中国科学家领衔发表“分子育种时代的遗传增益改良”长篇专论

随着世界人口的日益增长，育种家要在不断提高产量潜力的同时，通过培育适应日益变化的环境和逆境胁迫的品种，以缩小育种示范基地和实际农田产量之间的巨大差异，实现产量等目标性状的更高增产率（遗传增益）。现代分子育种为应对这一挑战提供了机遇。中国农业科学院作物科学研究所 “玉米分子育种技术和应用创新团队” 首席科学家、国家“千人计划”特聘专家徐云碧博士领衔的国际联合团队，经过三年努力，总结和发展了一系列改进遗传增益的分子育种理论、技术和方法，相关成果以长篇评述的方式发表在牛津大学出版的《实验植物学杂志》“达尔文评论” 栏目（doi:10.1093/jxb/erx135 ）。“达尔文评论”是该杂志极富声望的评论系列，相关论题选自最具研究进展的领域，并根据其专长和长期声誉邀请评论作者对植物科学共同体具有广泛兴趣的专题进行预见性地评述和展望”。这一重要评述的合作者包括创新团队邹枨和谢传晓、南通新禾生物技术有限公司李平、四川农业大学卢艳丽、CIMMYT科学家张学才、B. M. Prasanna和M. Olsen。

影响遗传增益改进的主要因素包括育种群体中可供利用的遗传变异，目标性状的遗传率，选择强度和完成一个育种周期所需要的时间。联合团队首先总结和评述了与遗传增益改良相关的关键策略。采用诱变、基因定位和挖掘、转基因和基因编辑在内的分子和基因组学方法可以释放和创造有利的遗传变异。通过精细管理和精准环境型鉴定，可以改善遗传率的估计。通过提高基因型和表现型鉴定的规模和精度可以显著提升选择强度。采用分子标记选择和双单倍体技术之类的综合育种方法可以加速育种进程，从而缩短育种周期。然后在此基础上，发展了挖掘和拓展遗传变异、改进遗传率估计、提高选择强度和缩短育种周期的相关分子育种策略。最后，将各类策略与其他广泛应用的常规育种程序整合起来，构建了分子育种的综合育种程序，并展望了遗传增益改进的新机会、倡导了高效育种流程、提出了广义的遗传增益概念。

近年来，“玉米分子育种技术和应用创新团队” 为建立和发展分子育种的理论和应用体系开展了卓有成效的研究，发展了基于种子DNA的基因型分析方法、连锁-关联分析联合作图法、选择性混合样品分析法、多杂种群体全基因组关联分析法、全基因组选择育种策略、玉米单倍型图谱、高密度SNP芯片、环境型和环境型鉴定新概念等。其中环境型鉴定概念在国际上被看成为1990年以来与转基因、基因组选择和基因组编辑等技术并列、影响植物育种的几大技术潮流之一。相关研究的进展完善了分子育种时代遗传增益改良的理论、方法和技术。三年来徐云碧博士在国内外一系列重要会议上开展了广泛的学术交流， 包括Breeding to Optimize Agriculture in a Changing World国际学术会议（2014年5月，北京）、International Symposium on the New Trends for Cereal Crop Improvement under Global Climate Change（2014年11月，台北）、美国新墨西哥州立大学特邀报告（2015年3月）等。相关交流受到国内外学术界的普遍欢迎，并引起种业界人士的高度关注。

遗传增益改良的理论、方法和技术的整合和发展将有助于推动国际学术界和种业界为保障人类食物安全和供应共同努力，以建立现代育种技术流程，构建综合育种平台，并采用分子育种的技术和方法培育高产、优质、抗逆的植物新品种。