1.项目名称热带亚热带玉米骨干亲本创制及杂种优势利用

1. 项目名称：热带亚热带玉米骨干亲本创制及杂种优势利用2. 提名者及提名意见提名者：云南省。

提名意见：同意提名国家科学技术进步奖二等奖。

3. 项目简介：本项目针对种质遗传基础狭窄是玉米育种和生产面临的首要限制因素，是决定玉米品质改良和抗性增强的两大关键科学问题，系统开展热带亚热带玉米骨干亲本创制及杂种优势利用研究，在热带亚热带玉米骨干亲本的杂种优势研究方面取得了重大成效，在玉米抗病分子育种关键技术和优质蛋白玉米籽粒硬度的遗传机制方面取得了重大进展。

（1）创新性提出“三角形”杂种优势利用模式并应用于育种实践，显著提高了玉米育种效率。

基于Suwan1杂种优势的遗传学研究，提出了Suwan1种质是西南玉米遗传改良的重要育种材料，也是温带玉米改良的重要种质资源；阐明了双亲与杂交后代基因表达相同以及来自两个亲本的目标基因互补是产量稳定性的主要原因。

系统研究Suwan1杂种优势群的生理学基础，明确了蛋白含量和光合作用关键酶是Suwan1杂种优势群明显不同于瑞德（Reid）群和非Reid群的重要生理学指标。

“三角形”杂种优势的遗传机理研究，为玉米高产育种奠定了基础。

（2）在热带玉米群体中，首次精细定位到两个稳定遗传的主效QTL位点，QTL-qRgls1能够提高玉米灰斑病抗性19.7-61.3%，而玉米灰斑病抗性主效QTL-qRgls2是玉米在四倍体到二倍体的进化过程中基因重组的结果，阐明了玉米灰斑病抗性遗传基础；建立了玉米灰斑病分子育种技术体系，将温带感病亲本转变为抗病亲本，且保持杂种优势不变，在热带亚热带玉米骨干亲本的抗性育种方面取得创新性成果。

本项目成功将分子育种技术与抗病品种选育相结合，对玉米抗病育种具有重要指导意义。

（3）首次定位了27-kD γ-醇溶蛋白的调控因子qγ27，发现27-kD γ-醇溶蛋白基因在人工选择中发生的拷贝数变异与优质蛋白玉米胚乳的质地相关，通过解析27-kD γ-醇溶蛋白调控因子qγ27的功能，揭示了优质蛋白玉米籽粒硬度的遗传调控机制，在热带亚热带优质蛋白玉米的品质改良方面取得重要进展。

（4）建立了高赖氨酸和高维A多基因聚合体系，将玉米中维生素A的合成理论应用于玉米育种中，实现了优质蛋白和高维A两个性状的同时改良，在应用研究方面取得实质性创新；育成品种的维A含量超过国际生物强化（HarvestPlus）项目的目标，在高维A育种方面取得重要进展。

（5）向国内外发放12831份优异的热带亚热带玉米育种资源，创制了37份玉米骨干亲本，有助于解决我国玉米种质基础狭窄的关键问题。

育成审定品种35个，这些品种创下了一系列高海拔地区全国玉米高产纪录，有4个品种通过老挝农业部审定。

新品种累计推广应用3374万亩，新增销售额18.8亿元，社会和经济效益显著。

发表论文34篇，其中在作物科学顶级刊物Crop Science、Agronomy Journal、PNAS 等发表原创性SCI论文17篇。

获国家发明专利与植物新品种权等21项。

获云南省科技进步特等奖1项、一等奖2项，国家“友谊奖”1项。

4. 客观评价1、经农业部科技查新定点单位四川省科学技术信息研究所检索查新，本项目有多处重大创新（见附件）：（1）国内外未见提出“三角形”杂种优势群模式，即Suwan×Reid（瑞德）、Suwan ×Non Reid（非瑞德）、Reid×Non Reid的文献报道；（2）国内外未见提出蛋白含量、PEPC酶和RuBPC酶是造成Suwan 1杂种优势群不同于Reid和非Reid群的重要原因的文献报道；（3）国内外未见在我国温带骨干玉米自交系如郑58、掖107、丹340、昌7-2等中导入Suwan1热带玉米种质，提出在亚热带和温带地区热带种质的最佳导入比例在6.25-12.5%之间的文献报道；（4）国内外未见根据配合力分析，提出用Suwan1杂种优势群的玉米自交系作为测验种，能鉴定更多的高产杂交种的文献报道；（5）国内外未见基于Suwan1杂种优势的遗传学基础研究，提出Suwan1不仅是西南主推玉米品种产量性状改良的重要遗传材料，同时也是提高玉米产量构成因素的核心种质的文献报道；（6）国内外未见利用热带玉米种质精细定位到两个稳定遗传的主效抗病QTL位点qRgls1和qRgls2，定位区间分别为1.4 Mb、1.0 Mb，其中QTL-qRgls1能够提高玉米灰斑病抗性19.70-61.28%，从而在基因组水平阐明了玉米灰斑病抗性遗传基础的文献报道；（7）国内外未见在热带YML32×温带掖478的F2:3群体第3染色体bin 3.05发现一个新的抗灰斑病QTL位点，并且该位点与开花期密切相关的文献报道；（8）国内外未见将高维生素A有利基因导入优质蛋白玉米中，实现了高赖氨酸和高维生素A有利基因聚合两个品质性状的同时改良和提高的文献报道；（9）国内外未见定位到27-kD γ-醇溶蛋白的调控因子qγ27；发现27-kD γ-醇溶蛋白基因拷贝数发生变异；（10）国内外未见利用分子育种技术将感病亲本转变为抗病亲本，研究发现导入玉米灰斑病抗性区段对其原有的杂种优势群无显著影响的文献报道；（11）国内未见在海拔2000米以上，建立高产示范区，平均亩产1134公斤的文献报道。

2、本项目利用创制的热带亚热带玉米骨干亲本，育成品种在国际上产生重大影响：（1）国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）在官方网站上对云瑞47的优异耐旱性及推广应用给予专题报道，在玉米耐旱育种方面取得重大突破；（2）国际生物强化HarvestPlus在官方网站上报道了高维A玉米品种云瑞506的选育，在高维A育种方面取得重要进展；（3）项目组育成的玉米品种于2013年获乌干达农业部种植许可；（4）育成品种通过老挝农业部审定，对一带一路农业走出去政策实施做出了贡献。

3、育成品种云瑞88于2014、2015年农业部推介的玉米主导品种，云瑞999于2015年入选农业部主导品种（见附件）。

4、育成品种产量高，创下一系列高海拔地区全国玉米高产纪录，获“2014年云南十大科技进展”并被新闻多次报道，产生了重要的社会影响：（1）2012年，由云南省农业厅主持邀请中国农业科学院、河南农业大学和省内相关专家，对大姚县金碧镇仓街玉米核心高产示范区进行实收测产，示范品种为云瑞7号等。

经专家组实收测产，核心示范区共107亩，平均亩产1014.95千克，为云南省首次经农业部专家认定的玉米高产纪录。

（2）2014年，由石林县农林局主持邀请省内相关专家，对石林县长湖镇雨胜村玉米百亩核心示范区进行实收测产。

示范区海拔1930米，品种为云瑞999。

经专家组实收测产，核心示范区共447亩，平均亩产872.04千克，最高亩产达1088.87千克，创全国高海拔亩产记录，被评为“2014年云南十大科技进展”。

（3）2015年，由云南省农业厅主持邀请中国农业科学院及省内相关专家，对会泽县者海镇石河村玉米高产示范区进行实收测产。

示范区海拔2040米，品种为云瑞505。

经专家组实收测产，核心示范区共100亩，平均亩产1132.07千克，创造了平均亩产超吨粮的高产纪录。

（4）2016年，由会泽县农业局主持邀请省内相关专家，对会泽县者海镇石河村玉米高产示范区进行实收测产。

示范区海拔2040米，品种为云瑞505。

经专家组实收测产，平均亩产1042.24千克，创造了全国2000m以上低纬、高海拔、冷凉、干旱区连续两年平均亩产超吨粮的高产纪录，新华网报道对此成果进行了报道。

（5）2016年，由大理州农业局组织邀请省内外相关专家，对大理州大理市湾桥镇下湾桥村玉米高产示范区实收测产，示范品种为云瑞505。

经专家组实收测产，示范区共267亩，平均亩产1106.87千克，创造了平均亩产超吨粮的高产纪录。

（6）2016年，由云南省农业厅主持邀请中国农业科学院、宁夏农业科学院和省内相关专家，对昭阳区青岗岭乡玉米高产示范区进行实收测产，示范品种为云瑞505。

经专家组实收测产，实收面积635.36平方米，平均亩产1018.96千克，创造了昭通玉米种植高产纪录。

5、云南省农业科学院粮食作物研究所于2001-2015年被授予国家引进国外智力成果“优质蛋白玉米生产”示范推广基地，于2016-2011年被授予国家引进国外智力成果“优质专用玉米育种”示范推广基地。

6、本项目聘请的CIMMYT科学家、世界粮食奖获得者Surinder Vasal博士及Carlos Leon博士分别于2001年和1995年获我国政府授予外国专家的最高奖──“友谊奖”（见附件）。

7、本项目引进的CIMMYT高级科学家Daniel Jeffers博士，于2011年入选云南省高端人才，2014年入选国家高端外国专家，2015年获云南省政府颁发的“彩云奖”（见附件）。

8、CIMMYT理事会2014年授予云南省农业科学院最佳合作奖，授予项目第一完成人番兴明研究员杰出校友奖（见附件）。

5. 推广应用情况：近三年，项目育成的优良杂交玉米新品种在昆明、文山、普洱、德宏、大理、临沧、曲靖、楚雄、昭通、红河等州（市）大面积推广种植，累计推广应用3374万亩，新增销售额18.8亿元。

6. 主要知识产权和标准规范等目录：承诺：上述知识产权和标准规范等用于提名国家科学技术进步奖的情况，已征得未列入项目主要完成人的权利人（发明专利指发明人）的同意。

第一完成人签名：7.主要完成人情况：番兴明，第1完成人，负责项目的总体设计和组织实施，主持热带亚热带玉米骨干亲本创制及杂种优势利用，为云瑞系列品种的选育人，获国家授权发明等知产权17项，发表与该成果相关的论文25篇，对项目5个主要科技创新均做出了创造性贡献。

刘丽，第2完成人，负责玉米种质筛选鉴定和优良基因发掘，建立了高赖氨酸和高维A多基因聚合技术体系，发表与该成果相关论文7篇，获国家发明专利3项，对项目主要科技创新1、2和3做出了创造性贡献。

李世晓，第3完成人，参与制定育种目标、年度计划和实施方案，利用Suwan1热带种质育成玉米新品种五谷1790和五谷8567，并组织实施品种示范推广、审定、标准的起草等工作，获国家植物新品种权2项，对项目主要科技创新5做出了创造性贡献。

徐明良，第4完成人，负责组织实施玉米灰斑病抗性遗传研究，精细定位到两个玉米灰斑病抗性主效位点QTL-qRgls1和QTL-qRgls2，以通讯作者发表与该成果相关SCI论文2篇，对科技创新2做出了创造性贡献。

巫永睿，第5完成人，参与热带亚热带玉米骨干亲本的品质改良遗传研究，定位并克隆了优质蛋白玉米胚乳修饰的一个主效因子qγ27，开发了功能标记，对加快优质蛋白玉米分子育种进程具有重要意义，合作研究发表于PNAS上，对科技创新3做出了创造性贡献。