主要農作物產量性狀重大研究計劃項目指南發布

關于發布“主要農作物產量性狀的遺傳網絡解析”重大研究計劃2014年度項目指南的通告

國科金發計〔2014〕14號

　　根據國家自然科學基金“主要農作物產量性狀的遺傳網絡解析”重大研究計劃的總體工作安排，現公布本重大研究計劃2014年度項目指南，請依托單位及申請人按要求提出項目申請。

　　國家自然科學基金委員會

　　2014年2月27日

　　附件

　　我國人口在未來20年仍將繼續增長，對糧食的需求持續增加，要在現有產量水平上實現單產水平的進一步突破，必須對主要產量構成性狀的復雜遺傳網絡進行解析，發現和利用產量相關的關鍵基因，挖掘作物產量遺傳潛力，從而提出突破產量潛力的新的育種途徑和方法。按照作物產量性狀遺傳改良的實踐，實現產量潛力的突破必須在保證粒重的同時，在株型上有新的突破，即通過改良穗部形態和分蘗性狀等，提高品種的田間種植密度和每穗粒數，進而促進光能利用率，增加作物產量。因此，株型發育和籽粒形成是當前及未來作物高產育種的關鍵性狀，而遺傳調控網絡的解析是這些性狀改良的重要基礎。

　　本重大研究計劃擬以玉米、水稻為研究對象，圍繞控制產量性狀的遺傳網絡機制的解析，綜合應用生物學、農學及信息學多學科交叉的手段，集中深入地探討(1)株型發育(分蘗、株高、莖葉夾角、穗型)和(2)籽粒形成(花/穗建成、胚胎和籽粒發育、籽粒灌漿速率)這兩個密切相關的影響作物產量性狀的重要生物學過程的遺傳及生理生化調控機理，并進一步通過分析籽粒形成和株型發育過程中不同階段生物學過程之間的互作關系，闡明影響作物產量性狀的遺傳調控網絡。在此基礎上，開展高產育種的分子設計理論研究，為我國玉米、水稻等主要農作物高產育種提供理論支撐。

　　一、科學目標

　　針對我國糧食安全的重大需求和生命科學的前沿領域，解析玉米、水稻株型發育(分蘗、株高、莖葉夾角、穗型)和籽粒形成(花/穗建成、胚胎和籽粒發育、籽粒灌漿速率)這兩個影響作物產量性狀且密切相關的重要生物學過程的分子遺傳及生理生化調控網絡，為我國主要農作物高產品種培育提供理論支撐。

　　二、核心科學問題

　　系統解析玉米、水稻重要產量性狀(株型發育和籽粒形成)的多基因遺傳調控網絡，分析并闡明影響產量性狀的主要遺傳位點和這些遺傳位點之間的基因互作調控規律，為作物高產育種的分子設計提供理論基礎。

　　三、2014年度重點資助領域和研究方向

　　(一)水稻、玉米株型發育和籽粒形成關鍵基因的生物學功能分析。

　　農作物重要產量性狀關鍵基因的功能分析是解析遺傳網絡以及開展高產分子設計育種的基礎。株型發育(分蘗、株高、莖葉夾角、穗型)和籽粒形成(花/穗建成、胚胎和籽粒發育、籽粒灌漿速率)是決定穗數、穗粒數和粒重的關鍵生物學過程，也是作物超高產育種的重要目標性狀。本研究方向將在國內外已有產量性狀相關基因/QTL研究基礎上，以株型發育和籽粒形成等重要產量性狀為主要目標，采用關聯分析和比較基因組學等方法，鑒定出玉米和水稻作物決定這些產量性狀的關鍵基因及QTL，利用正向和反向遺傳學方法并結合生物化學和細胞生物學方法對它們進行功能分析，并明確其分子調控機理和生物學功能。

　　(二)水稻、玉米株型發育、籽粒形成的遺傳調控網絡。

　　采用全基因組關聯分析等技術方法，闡明多基因位點對單一性狀作用的遺傳機制;同時，將以已克隆的花/穗發育基因和籽粒發育關鍵基因為基礎，鑒定出與這些基因在群體材料中的等位變異和基因互作的上下游基因，建立以多基因互作為目標的復雜模型和有效算法，分別建立花/穗建成的遺傳調控網絡和籽粒發育的遺傳調控網絡。采用生物學、計算生物學、統計學和信息學相結合的手段，并充分借鑒擬南芥等模式植物和主要農作物已取得的相關成果，鑒定出與這些基因互作的上下游基因，建立分蘗發生的遺傳調控網絡。將針對玉米、水稻株高發育的生物學過程，以已經鑒定出的關鍵基因為重點，解析調控株高發育的遺傳調控網絡。最終建立并完善調控花穗形成和籽粒發育、分蘗和株高控制的遺傳網絡模型。

　　(三)水稻、玉米株型發育與籽粒形成之間的遺傳互作調控網絡。

　　作物產量由株型發育和籽粒形成等多種農藝性狀綜合決定，在分別闡明株型發育和籽粒形成的多基因調控遺傳機制的基礎上，分析研究株型和籽粒兩大產量相關性狀之間存在的復雜相互作用，以闡明彼此間錯綜復雜的網絡調控機制。本研究方向將在前兩個研究方向基礎上，發展和完善模型的有效算法，采用生物信息學、基因組學、分子生物學等綜合研究手段，探討株型發育和籽粒形成這兩個重要產量性狀之間的互作關系，建立株型發育和籽粒形成間互作的遺傳網絡調控模型。

　　(四)水稻、玉米高產育種的分子設計理論。

　　利用控制籽粒形成、株型發育和育性相關QTL/基因的信息以及主要農作物產量性狀的遺傳網絡研究成果，模擬預測各種可能基因型的表現型，篩選符合作物高產育種目標的最佳基因型。根據目標基因型的遺傳構成篩選可以產生目標基因型的育種親本或染色體片段置換系，利用目標QTL/基因緊密連鎖的分子標記，模擬各種可能的雜交和選擇方案，確立最佳育種方案。同時，利用多基因聚合育種技術，將控制籽粒形成、株型發育和育性的優異等位基因/位點進行組裝，分析其遺傳及互作效應，提出并部分驗證高產育種的分子設計理論。

　　四、2014年度資助計劃

　　本重大研究計劃2014年度計劃資助經費約4500萬元，擬資助“培育項目”約18項,“重點支持項目”約9項。

　　對有較好的創新研究思路或較好的前期結果、但尚需一段時間探索研究的申請項目將以培育項目方式予以資助，資助期限為3年，平均資助強度為100萬元/項;對有較好研究基礎和積累，有明確的重要科學問題需要進一步深入系統研究的申請項目將以重點支持項目的方式予以資助，資助期限為3年，平均資助強度為300萬元/項。

　　五、申報要求及注意事項

　　(一)申請條件。

　　本重大研究計劃培育項目申請人應當具備以下條件：

　　1. 具有承擔基礎研究課題的經歷;

　　2. 具有高級專業技術職務(職稱);

　　正在博士后流動站或工作站內從事研究、正在攻讀研究生學位以及《國家自然科學基金條例》第十條第二款所列的具有博士學位或者有2名與其研究領域相同、具有高級專業技術職務(職稱)科技人員推薦的科學技術人員均不得申請。

　　(二)限項規定。

　　1. 具有高級專業技術職務(職稱)的人員，申請或參與申請本次發布的重大研究計劃項目與正在承擔(包括負責人和主要參與者)以下類型項目合計限為3項：面上項目、重點項目、重大項目、重大研究計劃項目(不包括集成項目和指導專家組調研項目)、聯合基金項目(指同一名稱聯合基金項目)、青年科學基金項目、地區科學基金項目、優秀青年科學基金項目、國家杰出青年科學基金項目(申請時不限項)、國際(地區)合作研究項目(特殊說明的除外)、科學儀器基礎研究專款項目、國家重大科研儀器設備研制專項項目、國家重大科研儀器研制項目、優秀國家重點實驗室研究專項項目，以及資助期限超過1年的委主任基金項目和科學部主任基金項目等。

　　已達到3項的，不得申請或參與申請本次發布的重大研究計劃項目。

　　處于評審階段(自然科學基金委做出資助與否決定之前)的申請，計入本限項申請規定范圍之內。

　　2. 申請人(不含參與者)同年只能申請1項重大研究計劃項目。上一年度獲得重大研究計劃項目資助的項目負責人(不包括集成項目和指導專家組調研項目)，本年度不得再申請該重大研究計劃項目。

　　(三)申請注意事項。

　　1. 申請人在填報申請書前，應當認真閱讀本項目指南，不符合項目指南的申請項目不予受理。

　　2. 本重大研究計劃2014年度只接收培育項目和重點支持項目。

　　3. 根據項目指南公布的擬資助研究方向，申請人可自行擬定項目名稱、科學目標、研究內容、技術路線和相應的研究經費等。

　　申請書的報告正文應當按照重大研究計劃正文提綱撰寫。如果申請人已經承擔與本研究計劃相關的國家其他科技計劃項目，應當在報告正文的“研究基礎”部分論述申請項目與其他相關項目的區別與聯系。

　　本重大研究計劃旨在將相關領域研究進行戰略性的方向引導和優勢整合，成為一個協調的綜合“項目群”。申請書須具有明確的關鍵科學問題，并應論述與項目指南最接近的科學問題的關系，以及對解決核心科學問題和實現項目總體目標的貢獻。

　　4. 申請書中的研究期限應填寫“2015年1月-2017年12月”， 培育項目和重點支持項目的合作研究單位不得超過2個。

　　5. 為實現重大研究計劃總體科學目標和多學科集成，獲得資助的項目負責人應承諾遵守相關數據和資料管理與共享的規定。

　　6. 本重大研究計劃采用在線撰寫申請書方式，對申請人具體要求如下：

　　(1) 申請人向依托單位索取用戶名和密碼，登錄ISIS系統，申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“培育項目”或“重點支持項目”，附注說明選擇“主要農作物產量性狀的遺傳網絡解析”，根據申請的具體研究內容選擇相應的申請代碼。以上選擇不準確或未選擇的項目申請將不予受理。

　　(2)申請人完成申請書撰寫后，在線提交電子申請書，下載并打印最終PDF版本申請書，向依托單位提交簽字后的紙質申請書原件。

　　(3)申請人應保證紙質申請書與電子版內容一致。

　　7. 本重大研究計劃申請報送日期為2014年3月31至4月4日16時。由項目材料接收工作組負責接收申請書(聯系電話：010-62328591)。

　　8. 依托單位應對本單位申請人所提交申請材料的真實性和完整性進行審核，并在規定時間內將申請材料報送自然科學基金委。具體要求如下：

　　(1)依托單位應在自然科學基金委規定的項目申請截止日(4月4日16時)前提交本單位電子申請書，并統一報送經單位簽字蓋章后的紙質申請書原件(一式一份)及要求報送的紙質附件材料。

　　(2)依托單位報送紙質申請材料時，還應包括本單位公函和申請項目清單。材料不完整不予接收。

　　(3)依托單位提交電子申請書時，應通過ISIS系統對申請書逐項確認。

　　(4)依托單位可將紙質申請書直接報送或郵寄至北京市海淀區雙清路83號國家自然科學基金委項目材料接收工作組(行政樓101房間，郵編100085)。采用郵寄方式的，請在項目申請截止日期前(以發信郵戳日期為準)以速遞方式郵寄，并在信封左下角注明“重大研究計劃項目申請材料”。請勿使用郵政包裹，以免延誤申請。

　　國家自然科學基金委員會辦公室 2014年2月28日印發