项目名称 玉米重要营养品质优良基因发掘与分子育种应用 推荐单位 教育部
推荐单位意见：
我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关栏目均符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求。
该项目首次发现了控制玉米维生素E含量主效QTL的基因ZmVTE4，开发了提高维生素E含量的功能标记，筛选出高维生素E的甜玉米新品种5个。首次克隆了控制维生素A原的crtRB1优良等位基因，开发了6个功能标记，创制了维生素A原含量提高了37.7%以上的新材料。首次提出“优良等位基因累加是人工选择高油玉米的成因”的学术观点。发现了74个影响总油份和脂肪酸组分及比例的基因，验证了LACS等五个基因的功能，开发了相应功能标记。该项目发表原创性论文37篇，包括SCI收录论文32篇，其中Nature Genetics 期刊论文2篇，总引用次数813，其中他引610次。获得发明专利4项，获得品种权1项，培育了9个营养品质优良的玉米新品种和1个新品系。 根据教育部科技发展中心组织的科技成果鉴定意见：该项目成果将基础研究、技术发明与育种实践紧密
结合，总体上达到国际领先水平。根据中国农学会组织的成果评价：该成果思路新颖、体系完整、创新性强，社会经济效益显著。
本项目开发的分子标记已经在国内外育种单位应用，培育的甜玉米新品种2012至2015年累计推广354.14万亩，农民累计新增产值28.33亿元，企业累计新增利润4424.4万元，社会经济效益显著。
对照国家科学技术发明奖授奖条件，推荐该项目申报2016年度国家技术发明奖二等奖。
项目简介：
玉米是我国最重要的农作物之一。玉米籽粒维生素A原、维生素E和油份是对人类健康和动物生长发育有益的重要品质性状。本项目利用先进的基因组学技术，克隆控制玉米营养品质性状的QTL/基因，阐明这些基因的遗传机理，开发功能标记，并应用于分子育种。本项目历时14年，获得如下主要发明及科技贡献：
发明点1：首次发现了控制玉米维生素E含量主效QTL的基因ZmVTE4，挖掘了该基因的优良等位基因。开发了InDel7和InDel118两个可以显著提高维生素E含量的功能标记。利用开发的功能分子标记鉴定ZmVTE4最优单倍型，筛选出高维生素E的甜玉米新品种5个（中农大甜419、粤甜9号、粤甜13号、粤甜16号和粤甜22号），以及一系列高维生素E的新材料。五个新品种维生素E总含量（干基）平均比对照提高70.43%。
发明点2：克隆了控制玉米维生素A原含量的基因-crtRB1。首次发现crtRB1的优良等位基因在热带及亚热带和温带玉米材料中分布频率明显不同的遗传规律，提出了利用温带玉米优良等位基因改良热带玉米维生素A原含量的新思路。开发了InDel1等6个控制维生素A原含量的功能标记，创制了籽粒维生素A原含量提高了37.7%以上的新材料，国际玉米小麦研究中心等国内外单位应用该成果选育的品种已经得到推广应用。
发明点3：首次在基因组水平上提出“优良等位基因累加是人工选择高油玉米的成因”的学术观点。图位克隆了降低玉米籽粒软脂酸含量的主效QTL-qPal9和提高总含油量的主效QTL-qHO1，并阐明其遗传机制。全基因组关联分析发现72个影响总油份和脂肪酸组分及比例的基因，验证了COPII、ACP、LACS、GAPT 、TAGL等五个基因的功能，开发了相应功能标记，获得了4项发明专利；利用挖掘的优良等位基因的功能标记，选育了含油量8.8％左右的新品种 “农大5580”。针对一个主效高油基因，利用功能分子标记辅助回交，将我国推广面积最大的杂交种“郑单958”籽粒含油量提高了26.5%，并开始示范推广。
本项目共获得授权的优良等位基因发明专利4项；培育通过审定的玉米新品种9个、新组合1个；获得品种权1项，申请品种权1项。在国内外学术期刊发表原创性论文37篇，其中SCI收录论文31篇。2010和2013年分别在自然遗传学发表论文各一篇，在国内外引起广泛反响。论文总影响因子达到136，总引用次数813，其中他引610次。开发的功能标记和研制的新材料已发放到国内外多家研究单位用于分子
育种，取得显著成效，得到国内外同行的高度认可。
本项目培育的优质甜玉米新品种2012至2015在全国累计推广354.14万亩，占全国甜玉米种植面积的21.54%，农民累计新增产值28.33亿元，企业累计新增利润4244.4万元。本项目将基础研究、技术发明与育种实践紧密结合，丰富和发展了玉米遗传育种的理论与方法，具有重要科学意义与应用价值。
客观评价：
1.教育部科技发展中心于2013年6月28日召开了本项目的科技成果鉴定会。中国农业科学院范云六院士、四川农业大学荣廷昭院士等7位专家一致认为：“该项目成果将基础研究、技术发明与育种实践紧密结合，总体上达到国际领先水平”。本项目获得2014年教育部高等学校技术发明一等奖。
2．中国农学会于2013年12月15日组织由陈温福院士领衔的7位评价专家对本项目进行了评价。专家一致认为：“该成果思路新颖、体系完整、创新性强，社会经济效益显著。”
3．文献查新报告在国内外学术期刊发表研究论文37篇，包括SCI论文31篇。2010和2013年在国际顶级学术期刊Nature Genetics发表论文2篇。发表论文的总影响因子达到136.0，总引用次数813，其中他引610次。
4. 中国科学院文献情报中心科技查新报告：1）发现了74个基因与籽粒含油量和脂肪酸组分显著相关。
2）针对玉米油份合成和累积的关键基因进行克隆和功能验证，未见其它相同文献报道。3）针对玉米类胡萝卜素代谢途径中的关键基因β-胡萝卜素羟化酶1基因的克隆和功能验证，在国内外未见早于该查新委托方的报道。4）利用DGAT1-2等6个玉米油份合成和累积关键基因的功能标记，育成油份含量8.8%的中农大5580，在国内未见报道。5）利用DGAT1-2的功能标记改良郑单958获得新组合—郑单958qHO6，籽粒油份含量达到4.96%，在国内未见相同的报道。6）利用ZmVTE4的功能标记选育出中农大甜419等5个高维生素E含量的新品种，在国内未见报道。
5．经农业部谷物品质监督检测测试中心测定：郑单958-HO6籽粒含油量
4.96%、对照为3.92%；中农大甜419籽粒总糖含量34.38%，达到部颁甜玉米标准。经北京中关村上地生物科技发展有限公司测定：中农大419、粤甜9号等五个新品种籽粒维生素E总含量显著高于对照。
6.云南农科院番兴明研究员的团队利用本项目开发的高维生素A原功能标记和材料培育了高维生素A原的新组合。2011年在云南进行了新组合田间示范。HaverstPlus 项目主任Bouis博士等66位国内外科学家来到现场观摩，并给予高度评价。
7．维生素A原关键基因crtRB1克隆和应用引起国际社会普遍关注。玉米界两位知名科学家Hoekenga和Brown博士专门撰文在MaizeGDB予以推荐；生物强化计划主席Boui指出该成果可加速培育更多高维
生素A 原玉米新品种的进程；美国农业部网站指出该成果可解决发展中国家维生素A原的缺乏的问题。
8. 本项目发表的关于类胡萝卜素QTL定位的文章被中国科学技术信息研究所评选为2008年度中国最具影响力的100篇国际学术论文。
9.在Nature Genetics发表了本项目关于玉米油份积累遗传学机理文章后，中国科学院、科学网等国内单位均予报道，认为该成果是国内在玉米基础研究方面的重要突破。中国科学院崔晓峰等撰文把该成果评选为2008年至2013年五年期间中国植物生物学领域的重要研究进展之一。
推广应用情况：
本项目共培育了9个优质玉米新品种和一个新组合，其中优质甜玉米新品种2013-2015年在全国主要甜玉米产区累计推广面积354.14万亩，占全国甜玉米种植面积的21.54%，按种植平均每亩增加收入800元计算，农民累计新增效益28.33亿元。
广州番隅绿科技，武汉隆福康公司，北京燕禾金中心，甘肃中美国玉公司和广东金作农业公司以项目培育的新品种作为核心技术，形成从种子生产、种植、采收、运输、到销售的产业化开发模式，新增了就业岗位。2013-2015年，四家企业新增经济效益4424.4万元。甘肃中美国玉水果玉米科技开发有限公司是开发本项目甜玉米品种的大学生创业公司。该公司开发本项目的品种，近三年新增销售额280万元，新增利润118.4万元。
利用已开发的crtRB1基因的3个功能标记和另外一个关健酶基因LCYE的3个功能标记，合成了集合LCYE和crtRB1最优良等位基因的中间育种材料，分别发放到云南农科院、华南农业大学等国内研究机构进行高维生素A原玉米新品种的培育。其他国际研究机构，如CIMMYT、加拿大圭尔夫大学也已经使用本项目开发的功能标记，并取得显著进展。
主要知识产权证明目录：
1、论文，Genome-wide association studies identified three independent
polymorphisms associated with α-tocopherolcontent in maize kernels，发表时间2012，7e 36807, 发表期刊PloS ONE，中国农业大学，严建兵，李建生等。
2、植物新品种权，粤甜13号，授权号CNA20050785.0，授权时间2009-05-01，
证书编号第20092134号，广东省农科院院作物研究所，胡建广，李余良，刘建华等。
3、品种，中农大甜419，审定时间：2008年北京市审定；审定号：京审玉2008013，
中国农业大学，李建生，张义荣等。
4、品种，粤甜16号，审定时间：2008年广东省审定，审定号：粤审玉2008015；
2010年国家审定；审定号：国审玉2010022，选育人：广东省农科院院作物研究所，胡建广，李余良，刘建华等。
5、论文，Rare genetic variation at zea mays crtRB1increases β-carotene
in maize grain，发表时间2010，42：322-327，发表期刊Nature Genetics，中国农业大学，严建兵，杨小红，李建生等。
6、论文，Using molecular markers to identify two major loci controlling
carotenoid contents in maize grain.发表时间2008，116: 223–234, 发表期刊Theoretical and Applied Genetics，中国农业大学，李建生，杨小红等。
7、论文，Genome-wide association study dissects the genetic architecture of oil
biosynthesis in maize kernels.发表时间2013，45：43-50，发表期刊Nature Genetics，中国农业大学，严建兵，李建生，王国英，杨小红等。
8、论文，Transferring a major QTL for oil content usingmarker-assisted
backcrossing into an elite hybrid to increasethe oil content in maize，发表时间2014，34:739–748, 发表期刊Molecular Breeding，中国农业大学，李建生，杨小红等。
9、专利，参与软脂酸合成的蛋白、基因和功能片段以及它们的应用，专利号
ZL2010102856.X，授权时间：2010-09-16，证书号第1011316号，发明人：中国农业大学，李建生，严建兵，李林等。
10.专利，一种玉米油粉含量相关的LACS基因位点及其应用，专利号
201210444682.6，发明人：华中农业大学，严建兵等；中国农业大学，李建生，杨小红等。
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