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項目簡介： 本項目屬農業科學技術學科的應用基礎研究領域
改良作物產量、品質、抗逆性等復雜農藝性狀，培育、推廣作物新品種是實現我國糧食安全的重要途徑。作物復雜農藝性狀受多基因遺傳體系、環境、基因與基因互作、基因與環境互作等效應控制。長期以來缺乏有效分析復雜農藝性狀的研究手段。本項目發展了一系列能夠分析各種復雜遺傳效應(上位性效應、母體效應、種子胚/胚乳效應、細胞質效應等)及其與環境互作的遺傳模型和統計分析方法, 并研制了計算機分析軟件，為復雜性狀遺傳研究提供了適用的分析手段。并深入開展了多種作物復雜農藝性狀的遺傳機理研究。主要創新性成果有：
①為探索發育數量性狀動態遺傳規律及性狀間的遺傳決定性，發展了條件遺傳變量分析新方法。剖析了棉花、水稻等作物農藝性狀的發育遺傳機理。
②構建了QTL定位的解決方案（遺傳模型、統計方法和分析軟件），為研究數量性狀基因座的上位性及其與環境互作奠定了基礎。對水稻農藝性狀QTL的上位性及其與環境互作進行了深入剖析。
③提出了能夠分析復雜遺傳效應及其與環境互作的雙列雜交模型及相應的分析方法。分析了棉花、水稻、大麥等農作物農藝性狀的遺傳變異規律。
④建立了種子品質性狀遺傳分析新體系，闡明了主要作物種子胚和/或胚乳、細胞質和母體遺傳效應等多套遺傳體系對種子品質遺傳的重要性。
⑤確立了基于作物性狀基因型值構建核心種質的可行方案，為不同作物種質資源核心種質的構建提供了有效的構建方法和評價體系。
經十五余年的系統研究，發表學術論文86篇(其中SCI收錄32篇)，出版專著一本，參編國際學術專著2本。發表的論文和專著被他引1380次，其中被SCI刊物他引383次。項目的研究成果已被國內外學者大量正面引用及采用。國內外學者已廣泛應用本項目所發展的遺傳模型和分析方法, 在作物復雜農藝性狀的遺傳表現、性狀改良、生長發育、種群分類、核心種質構建等方面開展深入研究，推動了作物遺傳育種學和數量遺傳學的學科發展。
主要發現點： 本項目提出了一系列新的遺傳模型和統計方法，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。率先開展了多種作物復雜農藝性狀的遺傳研究，闡明上位性、基因與環境互作對農藝性狀、種子品質性狀、數量性狀基因座的重要影響。主要發現點歸納如下：
①在發育數量遺傳方面，提出了條件遺傳變量分析新方法，可分析生育期特定時段遺傳效應的變異動態，也可估算某性狀對目標性狀遺傳效應的貢獻率。發現當性狀遺傳效應啟動表達時，可能尚不能被傳統方法檢測到；傳統方法檢測到遺傳效應的時段，可能已不存在遺傳效應的表達。該現象已被棉花、小鼠和水稻等實驗證實。發現棉花成鈴數加性效應對皮棉產量貢獻率較大，小鼠體重和尾長在出生35天前的遺傳效應相互貢獻率高達近50%，以后逐漸下降至20%。(作物育種學與良種繁育，A1、A2、B1、C1、C2)
②在數量性狀基因座(QTL)分析方面，提出了可估算QTL加性效應及加×加上位性效應，也可預測QTL與環境互作的遺傳模型及分析方法，并提出基于QTL信息預測優良純系或組合的方法。率先對水稻農藝性狀QTL的上位性及其與環境互作進行深入分析，發現存在一些QTL本身沒有加性效應，卻參與了上位性互作，并存在一些與多個位點同時發生互作的公共QTL位點。發現QTL加性效應在多環境下較穩定，上位性效應則易受環境影響。(作物育種學與良種繁育，A3、A4、C13、C15)
③在農藝性狀遺傳分析方面，提出了能夠分析復雜遺傳效應及其與環境互作的雙列雜交模型，提出了遺傳效應方差估算、效應預測、性狀遺傳相關剖析等分析方法。提出把總遺傳率(或雜種優勢)分解為普通遺傳率(或雜種優勢)+互作遺傳率(或雜種優勢)的概念，并將上位性列為遺傳率(或雜種優勢)的組成分量。提出了雜種優勢預測公式，闡明加×加上位性是雜種優勢的重要組成部分，能在各世代穩定傳遞。發現農藝性狀普遍存在基因型×環境互作，雜交組合在不同環境中的雜種優勢穩定性表現不盡相同。(作物育種學與良種繁育，A6、B1、C24、C26、C27)
④在種子品質性狀遺傳分析方面，提出了新的種子遺傳模型和統計分析方法，為定量分析種子核遺傳效應、母體植株核遺傳效應、細胞質遺傳效應，以及基因型×環境互作奠定了理論基礎。包括主基因和微效多基因體系的種子模型則解決了同時分析種子和母體植株主遺傳效應、多遺傳效應和環境互作效應的難題。首次定量分析了多環境下種子品質性狀的遺傳規律，明確了不同品質性狀之間的遺傳關系以及各個遺傳體系在種子品質性狀雜種優勢表現中的重要性，為根據不同遺傳體系的遺傳特性高效改良種子品質性狀提供了一條有效途徑。(作物育種學與良種繁育，A8、A9、B1、C48、C56、C59、C61、C62)
⑤在核心種質構建方面，提出了基于基因型值多次聚類構建核心種質的方法、保留特殊種質材料的核心種質構建方法，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變化率四個統計指標進行核心種質的評價方法。(作物種質資源學，A10，C76)
主要完成人： 1. 朱軍
本人是本項目所承擔的科研項目的主持人，也是絕大多數發表論文的通訊作者，參與本項目的工作量占本人工作量的60%以上。在第1、2、3、4發現點的主要貢獻為：提出新的統計分析方法，參與相應的遺傳實驗。在第五發現點的主要貢獻為：參與發展新的統計分析方法
2. 石春海
本人的學術貢獻主要是關于種子品質性狀遺傳規律以及核心種質構建等方面的研究，累計在國內外雜志上發表與本項目有關的論文27篇。參與本項目的工作量占本人工作量的70%以上。主要創造性貢獻為：在第一發現點，開展水稻稻米品質性狀發育遺傳研究；在第二發現點，開展水稻植株農藝性狀與稻米碾磨品質的遺傳相關性研究；在第三發現點，開展水稻稻米、油菜籽品質性狀遺傳規律和雜種優勢研究。在第四發現點，開展水稻核心種質的研究。
3. 胡晉
對推薦書《主要發現點》欄目中所列第5發現點做出了創造性貢獻，本人在該項研究中的工作量占本人工作量的60%。提出應用基因型值多次聚類構建作物種質資源核心種質的方法和保留特殊種質材料的核心種質構建方法，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變化率四個統計指標進行核心種質的評價。
4. 徐海明
本人主要參與第五個發現點中種質資源試驗資料的統計分析方法、核心種質構建方法等研究，參與本項目的工作量占本人工作量的60%以上。在第五發現點貢獻為：提出了種質資源核心種質材料的變異度取樣方法; 編寫了預測個體性狀基因型值的混合線性模型統計分析程序；研制開發了相應的計算機分析軟件。
5. 楊劍
本人參與本項目的工作量占本人工作量的60%以上。在第二個發現點方面，提出了基于QTL效應預測群體最優基因型的方法，并編寫了相應的計算機軟件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勢的預測方法 / 生物數學學報
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
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