四川省提名国家科学技术奖励项目

四川省提名2018年国家科学技术奖励项目科技进步奖序号

4项目名称：小麦族种质资源发掘与创新利用提名意见：项目组所在的四川农业大学小麦研究所，是四川省人民政府 1984年批准建立的正处级专业研究机构，前期专注于小麦自身资源利用及近缘种质资源系统考察、收集、保存、评价，首任所长颜济教授曾主持获得 1990年国家技术发明一等奖和2000年国家自然科学二等奖。2001年以来，在国家自然科学基金（27项）、973（3项）、863（4项）等国家和省部级共计78项科研项目资助下，项目组传承资源研究优势特色，重点围绕小麦族资源发掘创新存在的问题系统攻关，获得了突出创新成果。完善了小麦族种质资源库，实现了小麦族植物标本数字化，为资源的共享利用奠定了重要基础；发掘出丰富多样的小麦族基因资源；创新外源遗传操作方法，创制了具有外源物质的大批育种“桥梁”材料；创立了“三次连续杂交、小群体渐进选择”高效育种技术体系，解决了重头利用供体物种扩充品种遗传多样性的育种技术难题，为外源渗入育种提供了新范例。该成果先后获得四川省科技进步奖一等奖3项、二等奖1项。已在17个国家的学术期刊上发表论文501篇，其中SCI收录282篇；论文被他引1597次，其中SCI他引988次、国际专著引用57次。该项成果丰富了小麦种质资源和遗传育种基础理论，为优异资源持续开发利用奠定了重要基础，已在国内外产生了重要影响。成果创新性突出、技术难度大，总体达到国际同类先进水平、部分领域居国际领先水平。该成果符合国家科学技术进步奖社会公益类项目的授奖条件。提名该项目为国家科技进步奖二等奖。项目简介优异资源利用是育种取得新突破的重要手段。小麦族属种繁多、生境多样，为麦类作物育种提供了非常丰富的基因源，但对其有效发掘利用存在诸多难题。小麦优异资源创新需要的周期长、难度大、风险大，往往失败居多，且知识产权保护难，因此公益性、基础性特征突出。2001年以来，项目组在国家自然科学基金（27项）、973（3项）、863（4项）等国家和省部级78项课题资助下，重点围绕小麦族资源发掘与创新存在的问题，进行系统研究：①理清了小麦族属种间关系，完善了种质资源库，为利用小麦族属种资源奠定了重要基础。建立和完善小麦族30属395余种10700份的种质资源库，完成了小麦族植物标本数字化，为资源鉴别和共享利用提供了基础；猬草属和偃麦草属是无效属，澄清了它们的科学本质；理清了广义披碱草属谱系关系；发现具StYHW染色体组组成的新物种1个，发表新组合13个；提出了小麦族物种分化及多样性形成式样，揭示了多年生多倍体的染色体组起源与分化特征。②系统揭示了我国小麦地方品种的遗传特征，发掘出丰富多样的麦类基因资源，为分子育种平台构建提供了理论、方法和材料。对我国10个生态区小麦地方品种的系统研究，揭示了传播和驯化过程对基因型和表型多样性塑造的影响，为小麦全基因组选择育种提供了理论依据。对40余种染色体组组成的64个物种（亚种）资源系统鉴定，发掘控制籽粒品质的新等位基因474、特异标记29个；利用特异资源构建的19个遗传群体，对21个性状系统检测，标记定位了184个QTL位点，为向育种家提供性状突出、目标基因明确的优异基因源奠定了基础；③创新外源染色体（组）操作方法，创制了具有外源遗传物质的大批“桥梁”育种材料。率先发现控制远缘杂种染色体组自动加倍基因QTug.sau-3B，发现新双二倍体远缘杂种染色体组的差异化传递现象。创制了具有不同染色体组的新双二倍体材料374份及一批附加系、代换系、易位系，为拓宽小麦遗传基础提供了“桥梁”；④利用新资源培育的优良新品种提升了产量潜力，创立的外源基因渗入技术体系提高了育种效率。利用具有黑麦血缘优异资源，选育出高产抗病新品种5个，其中国审品种川农16曾创造了四川小麦区试高产记录，已用作高产育种亲本。创立了“三次连续杂交、小群体渐进选择”高效育种技术体系，选育出性状突出、外源基因来源清晰的高产新品种 1个，解决了重头利用供体物种基因组、扩充品种遗传基础的育种技术难题。本成果丰富了小麦种质资源和遗传育种基础理论，为资源持续开发利用奠定了重要基础，在国内外产生了重要影响。先后获四川省科技进步奖一等奖3项、二等奖1项。在美国、英国、德国和中国等17个国家的学术期刊上发表论文501篇，其中SCI收录282篇、CSCD收录196篇，撰写外源操作育种国际专著章节2个，获国家发明专利14项。论文被他引1597次，其中SCI他引988次、国际专著引用57次、CSCD他引552次。与11个国家38位科学家合作，联合发表SCI论文93篇。选育6个小麦品种，其中川农16、蜀麦969等在省级试验中表现领先的产量潜力。鉴定和创制的4783多份（次）材料已被中国科学院、中国农业科学院、中国农业大学等15家主要应用单位广泛利用，为推动我国小麦遗传育种事业发挥了重要作用。培养毕业博士92人，其中2篇论文获全国优秀博士学位论文、3篇论文获提名。客观评价（一）成果鉴定专家的评价意见本项目成果先后获得四川省科技进步一等奖3项、二等奖1项。①2016年5月3日，以中国工程院程顺和院士等组成的专家组对“小麦近缘资源发掘及种质创新与利用”成果鉴定认为：该成果在基础理论和实际应用方面均取得了创新性成果，总体达到国际同类先进水平， 在染色体自动加倍基因QTug.sau-3B的发现及其在外源基因转移中的研究利用方面居国际领先水平 ”。该成果获得2016年四川省科技进步奖一等奖（完成人：刘登才，魏育明，伍碧华，兰秀锦，张连全，代寿芬，王际睿，陈国跃，江千涛，刘亚西）【其他附件

6和10】。②

2013

年

4月

14日，以中国科学院洪德元院士等组成的专家组对

“小麦族Ns染色体组植物的分类、系统发育与资源创新”鉴定认为：该成果取得突出的创新性成果总体达到国际同类先进水平，在猬草属和赖草属物种生物学、系统发育与进化研究方面居国际领先水平。该成果获得

2013

年四川省科技进步奖二等奖（完成人：周永红，杨瑞武，张海琴，凡星，康厚扬，沙莉娜，王益）

【其他附件7和

10】。③2011年4月20日，以中国工程院程顺和院士等组成的专家组对 “小麦重要育种目标性状基因的鉴定与利用 ”成果鉴定认为：该成果总体达到国际同类先进水平，在利用四倍体小麦未减数配子基因创制六倍体小麦染色体区段重组DH群体的研究方面居国际领先水平。该成果获得2011年四川省科技进步奖一等奖（完成人：郑有良，刘登才，魏育明，张连全，王际睿，颜泽洪，陈国跃，代寿芬，江千涛）【其他附件8和10】。2006年3月，北京大学、复旦大学、四川大学、中科院成都生物所、四川省农科院的6位同行专家，采用函审鉴定形式，对“麦类基因资源发掘与利用研究”鉴定认为：该项成果具有很强的历史传承和系统性，特色明显，深入地开展了小麦族系统与进化、特异基因资源发掘与育种利用研究，不管是在麦类基因资源的基础理论，还是在实际应用方面都取得了突出的创新性成果。该成果获得 2006年四川省科技进步一等奖（完成人：郑有良，周永红，刘登才，魏育明，兰秀锦，颜泽洪，杨瑞武，伍碧华，侯永翠）【其他附件 9和10】。（二）论文发表及同行引用评价情况根据中国科学院成都科技查新咨询中心出具的论文检索报告 【其他附件11】：①发表论文501篇，其中SCI收录282篇、CSCD收录196篇；②发表的论文他引1597次，其中SCI他引988次、CSCD他引552次。除了被本专业核心杂志广泛引用，还被包括《Science》、《PlantCell》、《PNAS》等多个高引期刊引用【其他附件 12】；③ 论文被国际专著广泛引用，被 20部专著他引 57篇次，其中Springer出版的《WildCropRelatives:GenomicandBreedingResources-Cereals》和AlienIntrogressioninWheat:Cytogenetics,MolecularBiology,andGenomics》分别引用了15和9篇次【其他附件13】。同行对相关工作给予高度评价。例如，发表在《BMCEvolutionaryBiology》上的工作被作为《植物学报》主编评述“2009年中国植物科学若干领域重要研究进展”的内容：“.....四川农业大学周永红研究组以单拷贝基因（Acc1）为研究对象对该属植物的起源和演化问题进行了深入探讨。赖草属植物为异源多倍体，并与新麦草属、冰草属和旱麦草属植物亲缘关系密切；新麦草是赖草属植物 Ns型基因组的贡献者,而Xm型基因组则可能来源于冰草属和旱麦草属植物的共同祖先；赖草属植物可能在 1200–1100万年前起源于亚欧大陆；北美的赖草属植物可能是通过白令陆桥迁移过去的；亚欧大陆的赖草属植物在距今430–370万年和210–170万年分别发生了 1次适应性辐射，而且适应性辐射的形成可能与青藏高原的隆起以及随后发生的气候变迁有关 ”（《植物学报》，2010年45卷3期292页）。（三）管理部门及同行对新品种的评价川农

16是获得

2002年国家“十五”农作物首批后补助

8个小麦新品种之一，列入国家重点推广计划，2005年获国家农业科技成果转化资金项目资助，曾用作长江上游小麦区试对照。蜀麦969于2014年获国家农业科技成果转化资金资助，2015年开始被列为四川省主导品种。2013年和2014年连续两年在国家产业技术体系岗位专家汤永禄博士（手机负责的四川江油高产创建的实打验收测产，亩产均超 650公斤，表明产量潜力高。我国著名小麦分子遗传学家贾继增研究员评述认为“利用人工合成小麦为亲本率先培育大面积推广的小麦品种，在区试中较对照增产 10%以上，这在多年来的小麦区试中是极为罕见的 ”（《中国农业科学》，2015年48卷17期3324页）。（四）国际同行对项目组总体工作的肯定项目组发表的学术论文被广泛引用、研究结果得到国际同行专家的认可，国际交流合作进一步加强。据不完全统计，2010年以来，包括美国、澳大利亚和加拿大科学院院士在内的11个国家59人次来项目组学术交流，进一步拓展了联合科研领域与人才培养。国际小麦族学术会议每4年召开一次，在国际上有重要影响。项目组所在的小麦研究所在2009年日本京都大学举行的第六届会议上，通过竞争投票表决获得承办权，2013年成功承办了第七届会议，并在 SCI杂志《JournalofSystematicsandEvolution》出版了会议专辑“Systematics,evolutionandbreedingofthewheatTribe”(2014年第52卷第6期)。国际组委会主席 MaryE.Barkworth（2009-2013年）和RolandvonBothmer（2005-2009年）在该专辑发表评述，高度评价了本次会议“In2013,theTriticeaeInstituteofSichuanAgriculturalUniversityinChinaverysuccessfullyhostedthe7thInternationalTriticeaeSymposium（译文：四川农业”大学小麦所非常成功地承办了第七届国际小麦族学术会议）。在2016年澳大利亚第13届国际谷物穗发芽会上，项目组关于小麦穗发芽抗性基因发掘及育种应用进展引起广泛关注，小麦研究所并获得了

2019年第

14届国际谷物穗发芽会的承办权。该会是一个历史悠久的国际会议，从

1975年开始，已先后在英国、瑞典、丹麦、德国、澳大利亚、美国、阿根廷、西班牙、日本等国举行。此外，受国际同行邀请合作出版专著。例如，受邀在

SpringerNewYork

出版的专著“AlienGeneTransferinCropPlants”撰写了远缘杂交方面的章节（中 Distanthybridization:atoolforinterspecificmanipulationofchromosomes.Volume1.2014，25-42）；受请在CRCPress/Taylor&FrancisGroup出版的专著“Polyploidyandinterspecifichybridizationincropimprovement中负责撰写小”麦多倍化及远缘杂交育种方面的章节（Allopolyploidyandinterspecifichybridizationforwheatimprovement.2016，p27-52）。推广应用情况根据我国《农作物种质资源管理办法》（2003年，第五条），农作物种质资源工作属于公益性事业，本项目发掘的资源广泛服务于我国研究人员的科学研究工作。仅根据15家单位对本项目鉴定和创新材料的应用情况进行统计：自2001年以来，有4783份材料无偿提供给国内同行，应用于基础研究、新品种选育等。例如：①新品种选育：四川省农科院作物所利用高成穗品种川农16选育了4个高产新品种，利用蜀麦969早熟姊妹系L239-248-5选育了早熟性状突出的新品种；云南农业大学利用高产多抗、寡分蘖大穗资源及人工合成新小麦的育种群体，选育的滇麦6号已推荐审定、滇麦7号（区试增产11.9%，居第一）进入生产试验；中科院西北高原生物所利用人工合成新小麦高效育种技术体系建立的群体，证明了合成小麦在春麦区高产育种中也有重要价值。此外，本项目组利用发掘的新资源后续利用，培育了蜀麦126、蜀麦133、蜀麦137、蜀麦921等后续品种，产量和条锈病抗性突出。②新基因发掘和新材料创制：利用特异近缘物种材料，西华师范大学发现、命名定位了矮秆新基因Rht22；西北农林科技大学发掘出抗白粉病新基因PmAS846；电子科技大学创制出小麦 -偃麦草抗病代换系等。③ 基础研究：中国农业科学院利用染色体自动加倍创制的人工合成新小麦及其供体亲本，揭示了新六倍体生长优势形成的分子基础，发表的论文（PlantCell2014,26:1878）被该杂志作为亮点工作介绍，成为高被引论文（ESI-HCP）；中国农业大学用合成小麦研究基因表达、倍性及根毛关系（NewPhyto2016,209:721）；中国科学院发育遗传所用于多倍化研究（PlantCell2014,26:4311）、标记开发（MolEcolResour2017,17,1318）；复旦大学用于物种系统发育研究（NewPhyto2006,170:411）。④小麦族标本数字化平台：建立的网址（/her/SAUT）仅2016年网站标本点击率达23365次，日均65次。主要知识产权证明目录知识产权类别发明专利发明专利发明专利发明专利发明专利农作物品种农作物品种发明专利发明专利

知识产权具体名称检测小麦籽粒α-Amy3基因表达量的引物及其应用小麦未减数配子基因的分子标记及其应用一种快速有效鉴定偃麦草属Ee基因组的方法与小麦抗条锈病基因相连锁的分子标记、其获得方法及应用一种广泛胁迫蛋白家族基因特异分子标记的开发及应用川农16号蜀麦969一种产生未减数配子的小麦基因型的简便筛选方法稳定表达 6个HMW-GS的普通小麦培育方法

国家（地区）中国中国中国中国中国中国中国中国中国

授权号201310359300.4201210293612.5201310640042.7201210407964.9200910059477.6国审麦2003023川审麦2013009200710048217.X201310022735.X

授权日期2015年8月日2014年8月日2015年3月日2015年4月日2012年2月日2003年11月6日2014年1月日2010年12月8日2014年4月日

证书权利人编号1743 四川农业大学1461 四川农业大学1612 四川农业大学1640 四川农业大学9086 四川农业大学2003四川农-179业大学四川农业大学7073 四川农业大学1374 四川农业大学

发明人发明专利有效状态郑有良，刘亚西，王际睿，杨剑，有效专利江千涛，蒲至恩，陈国跃，魏育明刘登才，张连全，郝明，罗江陶，有效专利郑有良，袁中伟，颜泽洪，代寿芬周永红，沙莉娜，凡星，张海琴，有效专利康厚扬，王益，崔忠刚郑有良，陈国跃，陈时盛，魏育明，有效专利刘亚西，蒲至恩，邓梅魏育明，李伟滔，周练，祁鹏飞，有效专利郑有良郑有良，兰秀锦，魏育明，刘登才，其他有效周永红，颜泽洪，知识产权颜济，杨俊良，侯永翠，王志容刘登才，郑有良，兰秀锦，代寿芬，张连全，魏育明，其他有效袁中伟，颜泽洪，知识产权伍碧华，彭远英，陈国跃，刘亚西刘登才，张连全，有效专利颜泽洪，郑有良伍碧华，王真真，胡喜贵，胡继良，有效专利郭孝辉，王栋，小麦抗穗发芽QTL2016发明位点QPhs.sicau-3B.120141002178四川农年8月专利中国49031.6098业大学的分子标记M3B-1a17日和M3B-2a及其应用

郑有良，刘登才，蒲至恩，陈国跃，代寿芬王际睿，刘亚西，刘宇娇，毛双双，江千涛，蒲至恩，有效专利陈国跃，魏育明，郑有良主要完成人情况表姓名 郑有良 排名 1 行政职务 校长 技术职称 教授工作单位 四川农业大学 完成单位 四川农业大学对本项目技术创造性贡献：项目组组长，负责项目的科学规划、总体设计、管理及组织实施。在《主要科技创新》创新点一、二、三和四部分做出了创造性贡献。核心知识产权序号 1、4和5的第一完成人；2006年和2011年四川省科学技术进步奖一等奖第一完成人；其他附件 3学术论文目录中，作为通讯作者发表的 SCI收录论文共计 98篇。姓名 周永红