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面堰孟
7 years ago
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1 推荐国家技术发明奖项目公示项目名称推荐单位玉米重要营养品质优良基因发掘与分子育种应用教育部推荐单位意见 : 我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料, 确认全部材料真实有效, 相关栏目均符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求该项目首次发现了控制玉米维生素 E 含量主效 QTL 的基因 ZmVTE4, 开发了提高维生素 E 含量的功能标记, 筛选出高维生素 E 的甜玉米新品种 5 个首次克隆了控制维生素 A 原的 crtrb1 优良等位基因, 开发了 6 个功能标记, 创制了维生素 A 原含量提高了 37.7% 以上的新材料首次提出优良等位基因累加是人工选择高油玉米的成因的学术观点发现了 74 个影响总油份和脂肪酸组分及比例的基因, 验证了 LACS 等五个基因的功能, 开发了相应功能标记该项目发表原创性论文 37 篇, 包括 SCI 收录论文 32 篇, 其中 Nature Genetics 期刊论文 2 篇, 总引用次数 813, 其中他引 610 次获得发明专利 4 项, 获得品种权 1 项, 培育了 9 个营养品质优良的玉米新品种和 1 个新品系根据教育部科技发展中心组织的科技成果鉴定意见 : 该项目成果将基础研究技术发明与育种实践紧密结合, 总体上达到国际领先水平根据中国农学会组织的成果评价 : 该成果思路新颖体系完整创新性强, 社会经济效益显著本项目开发的分子标记已经在国内外育种单位应用, 培育的甜玉米新品种 2012 至 2015 年累计推广万亩, 农民累计新增产值亿元, 企业累计新增利润万元, 社会经济效益显著对照国家科学技术发明奖授奖条件, 推荐该项目申报 2016 年度国家技术发明奖二等奖

2 项目简介 : 玉米是我国最重要的农作物之一玉米籽粒维生素 A 原维生素 E 和油份是对人类健康和动物生长发育有益的重要品质性状本项目利用先进的基因组学技术, 克隆控制玉米营养品质性状的 QTL/ 基因, 阐明这些基因的遗传机理, 开发功能标记, 并应用于分子育种本项目历时 14 年, 获得如下主要发明及科技贡献 : 发明点 1: 首次发现了控制玉米维生素 E 含量主效 QTL 的基因 ZmVTE4, 挖掘了该基因的优良等位基因开发了 InDel7 和 InDel118 两个可以显著提高维生素 E 含量的功能标记利用开发的功能分子标记鉴定 ZmVTE4 最优单倍型, 筛选出高维生素 E 的甜玉米新品种 5 个 ( 中农大甜 419 粤甜 9 号粤甜 13 号粤甜 16 号和粤甜 22 号 ), 以及一系列高维生素 E 的新材料五个新品种维生素 E 总含量 ( 干基 ) 平均比对照提高 70.43% 发明点 2: 克隆了控制玉米维生素 A 原含量的基因 -crtrb1 首次发现 crtrb1 的优良等位基因在热带及亚热带和温带玉米材料中分布频率明显不同的遗传规律, 提出了利用温带玉米优良等位基因改良热带玉米维生素 A 原含量的新思路开发了 InDel1 等 6 个控制维生素 A 原含量的功能标记, 创制了籽粒维生素 A 原含量提高了 37.7% 以上的新材料, 国际玉米小麦研究中心等国内外单位应用该成果选育的品种已经得到推广应用发明点 3: 首次在基因组水平上提出优良等位基因累加是人工选择高油玉米的成因的学术观点图位克隆了降低玉米籽粒软脂酸含量的主效 QTL-qPal9 和提高总含油量的主效 QTL-qHO1, 并阐明其遗传机制全基因组关联分析发现 72 个影响总油份和脂肪酸组分及比例的基因, 验证了 COPII ACP LACS GAPT TAGL 等五个基因的功能, 开发了相应功能标记, 获得了 4 项发明专利 ; 利用挖掘的优良等位基因的功能标记, 选育了含油量 8.8% 左右的新品种农大 5580 针对一个主效高油基因, 利用功能分子标记辅助回交, 将我国推广面积最大的杂交种郑单 958 籽粒含油量提高了 26.5%, 并开始示范推广本项目共获得授权的优良等位基因发明专利 4 项 ; 培育通过审定的玉米新品种 9 个新组合 1 个 ; 获得品种权 1 项, 申请品种权 1 项在国内外学术期刊发表原创性论文 37 篇, 其中 SCI 收录论文 31 篇 2010 和 2013 年分别在自然遗传学发表论文各一篇, 在国内外引起广泛反响论文总影响因子达到 136, 总引用次数 813, 其中他引 610 次开发的功能标记和研制的新材料已发放到国内外多家研究单位用于分子育种, 取得显著成效, 得到国内外同行的高度认可本项目培育的优质甜玉米新品种 2012 至 2015 在全国累计推广万亩, 占全国甜玉米种植面积的 21.54%, 农民累计新增产值亿元, 企业累计新增利润万元本项目将基础研究技术发明与育种实践紧密结合, 丰富和发展了玉米遗传育种的理论与方法, 具有重要科学意义与应用价值

3 客观评价 : 1. 教育部科技发展中心于 2013 年 6 月 28 日召开了本项目的科技成果鉴定会中国农业科学院范云六院士四川农业大学荣廷昭院士等 7 位专家一致认为 : 该项目成果将基础研究技术发明与育种实践紧密结合, 总体上达到国际领先水平本项目获得 2014 年教育部高等学校技术发明一等奖 2. 中国农学会于 2013 年 12 月 15 日组织由陈温福院士领衔的 7 位评价专家对本项目进行了评价专家一致认为 : 该成果思路新颖体系完整创新性强, 社会经济效益显著 3. 文献查新报告在国内外学术期刊发表研究论文 37 篇, 包括 SCI 论文 31 篇 2010 和 2013 年在国际顶级学术期刊 Nature Genetics 发表论文 2 篇发表论文的总影响因子达到 136.0, 总引用次数 813, 其中他引 610 次 4. 中国科学院文献情报中心科技查新报告 :1) 发现了 74 个基因与籽粒含油量和脂肪酸组分显著相关 2) 针对玉米油份合成和累积的关键基因进行克隆和功能验证, 未见其它相同文献报道 3) 针对玉米类胡萝卜素代谢途径中的关键基因 β- 胡萝卜素羟化酶 1 基因的克隆和功能验证, 在国内外未见早于该查新委托方的报道 4) 利用 DGAT1-2 等 6 个玉米油份合成和累积关键基因的功能标记, 育成油份含量 8.8% 的中农大 5580, 在国内未见报道 5) 利用 DGAT1-2 的功能标记改良郑单 958 获得新组合郑单 958qHO6, 籽粒油份含量达到 4.96%, 在国内未见相同的报道 6) 利用 ZmVTE4 的功能标记选育出中农大甜 419 等 5 个高维生素 E 含量的新品种, 在国内未见报道 5. 经农业部谷物品质监督检测测试中心测定 : 郑单 958-HO6 籽粒含油量 4.96% 对照为 3.92%; 中农大甜 419 籽粒总糖含量 34.38%, 达到部颁甜玉米标准经北京中关村上地生物科技发展有限公司测定 : 中农大 419 粤甜 9 号等五个新品种籽粒维生素 E 总含量显著高于对照 6. 云南农科院番兴明研究员的团队利用本项目开发的高维生素 A 原功能标记和材料培育了高维生素 A 原的新组合 2011 年在云南进行了新组合田间示范 HaverstPlus 项目主任 Bouis 博士等 66 位国内外科学家来到现场观摩, 并给予高度评价 7. 维生素 A 原关键基因 crtrb1 克隆和应用引起国际社会普遍关注玉米界两位知名科学家 Hoekenga 和 Brown 博士专门撰文在 MaizeGDB 予以推荐 ; 生物强化计划主席 Boui 指出该成果可加速培育更多高维生素 A 原玉米新品种的进程 ; 美国农业部网站指出该成果可解决发展中国家维生素 A 原的缺乏的问题 8. 本项目发表的关于类胡萝卜素 QTL 定位的文章被中国科学技术信息研究所评选为 2008 年度中国最具影响力的 100 篇国际学术论文 9. 在 Nature Genetics 发表了本项目关于玉米油份积累遗传学机理文章后, 中国科学院科学网等国内单位均予报道, 认为该成果是国内在玉米基础研究方面的重要突破中国科学院崔晓峰等撰文把该成果评选为 2008 年至 2013 年五年期间中国植物生物学领域的重要研究进展之一

4 推广应用情况 : 本项目共培育了 9 个优质玉米新品种和一个新组合, 其中优质甜玉米新品种年在全国主要甜玉米产区累计推广面积万亩, 占全国甜玉米种植面积的 21.54%, 按种植平均每亩增加收入 800 元计算, 农民累计新增效益亿元广州番隅绿色科技, 武汉隆福康公司, 北京燕禾金中心, 甘肃中美国玉公司和广东金作农业公司以项目培育的新品种作为核心技术, 形成从种子生产种植采收运输到销售的产业化开发模式, 新增了就业岗位年, 四家企业新增经济效益万元甘肃中美国玉水果玉米科技开发有限公司是开发本项目甜玉米品种的大学生创业公司该公司开发本项目的品种, 近三年新增销售额 280 万元, 新增利润万元利用已开发的 crtrb1 基因的 3 个功能标记和另外一个关健酶基因 LCYE 的 3 个功能标记, 合成了集合 LCYE 和 crtrb1 最优良等位基因的中间育种材料, 分别发放到云南农科院华南农业大学等国内研究机构进行高维生素 A 原玉米新品种的培育其他国际研究机构, 如 CIMMYT 加拿大圭尔夫大学也已经使用本项目开发的功能标记, 并取得显著进展

5 主要知识产权证明目录 : 1 论文,Genome-wide association studies identified three independent polymorphisms associated with α-tocopherolcontent in maize kernels, 发表时间 2012,7e 36807, 发表期刊 PloS ONE, 中国农业大学, 严建兵, 李建生等 2 植物新品种权, 粤甜 13 号, 授权号 CNA , 授权时间 , 证书编号第号, 广东省农科院院作物研究所, 胡建广, 李余良, 刘建华等 3 品种, 中农大甜 419, 审定时间 :2008 年北京市审定 ; 审定号 : 京审玉 , 中国农业大学, 李建生, 张义荣等 4 品种, 粤甜 16 号, 审定时间 :2008 年广东省审定, 审定号 : 粤审玉 ; 2010 年国家审定 ; 审定号 : 国审玉 , 选育人 : 广东省农科院院作物研究所, 胡建广, 李余良, 刘建华等 5 论文,Rare genetic variation at zea mays crtrb1 increases β-carotene in maize grain, 发表时间 2010,42: , 发表期刊 Nature Genetics, 中国农业大学, 严建兵, 杨小红, 李建生等 6 论文,Using molecular markers to identify two major loci controlling carotenoid contents in maize grain. 发表时间 2008,116: , 发表期刊 Theoretical and Applied Genetics, 中国农业大学, 李建生, 杨小红等 7 论文,Genome-wide association study dissects the genetic architecture of oil biosynthesis in maize kernels. 发表时间 2013,45:43-50, 发表期刊 Nature Genetics, 中国农业大学, 严建兵, 李建生, 王国英, 杨小红等 8 论文,Transferring a major QTL for oil content usingmarker-assisted backcrossing into an elite hybrid to increasethe oil content in maize, 发表时间 2014,34: , 发表期刊 Molecular Breeding, 中国农业大学, 李建生, 杨小红等 9 专利, 参与软脂酸合成的蛋白基因和功能片段以及它们的应用, 专利号 ZL X, 授权时间 : , 证书号第号, 发明人 : 中国农业大学, 李建生, 严建兵, 李林等 10. 专利, 一种玉米油粉含量相关的 LACS 基因位点及其应用, 专利号 , 发明人 : 华中农业大学, 严建兵等 ; 中国农业大学, 李建生, 杨小红等

6 主要完成人情况 : 1. 李建生, 排名 1, 教授, 工作单位 : 中国农业大学, 完成单位 : 中国农业大学项目总设计人对发明点均有重要贡献指导研究生完成了玉米维生素 E 维生素 A 原和油份品质性状的 QTL 定位主效 QTL 精细定位和克隆优良等位基因功能验证等玉米籽粒营养品质的遗传机理研究利用分子育种技术创制营养优质的玉米新材料, 并在国内育种单位推广利用该技术与材料主持培育了中农大甜 413 中农大甜 419 中农大甜 414 和中农甜 488 优质玉米新品种 2. 严建兵, 排名 2, 教授, 工作单位 : 华中农业大学, 完成单位 : 华中农业大学对发明点均有重要贡献主导完成维生素 A 原关键基因的克隆, 协助指导研究生完成了玉米维生素 E 和油份品质性状的 QTL 定位主效 QTL 精细定位和克隆优良等位基因功能验证等玉米籽粒营养品质的遗传机理, 共同申请了 4 个基因的专利主导并参加维生素 E 和维生素 A 原功能标记开发和利用 3. 杨小红, 排名 3, 教授, 工作单位 : 中国农业大学, 完成单位 : 中国农业大学对发明点均有贡献主导完成油份品质性状的 QTL 定位维生素 A 原关键基因克隆和玉米油份遗传控制机理, 主持维生素 E 维生素 A 原和油份品质功能标记的开发共同申请了 4 个基因的专利参加中农大甜 414 等优质玉米新品种的选育 4. 胡建广, 排名 4, 研究员, 工作单位 : 广东省农业科学院, 完成单位 : 广东省农业科学院对发明点 1 有重要贡献利用本项目开发的控制玉米维生素 E 含量的优良等位基因标记, 开展基因型和营养品质的选择, 筛选出粤甜 16 号等四个富含维生素 E 的玉米新品种, 并组织推广利用, 并参与标记开发 5. 陈绍江, 排名 5, 教授, 工作单位 : 中国农业大学, 完成单位 : 中国农业大学对发明点 3 有重要贡献玉米油份遗传机理研究的高油材料均由陈绍江提供主导并参与油份品质和功能标记的开发和利用主持了玉米油份 QTL 定位和高油玉米新品种选育, 指导利用分子育种技术创制品质优良的玉米新材料 6. 王国英, 排名 6, 教授, 工作单位 : 中国农业科学院作物科学研究所, 完成单位 : 中国农业科学院作物科学研究所对发明点 3 有重要贡献参与设计和执行玉米油份含量和组分遗传基础的研究, 包括 368 个玉米自交系籽粒转录组分析高密度 SNP 遗传图谱构建和玉米油份的关联分析等

7 完成人合作关系说明 : 玉米重要营养品质优良基因发掘与分子育种应用成果是以中国农业大学李建生教授的研究团队为主, 联合国内优势单位华中农业大学严建兵教授广东省农业科学院作物研究所胡建广研究员和中国农业科学院作物科学研究所王国英教授共同完成第一完成人中国农业大学李建生教授本项目的发起人, 全面负责项目组织, 协调和指导, 还亲自从事玉米优质新材料和新品种选育第二完成人华中农业大学严建兵教授, 年是中国农业大学李建生教授的研究团队核心成员,2011 年作为优秀人才被华中农业大学引进, 尔后仍继续在玉米营养品质的基因组学研究领域开展深入合作第三完成人中国农业大学杨小红教授, 中国农业大学李建生教授的研究团队核心成员, 从 2002 年作为研究生进入李建生实验室开始, 一直在从事玉米品质性状遗传机理研究 2011 年毕业留校, 负责实验室管理, 并协作指导研究生, 主持玉米维生素 E 和维生素 A 原分子标记的开发第四完成人胡建广广东省农业科学院研究员广东省是我国甜玉米优势产区, 胡建广和李建生从 2002 年开始一直在甜玉米遗传育种方向有深入合作,2009 年双方共同主持广东省教育部产学研结合项目甜玉米种质创新关键技术研究及应用在该项目资助下, 胡研究员利用本项目开发的优良等位基因标记开展提高甜玉米维生素 E 含量的分子育种第五完成人中国农业大学陈绍江教授在高油玉米研究领域, 陈绍江与李建生有长期合作的历史, 二人曾是 2006 年国家发明 2 等奖高油玉米种质资源与生产技术系统创新的项目组成员玉米油份遗传机理研究的高油材料均由陈绍江提供主持本项目油份含量分子标记的开发与利用第六完成人王国英中国农业科学院作物科学研究所教授王国英教授曾任中国农业大学生物学院教授, 是国内最早从事玉米基因组学领域研究的著名专家, 自 2002 年以来一直与李建生在玉米基因组领域开展合作参与设计和执行玉米油份含量和组分遗传基础的研究, 与李建生和严建兵教授一起作为共同通讯作者完成了玉米油份遗传控制机理的重要论文

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