上海市农业生物基因中心首席科学家罗利军

　　水稻是我国最重要的粮食作物之一，发展水稻生产对于保障我国粮食安全具有重大的意义。种质资源是国家战略资源，优良品种则是实现水稻高产稳产的基础。由上海市农业生物基因中心罗利军研究员主持，联合中国水稻研究所、中国农业科学院作物科学研究所、黑龙江省农业科学院绥化分院、吉林省农业科学院、云南省农业科学院粮食作物研究所、安徽省农业科学院水稻研究所、浙江勿忘农种业股份有限公司、上海天谷生物科技股份有限公司和云南金瑞种业有限公司等单位共同完成的“水稻遗传资源的创制保护和研究利用”项目历时21年，针对我国水稻种源发展和基础研究对遗传资源的重大需求，结合水稻育种和生产中的重大问题进行联合攻关，系统地进行了水稻遗传资源的收集保存、研究评价和创新利用，在种质资源保护和利用平台的构建、重要种质的创制与共享利用、重要性状的基因发掘与遗传剖析以及适应不同生态条件的水稻新品种的培育方面取得重要进展。该项目近期获得国家科学技术进步奖一等奖。

　　上世纪50年代的矮杆水稻和上世纪70年代的杂交水稻品种的选育和推广，使我国水稻产量实现了二次重大的突破。但此后直到上世纪中后期，我国水稻育种一直没有取得大的进展，水稻种质资源利用效率低，品种遗传基础狭窄；品种存在高产与优质、高产与抗病、高产优质与抗逆性等优良性状难以兼顾的矛盾；而且水稻生产耗水量大，化肥农药施用量增加。针对这些问题，罗利军项目团队组织成立了中国栽培稻分子育种协作组，在国家“863”、“948”等重大、重点项目的资助下，构建了水稻育种与基础研究的遗传资源平台，基本解決了我国水稻育种和基础理论研究中的遗传资源缺乏问题；建立了基于扩大遗传基础的种质创新和品种选育技术，解決了我国籼型杂交稻米质欠佳、优质与高产、高产与抗病、高产优质与抗逆的矛盾等问题，促进了水稻绿色生产的发展；创建了基于群体测、回交与多亲本导入系的有利基因挖掘技术，定位了与水稻重要性状相关的主效QTL1926个，克隆GNP1、 OsAHL1等重要基因并揭示了其功能。

构建水稻种质资源保护与利用平台，解决育种和研究中遗传资源缺乏问题

　　项目组建立了包括种质资源实物库和数据管理系统、库位管理系统和用户管理系统（简称“一库三系统”）在内的水稻种质资源保护和利用体系，实现了种质资源从收集鉴定、种子处理、入库贮存、安全监测到分发利用的全程信息化可追溯高效管理和安全保存，共安全保存了93科360种23万余份动植物、微生物种质资源，收集水稻遗传资源20余万份，建成了全球最大的水稻功能基因资源库，使我国水稻遗传资源保存量增加130%以上。

　　项目组还系统地开展了种质资源的鉴定评价与创新，鉴定或创制出藤系138、Pusa167、93072、Lemont、IRAT109、南洋占、SG-1、中413、H94等重要资源；构建了源于26个国家的水稻分子育种骨干亲本群体；创制了我国主要稻作区主栽品种遗传背景的多亲本导入系4万余份和用于高产优质多抗基因挖掘的遗传作图群体60个。优异资源广泛应用于我国水稻品种选育和基础理论研究之中，资源共享利用8万余份次，克隆一批重要基因，育成327个新品种。

建立基于扩大遗传基础的种质创新和品种选育技术，解决水稻育种中优良性状难以兼顾的难题

　　项目组建立了基于利用核心亲本、扩大遗传多样性、高强度定向与多性状交叉选择相结合，同步改良多个复杂性状的育种新技术，针对不同生态地区的实际需求，育成71个水稻新品种在生产上大面积推广。其中，绥粳18号为我国水稻年种植面积最大的品种，年推广面积超过1000万亩。

　　通过聚合旱稻品种的抗旱性与水稻品种的高产优质特性，项目组先后育成了常规节水抗旱稻WDR48、沪旱61、首个BT型节水抗旱不育系沪旱2A及其杂交组合旱优8号。节水抗旱稻根系长，干旱时气孔会自动敏感闭合，从而可防止水分流失，既能像水稻一样在水田节水栽培，又可以像小麦一样在旱地种植，在水田栽培亩产可达750—800公斤，在旱地种植亩产可达450—500公斤。在不降低产量和米质的前提下，其生产过程可少灌水53.3%，少施化肥47.7%，而且大幅度地减少农业面源污染。其中，总氮和总磷的排放分别减少了69.0%和36.6%，农药减少了80%以上，大幅度减少了碳排放，实现了“资源节约、环境友好、农田增值、农民增收”的绿色农业生产目标。

创建了有利基因挖掘技术, 定位和克隆一批重要性状基因，丰富了水稻遗传育种的理论和方法

　　项目组一共定位控制水稻产量、抗旱、耐盐、抗病等重要目标性状的主效QTL1926个, 克隆GNP1、OsAHL1等与水稻产量和抗旱性相关的重要基因，并揭示其功能。共发表重要论文269篇，其中SCI论文85篇,共被引用5041次。

　　此外，项目组还揭示了水稻品种对白叶枯病垂直抗性主效基因与病原菌的互作及抗性降低的遗传基础，首次报道了以白叶枯抗病基因Xa4 为节点的水稻白叶枯病抗性遗传网络；构建了Lemont/特青重组自交系双向回交群体及以著名广亲和系中413等与Lemont/特青RIL群体测交的大规模测交群体，定位了影响产量、相关性状及其杂种优势的主效QTL和双基因互作位点，提出超显性上位效应是水稻杂种衰退和杂种优势的主要遗传基础。

社会和经济效益显著

　　该项目在全国范围内分发利用优异资源，育成的新品种在国内累计推广11.9 亿亩，取得经济效益达1680.6亿元；在国外累计推广4423.4万亩。项目共获得包括发明专利、植物新品种权、软件著作权等自主知识产权75项，培养研究生196名。

　　作为公益性研究项目，该项目还产生了显著的社会效益：一是显著丰富了我国水稻遗传资源，建立了资源安全保护和利用体系，使我国稻种资源的保有量居世界首位，这些遗传资源作为我国科技创新的物质基础，将进一步在水稻育种与基础研究中发挥重大的作用；二是丰富了水稻遗传育种学的理论，促进了作物科学技术的进步；三是为提高和稳定我国水稻产量、提升稻米品质做出了重要贡献，带动了农民收和生活水平的提升，有助于乡村振兴和精准脱贫；此外，节水抗旱稻的栽培过程节约用水，减少温室气体排放，为我国农业绿色发展作出了重要贡献，有助于“资源节约、环境友好”型农业产业体系的建设，促进了行业结构调整与行业技术进步；项目针对亚非国家生态条件选育的32个新品种在生产上的推广，在“一带一路”等国家产生了重要的国际影响。

　　“保护和研究利用种质资源可以成为上海建设科创中心的最好抓手之一。”罗利军表示。