項(xiàng)目簡(jiǎn)介：    本項(xiàng)目屬農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)學(xué)科的應(yīng)用基礎(chǔ)研究領(lǐng)域

改良作物產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆性等復(fù)雜農(nóng)藝性狀，培育、推廣作物新品種是實(shí)現(xiàn)我國(guó)糧食安全的重要途徑。作物復(fù)雜農(nóng)藝性狀受多基因遺傳體系、環(huán)境、基因與基因互作、基因與環(huán)境互作等效應(yīng)控制。長(zhǎng)期以來(lái)缺乏有效分析復(fù)雜農(nóng)藝性狀的研究手段。本項(xiàng)目發(fā)展了一系列能夠分析各種復(fù)雜遺傳效應(yīng)(上位性效應(yīng)、母體效應(yīng)、種子胚/胚乳效應(yīng)、細(xì)胞質(zhì)效應(yīng)等)及其與環(huán)境互作的遺傳模型和統(tǒng)計(jì)分析方法, 并研制了計(jì)算機(jī)分析軟件，為復(fù)雜性狀遺傳研究提供了適用的分析手段。并深入開(kāi)展了多種作物復(fù)雜農(nóng)藝性狀的遺傳機(jī)理研究。主要?jiǎng)?chuàng)新性成果有：

①為探索發(fā)育數(shù)量性狀動(dòng)態(tài)遺傳規(guī)律及性狀間的遺傳決定性，發(fā)展了條件遺傳變量分析新方法。剖析了棉花、水稻等作物農(nóng)藝性狀的發(fā)育遺傳機(jī)理。

②構(gòu)建了QTL定位的解決方案（遺傳模型、統(tǒng)計(jì)方法和分析軟件），為研究數(shù)量性狀基因座的上位性及其與環(huán)境互作奠定了基礎(chǔ)。對(duì)水稻農(nóng)藝性狀QTL的上位性及其與環(huán)境互作進(jìn)行了深入剖析。

③提出了能夠分析復(fù)雜遺傳效應(yīng)及其與環(huán)境互作的雙列雜交模型及相應(yīng)的分析方法。分析了棉花、水稻、大麥等農(nóng)作物農(nóng)藝性狀的遺傳變異規(guī)律。

④建立了種子品質(zhì)性狀遺傳分析新體系，闡明了主要作物種子胚和/或胚乳、細(xì)胞質(zhì)和母體遺傳效應(yīng)等多套遺傳體系對(duì)種子品質(zhì)遺傳的重要性。

⑤確立了基于作物性狀基因型值構(gòu)建核心種質(zhì)的可行方案，為不同作物種質(zhì)資源核心種質(zhì)的構(gòu)建提供了有效的構(gòu)建方法和評(píng)價(jià)體系。

經(jīng)十五余年的系統(tǒng)研究，發(fā)表學(xué)術(shù)論文86篇(其中SCI收錄32篇)，出版專(zhuān)著一本，參編國(guó)際學(xué)術(shù)專(zhuān)著2本。發(fā)表的論文和專(zhuān)著被他引1380次，其中被SCI刊物他引383次。項(xiàng)目的研究成果已被國(guó)內(nèi)外學(xué)者大量正面引用及采用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已廣泛應(yīng)用本項(xiàng)目所發(fā)展的遺傳模型和分析方法, 在作物復(fù)雜農(nóng)藝性狀的遺傳表現(xiàn)、性狀改良、生長(zhǎng)發(fā)育、種群分類(lèi)、核心種質(zhì)構(gòu)建等方面開(kāi)展深入研究，推動(dòng)了作物遺傳育種學(xué)和數(shù)量遺傳學(xué)的學(xué)科發(fā)展。

主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：  本項(xiàng)目提出了一系列新的遺傳模型和統(tǒng)計(jì)方法，研制了分析軟件，為作物遺傳研究和育種改良提供了有效的分析手段。率先開(kāi)展了多種作物復(fù)雜農(nóng)藝性狀的遺傳研究，闡明上位性、基因與環(huán)境互作對(duì)農(nóng)藝性狀、種子品質(zhì)性狀、數(shù)量性狀基因座的重要影響。主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)歸納如下：

①在發(fā)育數(shù)量遺傳方面，提出了條件遺傳變量分析新方法，可分析生育期特定時(shí)段遺傳效應(yīng)的變異動(dòng)態(tài)，也可估算某性狀對(duì)目標(biāo)性狀遺傳效應(yīng)的貢獻(xiàn)率。發(fā)現(xiàn)當(dāng)性狀遺傳效應(yīng)啟動(dòng)表達(dá)時(shí)，可能尚不能被傳統(tǒng)方法檢測(cè)到；傳統(tǒng)方法檢測(cè)到遺傳效應(yīng)的時(shí)段，可能已不存在遺傳效應(yīng)的表達(dá)。該現(xiàn)象已被棉花、小鼠和水稻等實(shí)驗(yàn)證實(shí)。發(fā)現(xiàn)棉花成鈴數(shù)加性效應(yīng)對(duì)皮棉產(chǎn)量貢獻(xiàn)率較大，小鼠體重和尾長(zhǎng)在出生35天前的遺傳效應(yīng)相互貢獻(xiàn)率高達(dá)近50%，以后逐漸下降至20%。(作物育種學(xué)與良種繁育，A1、A2、B1、C1、C2)

②在數(shù)量性狀基因座(QTL)分析方面，提出了可估算QTL加性效應(yīng)及加×加上位性效應(yīng)，也可預(yù)測(cè)QTL與環(huán)境互作的遺傳模型及分析方法，并提出基于QTL信息預(yù)測(cè)優(yōu)良純系或組合的方法。率先對(duì)水稻農(nóng)藝性狀QTL的上位性及其與環(huán)境互作進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)存在一些QTL本身沒(méi)有加性效應(yīng)，卻參與了上位性互作，并存在一些與多個(gè)位點(diǎn)同時(shí)發(fā)生互作的公共QTL位點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)QTL加性效應(yīng)在多環(huán)境下較穩(wěn)定，上位性效應(yīng)則易受環(huán)境影響。(作物育種學(xué)與良種繁育，A3、A4、C13、C15)

③在農(nóng)藝性狀遺傳分析方面，提出了能夠分析復(fù)雜遺傳效應(yīng)及其與環(huán)境互作的雙列雜交模型，提出了遺傳效應(yīng)方差估算、效應(yīng)預(yù)測(cè)、性狀遺傳相關(guān)剖析等分析方法。提出把總遺傳率(或雜種優(yōu)勢(shì))分解為普通遺傳率(或雜種優(yōu)勢(shì))+互作遺傳率(或雜種優(yōu)勢(shì))的概念，并將上位性列為遺傳率(或雜種優(yōu)勢(shì))的組成分量。提出了雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)公式，闡明加×加上位性是雜種優(yōu)勢(shì)的重要組成部分，能在各世代穩(wěn)定傳遞。發(fā)現(xiàn)農(nóng)藝性狀普遍存在基因型×環(huán)境互作，雜交組合在不同環(huán)境中的雜種優(yōu)勢(shì)穩(wěn)定性表現(xiàn)不盡相同。(作物育種學(xué)與良種繁育，A6、B1、C24、C26、C27)

④在種子品質(zhì)性狀遺傳分析方面，提出了新的種子遺傳模型和統(tǒng)計(jì)分析方法，為定量分析種子核遺傳效應(yīng)、母體植株核遺傳效應(yīng)、細(xì)胞質(zhì)遺傳效應(yīng)，以及基因型×環(huán)境互作奠定了理論基礎(chǔ)。包括主基因和微效多基因體系的種子模型則解決了同時(shí)分析種子和母體植株主遺傳效應(yīng)、多遺傳效應(yīng)和環(huán)境互作效應(yīng)的難題。首次定量分析了多環(huán)境下種子品質(zhì)性狀的遺傳規(guī)律，明確了不同品質(zhì)性狀之間的遺傳關(guān)系以及各個(gè)遺傳體系在種子品質(zhì)性狀雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)中的重要性，為根據(jù)不同遺傳體系的遺傳特性高效改良種子品質(zhì)性狀提供了一條有效途徑。(作物育種學(xué)與良種繁育，A8、A9、B1、C48、C56、C59、C61、C62)

⑤在核心種質(zhì)構(gòu)建方面，提出了基于基因型值多次聚類(lèi)構(gòu)建核心種質(zhì)的方法、保留特殊種質(zhì)材料的核心種質(zhì)構(gòu)建方法，并提出均值差異百分率、方差差異百分率、極差符合率及變異系數(shù)變化率四個(gè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行核心種質(zhì)的評(píng)價(jià)方法。(作物種質(zhì)資源學(xué)，A10，C76)

主要完成人：  1.   朱軍

本人是本項(xiàng)目所承擔(dān)的科研項(xiàng)目的主持人，也是絕大多數(shù)發(fā)表論文的通訊作者，參與本項(xiàng)目的工作量占本人工作量的60%以上。在第1、2、3、4發(fā)現(xiàn)點(diǎn)的主要貢獻(xiàn)為：提出新的統(tǒng)計(jì)分析方法，參與相應(yīng)的遺傳實(shí)驗(yàn)。在第五發(fā)現(xiàn)點(diǎn)的主要貢獻(xiàn)為：參與發(fā)展新的統(tǒng)計(jì)分析方法

2.   石春海

本人的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)主要是關(guān)于種子品質(zhì)性狀遺傳規(guī)律以及核心種質(zhì)構(gòu)建等方面的研究，累計(jì)在國(guó)內(nèi)外雜志上發(fā)表與本項(xiàng)目有關(guān)的論文27篇。參與本項(xiàng)目的工作量占本人工作量的70%以上。主要?jiǎng)?chuàng)造性貢獻(xiàn)為：在第一發(fā)現(xiàn)點(diǎn)，開(kāi)展水稻稻米品質(zhì)性狀發(fā)育遺傳研究；在第二發(fā)現(xiàn)點(diǎn)，開(kāi)展水稻植株農(nóng)藝性狀與稻米碾磨品質(zhì)的遺傳相關(guān)性研究；在第三發(fā)現(xiàn)點(diǎn)，開(kāi)展水稻稻米、油菜籽品質(zhì)性狀遺傳規(guī)律和雜種優(yōu)勢(shì)研究。在第四發(fā)現(xiàn)點(diǎn)，開(kāi)展水稻核心種質(zhì)的研究。

3.   胡晉

對(duì)推薦書(shū)《主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)》欄目中所列第5發(fā)現(xiàn)點(diǎn)做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，本人在該項(xiàng)研究中的工作量占本人工作量的60%。提出應(yīng)用基因型值多次聚類(lèi)構(gòu)建作物種質(zhì)資源核心種質(zhì)的方法和保留特殊種質(zhì)材料的核心種質(zhì)構(gòu)建方法，提出均值差異百分率、方差差異百分率、極差符合率及變異系數(shù)變化率四個(gè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行核心種質(zhì)的評(píng)價(jià)。

4.   徐海明

本人主要參與第五個(gè)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)中種質(zhì)資源試驗(yàn)資料的統(tǒng)計(jì)分析方法、核心種質(zhì)構(gòu)建方法等研究，參與本項(xiàng)目的工作量占本人工作量的60%以上。在第五發(fā)現(xiàn)點(diǎn)貢獻(xiàn)為：提出了種質(zhì)資源核心種質(zhì)材料的變異度取樣方法; 編寫(xiě)了預(yù)測(cè)個(gè)體性狀基因型值的混合線(xiàn)性模型統(tǒng)計(jì)分析程序；研制開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)分析軟件。

5.   楊劍

本人參與本項(xiàng)目的工作量占本人工作量的60%以上。在第二個(gè)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)方面，提出了基于QTL效應(yīng)預(yù)測(cè)群體最優(yōu)基因型的方法，并編寫(xiě)了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件QTLNetwork。

10篇代表性論文：  1.   Analysis of conditional effects and variance components in developmental genetics/ Genetics

2.   Molecular dissection of developmental behavior of plant height in rice (Oryza sativa L.)/ Genetics

3.   Mapping QTLs with epistatic effects and QTL ′ environment interactions by mixed linear model approaches/Theoretical and Applied Genetics

4.   Methods for predicting superior genotypes under multiple environments based on QTL effects/ Theoretical and Applied Genetics

5.   Analysis of genetic effects of major genes and polygenes on quantitative traits: I. Genetic model for diploid plants and animals

6.   An approach for predicting heterosis based on an additive, dominance and additive ′ additive model with environment interaction / Heredity

7.   作物雜種后代基因型值和雜種優(yōu)勢(shì)的預(yù)測(cè)方法 / 生物數(shù)學(xué)學(xué)報(bào)

8.   Genetic and heterosis analysis for cooking quality traits of indica rice in different environments / Theoretical and Applied Genetics

9.   Analysis of genetic effects of major genes and polygenes on quantitative traits: II. Genetic model for seed traits of crops / Theoretical and Applied Genetics

10.  Methods of constructing core collections by stepwise clustering with three sampling strategies based on genotypic values of crops / Theoretical and Applied Genetics