作物遗传育种是四川农业大学历史最悠久的优势学科。1959年开始招收研究生,1978年恢复招收研究生,作物遗传育种学1986年获博士学位授权点,1998年开始作为国家“211工程”重点学科项目进行建设。
作物遗传育种通过长期建设与发展,形成了一支规模较大、以院士领衔、结构合理、特色明显、创新能力突出的学术队伍。截止2014年,毕业博士500余人、硕士近1000人,5篇博士学位论文入选全国优秀博士论文,5篇博士论文获全国优秀博士学位论文提名,8篇博士学位论文入选四川省优秀博士学位论文。现在编在岗教学科研人员近200人,有中国工程院院士2人,正高职称56人,其中教授二级岗18人、三级岗20人;具有博士学位130余人;国家杰出青年基金获得者1人、中科院百人计划入选1人、四川省百人计划1人;已建成农学国家级特色专业、“国家级植物生产类本科人才培养模式创新实验区”和《作物育种学》国家精品课程;获省级教学成果奖一等奖2项;培养学生大多充实到我国西部地区农业教育、科研和生产第一线,质量受到用人单位一致好评,为农业现代化建设和区域社会经济提供了强有力的人才支持。
截止2014年,已获国家技术发明一等奖3项、二等奖1项,国家自然科学二等奖1项,国家科技进步二等奖3项,为我国、特别是西南地区的粮食安全提供了强大的理论与技术支撑。近4年,承担国家转基因重大专项、973计划、863计划、国家科技支撑计划、国家自然科学基金等300多项;发掘和利用一批作物重要性状基因,育成了主要作物系列骨干亲本和突破性品种;获国家技术发明二等奖和科技进步二等奖各1项,四川省科技进步一等奖5项;发表论文600余篇,其中SCI收录论文278篇,影响因子最高达10.648;获植物新品种保护新材料新品种40个、国家发明专利16项、实用新型专利8项。培养博士研究生120名以上,硕士研究生750名以上,入选全国优秀博士学位论文1篇或提名论文2篇,建设国家级特色本科专业1个。
本科教学:建设期间,以整合学科资源和各类教学资源为切入点,对项目涵盖的研究生和本科专业进行立体化、系列化和集成式设计,集成植物生产类人才培养模式创新实验区、教学团队、课程与教材、实验室与实习基地等项目,整体推进,综合改革,强化内涵建设,使学科群人才培养质量、专业建设、课程教学、实践教学、师资队伍和管理水平进一步提高。建成农学国家特色专业1个、作物科学与技术国家教学团队1个、国家级植物生产类本科人才培养模式创新试验区1个、作物育种学国家级精品课程1门,“发挥作物学科优势,创建以农学为龙头的专业群协调发展新体系的研究与实践”和“加强生物学精品课程建设,促进学科发展”均于2009年获四川省教学成果一等奖。学生培养质量显著提高,学生普遍受到用人单位的欢迎和好评。
科学研究:选育作物新品种60个以上,累计推广新品种、新技术面积超过8000万亩;承担省部级以上科研项目200项以上,在国家级重大科研项目申报上取得突破,年均获科研经费1,500万元以上;在国内外核心期刊发表论文750篇以上,其中SCI收录论文200篇以上,获国家级科技奖励1项以上。
①作物育种科学与技术
深入开展小麦族、玉蜀黍属、稻属、芸苔属、大豆属、特用植物种质资源研究,建设西南地区作物种质资源研究和创新的技术平台。研究作物常规育种和分子设计育种的原理与技术,探索杂种优势利用新途径。紧密结合西南地区生态条件多样、立体气候明显等特点,培育适应西南区的优良作物亲本,选育突破性作物新品种。
②作物现代遗传科学与技术
利用优异外源基因进行作物育种新材料创制;研究染色体的序列重排,阐明染色体结构、序列变化与作物进化的关系。采用基因芯片、基因表达序列分析等方法探索作物重要农艺性状的遗传与表达规律;筛选与作物产量、抗性相关的功能标记,研究对作物骨干亲本具有重要贡献的基因组区域、等位基因和优良基因组合等快速高效检测技术。采用质谱技术和蛋白质生物信息学等研究方法,从蛋白质水平研究作物重要农艺性状(如营养元素吸收、抗病、抗逆等)候选基因的表达,并与DNA、mRNA水平上的研究结果相结合,阐明重要农艺性状的表达与调控的分子机制。
社会服务:通过建设,培养研究生充实到我国、特别是西部地区农业教育、科研和生产第一线,多数毕业生已成为所在单位的骨干,一些毕业生还成长为所在学科的带头人,为农业现代化和社会主义新农村的建设提供了强有力的智力和人才支持。作物优良新品种和高产优质高效新模式和新技术,主要作物病虫流行规律研究和无污染防治技术等技术的应用推广,取得了突出成绩,为我国、特别是西南地区的粮食安全、环境安全和健康安全提供了强大的理论与技术支撑。
获植物新品种保护公告的新材料13个,国家植物新品种保护权的作物新品种27个,获国家发明专利20项、实用型专利4项;选育水稻、小麦、玉米、大麦、大豆、油菜、药材等通过省级以上农作物新品种审定品种共63个,创新新技术和新模式8项,这些新品种和新技术为四川省的主导品种和主推技术提供了重要支撑,在四川及其相邻省市(区)累计推广1.5亿余亩,增产粮食100多亿公斤,新增社会经济效益200多亿元,为农业增效、农民增收做出了突出贡献。
标志性成果
1.“西南杂交玉米育种骨干自交系18-599和08-641”于2008年获国家技术发明二等奖
“西南杂交玉米育种骨干自交系18-599和08-641”针对西南地区玉米生态、生产条件与耕作制度特点和80年代后期该区玉米生产经历三次大的品种更替后,仍然存在选育玉米自交系基础材料起点低,常规“二环系”选育方法存在明显缺陷,抗病抗逆选择压力不够,对品质性状重视不足等问题;尤其缺少把配合力高、自身产量高、抗性强、适应性广、适应适度密植、优质专用等性状集于一体的高水平自交系和杂交种,限制了该区玉米产业的持续发展。依据轮回选择、基因型与环境互作原理和配合力育种理论,在选择高起点基础材料基础上,通过构建“育种用小群体”,提高有利基因型频率;多种方法加大生物与非生物强胁迫鉴定,提高鉴定、选择准确性与选系适应性;采用多次、多组双列杂交和变换测验系测配,品质性状表观鉴定与室内理化分析结合,选系与组合选配同步进行,同时开展转基因受体筛选与雄性不育研究,培育转基因优良受体自交系、新型细胞质雄性不育系和高蛋白、高淀粉优良杂交种,提高育种效率,实现了材料和选系方法上的创新。截至2011年底,利用18-599和08-641组配了通过省级以上审定新品种40余个,在西南玉米主产区累计推广8000余万亩,增产玉米近20亿余公斤,创社会经济效益27亿元以上。
2.“骨干亲本蜀恢527及重穗型杂交稻的选育与应用”于2009年获国家科技进步二等奖
“骨干亲本蜀恢527及重穗型杂交稻的选育与应用” 针对西南稻区“阴雨多、日照少、温差小”的生态条件和90年代初生产应用的杂交稻汕优63和D优63等已达到足够的穗容量,采用增加穗数,提高产量,必然导致叶片多、荫蔽重、光合效率低、病虫害严重等问题,通过不同穗重型品种的株叶型、光合效率和产量构成的系统研究,提出杂交稻育种应以改良株叶形态,提高单位叶面积的光合效率和单穗重为重点,走重穗型杂交稻之路。通过育种材料和方法的创新,成功育成了以蜀恢527为典型代表的系列重穗型杂交水稻骨干恢复系,是继明恢63以来我国杂交稻恢复系育种上的重大突破,组配出经国家或省级审定的三系和两系杂交稻组合40余个,至2008年,蜀恢527系列组合累计推广1.97亿亩,其中国内推广1.88亿亩,新增稻谷80.2亿公斤,新增产值120.3亿元。
3.“主要作物种用化控抗逆壮苗栽培技术体系的研究与应用”于2010获四川省科技进步一等奖
成果“主要作物种用化控抗逆壮苗栽培技术体系的研究与应用” 针对西南区及全国主要作物苗期低温冷害、渍害、高温、套作遮荫等逆境胁迫和裸播等不合理栽培措施常常导致弱苗、徒长苗、高脚苗等发生频繁,作物减产损失大的问题,提出运用新型植物生长调节剂烯效唑塑造"抗逆壮苗株型"的粮油作物增产新思路,首创小麦、水稻、玉米、油菜、大豆专用的"种用"化控技术,亩省水4-50kg、省工0.1-0.3个,大面积应用稳定增产6%-8%。揭示了"种用"烯效唑提高作物抗逆性、壮苗增产和高效安全的效果及机理,同时,揭示了化控栽培与常规生产技术的互作规律,推进增密增氮、机播机插、间套多熟等常规栽培技术革新和配套,实现了作物内部激素系统和外部环境的整合增效,建立了"双重调控"的栽培技术体系,至2010年,累计推广4.21亿亩,增社会经济效益126.8亿元。
4.“小麦重要育种目标性状基因的鉴定与利用”于2011获四川省科技进步一等奖
“小麦重要育种目标性状基因的鉴定与利用”针对小麦重要育种目标性状,在对国内外种质资源鉴定的基础上,发现并标记了YrP81、YrICA5、YrSph、YrAS2388等4个抗条锈病新基因;发现并定位了多个抗赤霉病、抗仓储害虫的QTL位点,克隆得到多条小麦抗虫α-淀粉酶抑制因子(WMAI、WDAI、WTAI等)基因编码序列,并将WDAI定位在3BS和3DS上。定位了54个农艺及产量相关性状QTL位点,成功鉴定出16个在各个组织及不同胁迫环境下表达量均相对稳定的内参基因。发现不同类型的四倍体小麦与节节麦的杂种染色体自然加倍是一个比较普遍的现象,创制了102个人工合成小麦新类型,据此设计出构建染色体区段重组DH群体的新方法,对研究小麦起源、演化、基因定位及种质创新具有重要的价值。对小麦近缘属种的种子储藏蛋白及其编码基因进行了系统的研究,克隆出14个可表达的高分子量谷蛋白亚基基因和5个不表达的Ay和By基因;开发出9个低分子量谷蛋白基因特异性标记;发现了10个编码α-醇溶蛋白的新型基因,成功开发11个6D染色体特异的SNP标记。在国内外学术刊物上发表论文106篇,其中SCI收录论文75篇;获国家授权发明专利4项;2篇博士学位论文获全国优秀博士学位论文提名。
5.“Joint linkage–linkage disequilibrium mapping is a powerful approach to detecting quantitative trait loci underlying drought tolerance in maize”在《PNAS》发表
论文“Joint linkage–linkage disequilibrium mapping is a powerful approach to detecting quantitative trait loci underlying drought tolerance in maize” 利用Illumina随机SNP芯片和基于580个耐旱候选基因开发的SNP芯片对550份玉米材料进行基因型分析,共筛选出2052个高质量、多态性的SNP标记,并组成了386个单倍型座位。以550份材料中的3个重组自交系(RIL)群体{XB (X178×B73), C5 (Ac7643×Ac7729/ TZSRW)和C6 (CML444×Malawi)}为连锁作图材料,构建了整合的遗传连锁图谱。以ASI为主要的耐旱性鉴定指标性状,分别采用连锁作图、连锁不平衡(LD)作图定位与ASI相关的QTL,并将这两类群体结合起来进行连锁-连锁不平衡的整合作图,发掘与ASI相关的SNP标记和单倍型座位,同时比较各种定位方法的优劣,改善了复杂性状QTL定位的检测效率。该论文于2009年在《Proceedings of the National Academy of Sciences USA(PNAS)》发表,该期刊2009年影响因子为9.43,2011年的影响因子为9.77。