针对小麦育种和生产急需解决的育成品种同质化严重、可利用亲本资源不足的问题，围绕小麦多样性种质资源的收集与引进、产业急需性状的精准鉴定和突破性高产、抗病、抗逆、品质优异新种质的创制，开展国内外小麦种质资源收集、小麦种质资源的基因型和表型精准鉴定、筛选优异资源并挖掘新基因，以及利用优异资源进行小麦新种质的改良创制研究，支撑小麦育种发展。积累和完善小麦种质资源精准鉴定表型和基因型数据集，开展全基因组选择预测育种和智能育种。

玉米种质资源精准鉴定团队定位为应用研究和应用基础研究。围绕我国玉米产业和种业的重大需求，立足国家种质库保存的大规模玉米种质资源，研发精准鉴定技术，搭建精准鉴定平台，开展多环境的产量、抗逆性、抗病性等重要性状鉴定评价，发掘优异种质，并进行全国范围内的共享利用；利用发掘出的优异种质，开展基因资源发掘、新种质创制等工作，为玉米遗传育种和种业发展提供有力的种质和信息支撑。

本团队围绕种质资源精准鉴定方向，针对大豆育种中耐密植高产抗病虫耐逆优质种质资源短缺问题，研发基于无人机遥感和深度学习的大豆高通量智能化耐密植鉴定和适应性模型预测等关键技术2项，实现了大豆种质资源复杂性状全生育期规模化精准鉴定和预测；开展7千余份大豆种质资源重要性状表型和基因型精准鉴定，遴选遗传背景清晰、育种可用的耐密高产蒙豆170、多抗熊97-8等优异种质234份，并搭建高产广适蒙豆1137和抗胞囊线虫高油黑农531等优异种质三代基因组，明确育种利用途径；举办优异种质现场观摩会6次，推动优异种质共享利用1,098份次；克隆调控蛋白和脂肪含量GmSop20、耐密植PH13、籽粒大小GmSW17.1、开花时间GmAP1d等大豆重要性状功能基因4个，明确了优异等位基因的演化规律和地理分布特点，为定向设计创制高油、高产大豆新材料提供了基因资源；在Advanced Science、Nature Communication、Plant Communication等期刊发表文章12篇，获得授权专利2项。

本团队立足国家稻种资源安全，聚焦水稻种质资源形成与演化的科学问题，重点开展水稻种质资源收集保存与精准鉴定、水稻重要育种性状基因资源解析等研究，挖掘优异水稻种质，揭示水稻高产、优质、耐逆、抗病虫等优异性状形成的遗传基础，阐明水稻优异性状与优异基因的驯化选择及演变规律，创制高产稳产水稻新种质，为面向未来的水稻遗传改良提供支撑。

团队立足“大食物观”和国民营养健康需求，围绕保障国家粮食安全、乡村振兴和脱贫地区杂粮产业发展的总目标，聚焦特色杂粮种业和产能提升中的关键问题，重点开展谷子、荞麦、食用豆、大麦、糜子、高粱、燕麦等杂粮作物种质资源精准鉴定发掘，育种新材料的创制与育种新技术、新方法研发，以及适合产业化生产的杂粮作物新品种培育和示范研究，阐明优异种质衍生规律、关键基因优异单倍型效应和高效育种利用的技术路径，为提升我国杂粮作物的产业水平和国际竞争力提供技术保障。

面向我国重要农业生物育种产业发展重大需求，针对传统育种核心环节受制于经验的难题，围绕主要作物育种目标，以农业育种多组学大数据为基础，通过人工智能算法与育种大数据深度融合，主要开展智能算法和模型构建、智能设计育种等方面研究，为作物分子设计育种提供了核心技术支撑。实验室建立以来，研发了系列功能基因挖掘智能算法，揭示智能设计育种提供核心基因资源与关键育种元件；构建了复杂性状表型预测人工智能算法，形成智能设计育种的关键底层技术；研制高性能分子辅助育种平台与预测工具，支撑作物智能设计育种。相关研究成果在Molecular Plant, Advanced Science, Plant Biotechnology Journal等国际主流期刊发表SCI论文50余篇，授权发明专利12项、软件著作权15项，出版中英文专著各1部。

本团队围绕作物基因资源高效挖掘与精准利用等研究方向，针对作物基因资源挖掘与利用效率低、复杂表型解析与育种设计困难等关键问题，系统开展作物基因组解析、重要基因挖掘、调控网络构建及智能化育种设计等研究。团队依托多组学数据与大数据分析技术，构建作物基因资源挖掘与解析利用技术体系，为重要农艺性状相关基因的高效识别、功能解析以及育种精准利用提供数据支撑和技术平台。

围绕提升水稻、小麦和玉米等主要作物遗传转化效率低、拓展适用基因型及创制生物育种新材料等核心目标，本团队重点开展遗传转化效率提升、可转化基因型拓展及新材料创制工作。为大学、科研院所提供遗传转化载体服务。利用遗传转化平台优势创制了一系列有价值的育种材料，包括降低水稻分蘖角度、降低小麦直链淀粉含量等编辑株系。其中，对我国主栽小麦品种“济麦22”和“宁春4号”的TaWaxy基因进行编辑，获得了7种均为无转基因元件的突变体，这些材料表现出典型糯小麦特性。开发了花青素标记小麦单倍体诱导系的技术体系。研发的抗虫玉米转化体VB15并获得转基因生产应用安全证书。相关研究成果在Nucleic Acids Research、Plant Biotechnology Journal、 Journal of Integrative Plant Biology、Plant Physiology、Carbohydrate Polymers等期刊上发表论文10篇。获授权发明专利5项，国际专利2项，获得转基因生物安全证书1个。

本团队围绕农作物基因编辑与新种质创制等研究方向，针对水稻小麦生产重大需求及农作物基因编辑领域的卡点和瓶颈问题，主要开展：1）具有自主知识产权的新型基因编辑工具挖掘和优化；2）及农作物基因编辑共性衍生技术构建、优化与创新；3）创新基因资源，创制具有育种利用价值的农作物新种质。近年来主要业绩如下：1）开发了基于自主知识产权基因编辑新工具的新型小麦基因编辑技术体系和高效水稻多基因编辑体系；2）率先构建了小麦多基因敲除、水稻单/双碱基编辑器、多基因引导编辑及基因替换等技术体系。以上不同基因编辑衍生技术体系和工具包的构建、优化和利用，为通过基因编辑定向快速改良农作物重要农艺性状，提供了重要工具和技术支撑；3）创制了高抗性淀粉水稻和小麦、氮高效水稻和小麦、抗除草剂水稻、抗纹枯病小麦、高产和抗倒伏小麦等具有重要育种利用价值和应用潜力的系列新种质，为培育高产优质、绿色高效新品种，提供了重要材料支撑。相关研究成果以第一或通讯作者在Nature Biotechnology、Molecular Plant、Plant Biotechnology Journal等期刊发表SCI论文80余篇，获得授权发明专利30余项，其中美国授权发明专利1项。

团队针对重大新品种培育对关键基因资源的迫切需求，利用小麦自然群体、核心种质及突变体材料，系统解析产量、品质和抗逆等重要农艺性状的遗传基础和分子调控网络，揭示小麦品种选育及驯化过程中基因组演变规律。在此基础上，通过集成规模化基因发掘、基因编辑和调控元件精准设计等技术，挖掘关键优异基因并创制育种新材料，支撑小麦品种改良。团队承担了国家重点研发计划、农业生物育种重大项目、国家自然科学基金等多个国家级项目，在小麦基因组演化、重要基因克隆与功能解析等方面取得了一批代表性成果，相关研究发表在Nature、Nature Plants、Nature Communications和Plant Cell等国际知名期刊，创制了一批优异新材料，育成中麦69和中麦678等多个高产广适国审新品种。

团队立足全重实验室整体布局，聚焦玉米优异基因资源高效挖掘与育种应用，紧密对接我国高产、耐逆玉米新品种培育重大战略需求。团队以解析玉米高产耐逆遗传基础与分子调控网络为核心目标，系统开展玉米抗逆、株型、穗型等关键农艺性状的基因克隆与育种利用研究。近年来，团队克隆调控玉米籽粒装载铁元素关键基因ZmNAC78、磷养分高效基因PILNCR2、耐盐基因ZmCIPK12、抗根倒伏基因ZmRLR1等重要功能基因12个，相关研究成果在Science、Advanced Science、Genome Biology、New Phytologist、Plant Physiology等国际主流期刊发表SCI论文20余篇，授权国家发明专利5项。

本团队围绕大豆产能提升和种业振兴等国家重大需求，以产量、品质、耐逆性协同改良为目标，重点通过功能基因组学解析耐密理想株型、籽粒油份蛋白组成及逆境适应的分子调控机制，致力于系统挖掘对大豆产量和品质有显著影响的关键遗传因子。近年来，团队在优异基因资源挖掘方面取得系列突破，克隆并解析了PH13、GmEID1、GmCRY1s、MTA、CS1等调控株型、耐荫性、抗倒伏及花期的关键基因，同时克隆了GmGRF5-1、GmGRF5-2和GmDET2-1等控制籽粒蛋白与油分含量的品质基因。相关成果发表于Nature Communications、Molecular Plant、PNAS等高水平期刊。团队围绕上述优异基因资源获得多项授权发明专利，涵盖开花期、株高、籽粒成分等关键性状的调控应用，初步构建了大豆高产优质耐逆的协同调控网络，为大豆种质创新和设计育种提供了重要的基因资源和理论基础。

围绕水稻产业发展面临的可供育种利用的优异基因资源缺乏、复杂农艺性状形成的遗传基础不清等核心科学问题，重点开展籼粳交杂种优势利用、优质、耐逆、抗病虫、资源高效等性状关键基因的挖掘，构建复杂性状形成的分子调控网络，为高产优质绿色水稻新品种培育提供基因资源和理论依据。实验室建立以来，挖掘了籼粳杂种不育基因RHS12、高产基因GNA、优质基因OsTPS8、资源高效利用基因OsGATA8-H、耐高温基因OsPRMT6a&6b等26个新基因，相关研究成果在Cell、Nature Genetics、Nature Communications、The Plant Cell和PNAS等国际主流期刊发表SCI论文30余篇，其中“破解水稻籼粳亚种生殖隔离之谜”获2024年度中国农业科学十大进展之一。

团队围绕作物新基因资源设计与创制等研究方向，立足国家粮食安全重大战略需求，聚焦作物抗旱、氮高效和抗病等性状易受环境影响等问题，主要开展作物抗逆基因挖掘与功能机制解析和新材料创制的工作。利用全基因组关联分析等生物前沿技术，挖掘抗逆性状相关的关键基因，解析其分子遗传机制；利用基因编辑等生物育种技术，结合分子标记辅助选择，创制具有优良抗逆性的小麦新材料，培育高产、优质、抗逆小麦新品种。为作物抗逆分子育种提供理论依据与技术支撑，为国家粮食安全与农业可持续发展提供基础保障。

针对我国玉米生产面临的病害、耐逆和品质等问题，围绕优异基因资源挖掘和精准设计技术构建等研究方向，开展玉米新基因资源设计与创制。克隆并解析了玉米主效抗病新基因ZmGLK36、控制籽粒蛋氨酸含量基因ZmDeSI2、耐旱转录因子ZmSNAC13等关键基因及其分子通路。利用基因编辑技术创制Waxy1与Sugary2突变新种质，显著提升玉米淀粉冻融稳定性；采用回交多基因聚合育种技术定向改良技术，创制出抗病耐逆自交系CA515等，培育出重要新品种中单1130，抗粗缩病、锈病、茎腐病、耐旱/耐盐碱，2024年通过国家黄淮海夏玉米区审定，比对照郑单958增产10.09%，入选国家农作物优良品种推广目录和农业农村部推广目录苗头品种，有效扩展我国杂种优势群的抗病耐逆种质基础。相关研究成果在Nature Plant、Molecular Plant等期刊发表SCI论文15篇、获得植物新品种权11项、申请/获得国家发明专利6项、审定新品种12个，获得国家及省部级奖项2项。

围绕大豆高产优质新基因资源设计与创制任务，重点开展高产优质新基因挖掘、新种质创制和新品种选育等工作。构建了皂甙和类黄酮等营养品质组分快速鉴定技术，鉴定了1000余份种质的皂甙和类黄酮等组分，解析其地理分布特征，鉴定出高皂甙（>5 mg/g）种质14份，高类黄酮（>20 mg/100g）种质4份。解析了GmZFP7和GmMYB77调控异黄酮积累的分子机制；开发出12个高油分子标记，创制高油（>22%）高产种质4份；创制高叶酸种质4份，是普通品种8-10倍。开发出拟茎点种腐病快速识别系统，鉴定出抗性种质4份；研发出基于机器学习全基因组选择预测模型，预测准确度提高77.5%（Nature Communcations，2026）；发表SCI论文15篇，授权专利2件，软件著作权1项。审定新品种6个，授权品种权5件。中黄203在河北无极百亩方实打实收创亩产322.7公斤的黄淮海地区高油高产大豆密植（2.8万株/亩）高产记录。

水稻新基因资源设计与创制团队聚焦水稻高产稳产，综合利用图位克隆、基因编辑、生理生化以及多组学技术，结合大田试验，在作物株型与高光效改良、种质创制等方面取得系列重要进展。克隆穗型调控基因PAL1和分蘖调控基因RCN22；解析OsMPK6-OsMADS47-PPKL1/3粒型调控模块，实现粒长与产量协同提升；阐明OsFTL1-GF14c-OsFD1成花复合物调控抽穗机制，创制早花不减产新种质。此外，通过过表达ZmGLK基因增强水稻耐旱性，编辑OsRbcS基因揭示光合调控分蘖及产量形成的新机制，多组学分析挖掘水稻耐受高光的重要基因，创制水稻抗高光新种质。团队提出整合作物“理想株型”和“最佳生理型”的协同优化理念，通过多学科交叉融合与精准育种技术，打造新一代高产、高效、广适的作物品种，指明了未来育种的方向，为开启下一次作物绿色革命奠定了坚实的理论基础。相关成果发表于Plant Cell、Trends in Biotechnology等期刊，发表SCI论文17篇，授权发明专利18项（含国际4项）。

本团队围绕我国小麦产业高质量发展对高产绿色耐逆新品种的重大需求，聚焦作物育种技术与方法创新，重点开展空间环境、核辐射等诱发作物遗传变异的分子生物学效应与机制解析、小麦优异新材料创制及新品种培育等研究工作。建立了地面模拟空间诱变、细胞诱变育种技术平台，克隆了小麦矮秆基因Rht8、粒型基因RG1等并解析其分子机制，为高产小麦新品种培育提供技术支撑与基因资源基础。育成及合作审定航麦247、航麦802、鲁原502等小麦新品种10余个，其中鲁原502累计推广应用超1亿亩，为保障小麦口粮绝对安全作出了重要贡献；耐盐高产优质小麦航麦802在山东东营中度盐碱地示范种植亩产达554.6千克，作为耐盐小麦入选国家农作物优良品种推广目录。

小麦优质品种创制与利用团队是庄巧生院士创立的冬麦育种组的传承和发展，致力于品质育种技术创新、优异新种源创制和优质高产新品种培育与产业化。创立的品质评价与分子育种技术体系在国内和24个国家广泛应用，引进创制的优质强筋多抗新种源在全国小麦育种中发挥重要作用，主持育成中麦175、中麦895和中麦578等42个优质高产新品种，累计推广1.8亿亩。发表SCI论文200余篇；授权专利26项、新品种权26项，转让5000多万元。以第一完成人获国家科技进步一等奖和二等奖各1项，中华农业科技奖一等奖3项和中华农业科技奖优秀团队奖。获全国创新争先奖章、中华农业英才奖等，被评为全国先进工作者，当选CIMMYT卓越科学家、美国农学会和美国作物学会Fellow。建立农业农村部-CIMMYT、中美、中澳和中巴国际联合实验室。

针对我国玉米主产区存在的耐密宜机收品种匮乏、育种效率偏低、育种与栽培脱节等突出问题，以早熟、耐密、抗倒、宜机收品种培育和高效栽培技术研究为核心方向，系统开展玉米育种技术研究、育种新材料创制、优良新品种培育及良种良法配套等关键工作。通过创新育种技术手段，挖掘优异基因资源，创制耐密、广适、高产的育种新材料，选育符合机械化收获需求的优良玉米新品种。同步集成密植高产、轻简高效、抗逆稳产的绿色栽培技术，推动育种目标与生产需求精准对接、品种特性与栽培措施深度融合，着力提升玉米产能与生产效率，破解产业发展瓶颈，为保障国家粮食安全、推动玉米生产全程机械化与高质量发展提供坚实的品种支撑与技术保障。

围绕我国大豆主产区高产、高油、高蛋白核心育种目标，团队聚焦油分与产量协同提升关键问题，综合运用分子标记辅助选择、全基因组选择等育种技术，开展大豆优异种质创制与新品种培育工作。自重点实验室成立以来，团队共审定大豆新品种16个，其中国审品种10个。中黄301与中黄901入选农业农村部主导品种。中黄301通过3次国审，具有高产稳产、耐密抗倒、抗病耐逆等特点，适宜种植区域覆盖黄淮海，年推广面积超100万亩，居黄淮海第5位，连续2年入选河南省主导品种。中黄219入选全国十大高油品种；中联豆5046是黄淮海产区审定的第一个转基因大豆新品种。中黄301、中黄319配套良种良法，在百亩、千亩示范方上实现了亩产300公斤以上的高产记录。团队同期发表SCI论文4篇。

团队围绕优异基因挖掘、育种平台构建和新品种选育等研究方向，针对水稻种业发展的前沿科学问题，主要开展水稻抗逆抗病虫优异基因挖掘与分子功能解析、分子设计育种平台构建和高产优质多抗绿色超级稻新品种培育工作。克隆水稻抗白叶枯病、抗二化螟、抗稻纵卷叶螟、抗条纹叶枯病、抗旱、耐盐、耐热、穗粒数等基因，构建了全基因组选择预测软件/模型MFMGP、水稻智能育种平台“Rice3kGS”和基于影响穗颈节维管束相关性状的产量和外观品质相关基因同步提高粳稻产量和品质的分子设计育种策略，相关研究成果在Molecular Plant、Science Bulletin、Plant Biotechnology Journal、Plant Communications、Journal of Integrative Plant Biology、Plant Journal等期刊发表SCI论文29篇，授权国家发明专利7项、植物新品种保护权4项、审定品种13个（其中国审5个），成果转化收入486万元。