案和方法、预期成果。研究的主要技术经济指标要量化，并明确各阶段（年度、中评和验收）实施内容和具体考核指标；研究目标通过在一定设施条件下（干旱棚）从表型上筛选鉴定特异性抗旱、抗寒、抗病、高产优质的性状和基因型，采用抗/感材料杂交后代F1花药培养加倍获得双单倍体，运用SSR、SCARs、SNP等分子标记，进行遗传分析，定位挖掘优异基因，开发低成本的、实用的分子标记技术用于抗旱种质创新和育种工作，以提高早代鉴定准确性，提高筛选鉴定的效率。通过细胞工程、基因工程技术创

29、制中间材料为育种服务；采用常规育种技术与现代生物技术相结合，运用分子标记辅助选择、分子设计育种，克服育种周期长、效率低、预见性差的问题，实现快速定向育种。研究方向主要是挖掘抗旱、抗寒等基因，开发标记，通过分子标记辅助选择、分子设计育种实现快速定向育种；采用双单倍体育种技术实现遗传研究与新品种选育相结合，提高抗旱小麦育种效率。研究内容在干旱棚等设施条件下系统的研究品种的抗旱性，鉴选出特异抗旱的小麦种质资源；采用花药培养加倍获得双单倍体，运用SSR、SCARs、SNP等分子标记进行遗传分析，定位抗旱基因或者主效QTL，开发低成本的、实用的分子标记技术用于抗旱种质创新和育种工作，以提高早代鉴定准确性

30、，提高筛选鉴定的效率；通过细胞工程、基因工程技术，结合分子标记辅助选择、分子设计育种创制中间材料、培育抗旱高产的新品系。技术路线1） 鉴选出特异抗旱及干旱敏感的小麦种质资源各5份以上；2） 培育出对干旱抗/感组合的双单倍体组合2个，群体规模200个；3） 定位出抗旱的基因或者主效QTL 3-5个；4） 运用上述技术创制出特异抗旱小麦种质5-10份；5） 发表高水平学术论文3-5篇，其中SCI收录1-2篇；6） 培养研究生2-3人，本团队人员的育种技术将上升一个台阶，从传统的有性杂交、系统选育上升为现代生物技术与传统技术相结合，必然提高育种效率和新品种的水平。预期研究成果及对研究领域的作用、意义