科创中国

行业领域

生物产业

需求背景

水稻生物育种技术策略是整合基因芯片技术与水稻全生育期智能育种工厂相结合，搭建高效水稻全基因组育种体系。解决传统的水稻育种两个关键问题，即快速加代繁殖和大规模群体筛选的问题。水稻全生育期育种工厂能够解决快速加代的问题，但是由于生长箱空间有限，单位面积的成本比大田种植高，不适用于大规模群体筛选。水稻全基因组育种体系，是将基因芯片与育种工厂相结合的水稻全基因组选择技术。水稻苗期的培育，占用空间小，周期短，利用生长箱可加速其生长规模化进行。通过苗期的分子标记筛选，排除99%的单株，只保留理想的候选单株继续完成整个生育期的生长，既可充分发挥其快速加代繁殖的优势，又解决了传统育种中大规模群体筛选的问题。因此，以水稻全生育期育种工厂为载体，结合基因组育种技术，充分利用植物工厂的空间，能够从根本上改变水稻育种的模式，推动水稻育种现代化的进程。 本项任务目标是选育新品种，即结合上述技术，并围绕黑龙江省优异水稻种质匮乏，稻瘟病较重、抗逆性和抗倒伏较差，缺乏整精米率高、低垩白、食味优良品种的瓶颈，对亲本从功能基因组层面进行分析，在亲本组合后代中使用高通量分子标记辅助，有针对性的选择基因型，并结合常规选育技术在田间选择新品系，进行研究与示范。

需解决的主要技术难题

任务分解有二： 1、水稻优质多抗（抗病、抗冷、抗倒伏）新品种选育 本项目围绕黑龙江省优势主产区优异水稻种质匮乏，稻瘟病较重、抗逆性和抗倒伏较差，整精米率低食味差等问题。同时以普育、建航、黑大系列特优食品种为“底盘”，对食味品质进行遗传性状改良，解决生产抗稻瘟病和倒伏问题。充分利用植物生命科学研究成果，室内精准筛选和快速加代，结合田间稳定株系的小区对比试验，快速的培育优质抗逆水稻新品种。以生物技术强化主要农作物水稻新品种研发，培育科技含量高的新品种。 创制寒地早粳稻优异水稻种质资源，选育优质、抗病、抗逆、抗倒伏水稻新品种，并进行大面积示范与推广，提升水稻育种自主创新能力，为我省水稻育种、繁育、推广提供科技支撑。 完成项目任务目标即选育水稻新品种15个以上，比对照品种增产5%以上，品质达到国家二级米以上标准；申请或获得植物新品种权8项；形成优质水稻示范基地3个，每个示范基地面积1000亩以上；新品种累计推广面积500万亩，项目执行期内新增营业收入不少于1亿元。 2、水稻绿色性状聚合创新种质资源研究 深度融合常规表型育种手段与基因芯片育种技术，培育高寒早熟优食多抗新种质，使黑龙江稻米综合生产能力由“数量型”向“品质食味型”转变，利用功能位点和基因单倍型精准选择绿色功能基因，搭建精准、高效、快速的绿色水稻新品种培育系统，分析选配亲本的亲缘关系和系谱，对特异种质资源和优良品种的功能基因进行鉴定和功能标记，缩短水稻种植周期，实现北方高寒地水稻全年3-4代。快速鉴定筛选育种分离群体携带多个目标性状优良基因的理想植株，为每一个新品种建立族谱指纹电子档案数据库，更加全面评价商业价值，实现定向改良和新品种培育。 通过项目实施水稻常规育种技术，结合分子生物学育种功能位点和全基因组育种芯片高科技融合创新，搭建以基因芯片为核心，以水稻全生育期智能育种工厂为载体的水稻智能基因组育种技术体系，实现一年四季水稻快速繁育体系；建立不少于50个产量、生育期、品质、抗病、氮磷高效基因、抗病抗旱抗寒基因的鉴定筛选标记；并构建一套高通量、低成本的基因型鉴定体系，日通量不少于5000数据点；创制抗稻瘟病、优良品质基因聚合的水稻种质100份；并对通过省审新品种配套技术集成示范、推广和应用，使黑龙江建三江粳稻产区的品种优质稳产和效益得到全面、均衡的提高。

期望实现的主要技术目标

通过实施水稻常规育种技术，结合分子生物学育种功能位点和全基因组育种芯片高科技融合创新，搭建以基因芯片为核心，以水稻全生育期智能育种工厂为载体的水稻智能基因组育种技术体系，实现一年四季水稻快速繁育体系；建立不少于50个产量、生育期、品质、抗病、氮磷高效基因、抗病抗旱抗寒基因的鉴定筛选标记；并构建一套高通量、低成本的基因型鉴定体系，日通量不少于5000数据点；创制抗稻瘟病、优良品质基因聚合的水稻种质100份；通过解决水稻育种关键技术，同时引入分子育种和基因组等相关技术，加快优质抗逆新品种的选育进程，完成项目任务目标即选育水稻新品种15个以上，比对照品种增产5%以上，品质达到国家二级米以上标准；申请或获得植物新品种权8项；形成优质水稻示范基地3个，每个示范基地面积1000亩以上；新品种累计推广面积500万亩，项目执行期内新增营业收入不少于1亿元。

需求解析

解析单位：“科创中国”黑龙江科技服务团（黑龙江省科学技术协会） 解析时间：2022-12-05

黄剑华

哈尔滨工业大学

教授

综合评价

针对我国水稻生产中迫切需要解决的高产、优质和抗逆等问题，本项目以重要农艺性状为对象，综合应用分子遗传学、发育生物学、生物化学和功能基因组学等多学科交叉的手段，研究水稻株型、育性、种子形成，淀粉代谢调控和光温胁迫应答的分子机理，克隆鉴定相关的关键基因并阐明其功能，为解决我国水稻优良品种培育中的重大理论和技术问题提供创新性研究成果。

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