水稻是重要的粮食作物，提高水稻产量对世界经济的稳定和人类社会的发展具有极其重要的作用。20世纪60年代以来，中国水稻单产在经历了矮化育种和杂交稻育种实现两次大的飞跃之后，长期处于停滞不前状态。当前，人口增加，耕地减少，环境污染，极端气候灾害频发，水稻生产面临严峻挑战，迫切要求应用新技术突破水稻产量瓶颈。

Peleman和van der Voort (2003)首次提出设计育种概念，随后中国学者万建民(2006)、王建康等(2011)和钱前等(钱前等, 2007, 科学出版社, pp.69-110)等相继提出了水稻分子设计育种和基因设计育种。与传统育种技术比较，设计育种能够实现从“经验育种”到“定向、高效、精确育种”的转变。其内容包括：(一)定位所有相关农艺性状基因；(二)评价其等位性变异；(三)开展设计育种，创造出新品种无与伦比的优良特性(Gibson et al., 2010)。设计育种一经提出，就引起了国内外专家学者的高度关注，并发展成为中国作物遗传育种的重点方向和前沿技术。

水稻产量分子设计育种通过开发特异基因芯片和功能分子标记，探明产量及相关性状基因功能，利用育种模拟软件对目标片段基因进行剪切、组装、聚合，在对水稻育种进行规划、设计、筛选的基础上，寻找最优方案，从而培育出高产稳产的超级稻新品种(周德贵等, 2008)。水稻全基因组测序的完成，功能基因组学、蛋白质组学及生物信息学的飞速发展，SNP新一代分子标记技术的广泛使用，为水稻高产分子设计育种技术和实践奠定了重要基础(易俊良等, 2011)。随着技术的进步和成本的下降，大量基础研究获得的成果与传统育种相结合，可以大幅度提升产量潜力。可以预料，分子设计育种将成为实现水稻产量第三次飞跃的技术突破口，为未来水稻育种提供强有力的技术支撑。

1水稻产量性状遗传的分子生物学基础
1.1水稻产量及其相关性状QTL定位研究进展
水稻产量是由有效穗数，每穗粒数和千粒重构成的复杂农艺性状，三者都是典型的数量性状。Gramene网站(http://www.gramene.org/)统计结果列于表1，截止2012年底，与水稻产量性状相关的QTL (Quantitative trait locus)共计2 884个。

表1 水稻产量相关性状的QTL定位结果统计 Table 1 The statistics result of rice yield and related traits QTLs

对这些定位结果进行分析发现：(1)通常在一个单一的检测实验或单一的中是QTL的数目较小，每个性状检出的QTL数目为2~5个，多的达10个，少的只有1个。同一性状不同实验中检出的QTL在染色体上的位置和效应不完全相同，部分效应较大的QTL能在不同实验中被重复检测到(Zhou et al., 2001)。(2)较小的QTL数量规模表明尚有许多微小的位点有待进一步发掘，但不能排除在表型数据收集过程中，实验误差作为组成性状被累积放大而产生的假阳性。产量性状的各个组成部分间呈显著负相关，影响到对个组分的贡献率的计算。进一步来说当这样的负相关关系放到分子水平，相同或紧密连锁的基因或QTL对产量的影响会彼此抵消，造成的检测到的数目比它的组成产量性状的QTL少，产生假阴性。(3) QTL分析工具需进一步发展，以评估QTL互作产生的上位效应。当前QTL研究的共同难题是不能准确估算QTL数目，它受实验材料、群体大小、统计阀值、标记饱和度、性状遗传力等多种因素影响(Xing and Zhang, 2010)。当前对水稻产量性状的遗传研究主要集中在QTL定位方面并且成效显著，但是QTL从遗传学角度来说只是染色体上的一个片段，包含一个和多个基因，另外普遍存在QTL和基因成簇分布的现象，表现为一因多效和基因的连锁和重叠，要深入揭示产量性状遗传机理，只有克隆目的基因，才能实现从分子水平上对基因进行设计和操控。

1.2水稻产量及其相关性状QTL克隆研究进展
近年来，随着水稻全基因组测序的完成，水稻产量性状QTL的克隆研究取得快速发展，根据国家水稻数据中心(http://www.ricedata.cn/)统计，共有71个水稻产量及其相关性状的QTL通过图位克隆策略获得了克隆。表2列举了部分重要基因位点，其显著特点是效应较大，一因多效，表达稳定和驯化高度相关。

表2 部分已克隆的水稻产量性状相关基因 Table 2 Parts of cloned genes controlling rice yield and related traits

Ghd7是Xu等(2008)采用图位克隆策略分离到一个能同时控制株高、抽穗期和穗粒数的主效基因，属于CCT基因家族。转Ghd7基因植株表现出抽穗延迟，株高增高，每穗颖花数显著增加等特点。GS3位于第3染色体上，编码一个跨膜蛋白，可解释80%~ 90%的粒长和千粒重表型变异，可用于改良稻米外观、品质和提高产量(Fan et al., 2006)。GW2位于第2染色体上，贡献率高达65.5%，负调控水稻谷粒宽度的发育(Song et al., 2007)。另外，分蘖突变基因MOC1 (Lin et al., 2012; Xu et al., 2012)籽粒灌浆充实度基因GIF1 (Wang et al., 2008)和控制穗形态基因DEP1 (Huang et al., 2009)等基因均对水稻产量性状的遗传改良具有良好的应用前景。随着越来越多的产量性状QTL被鉴定和克隆，其遗传控制机理将越来越清晰，基因间的互作日渐明确，为聚合优良产量性状，设计理想株型提供了丰富的基因资源，其互作网络对实现水稻产量分子设计育种具有重要理论意义和应用价值。

1.3分子设计育种提高水稻产量潜力的策略
1.3.1杂种优势的利用
当前广泛使用的提高产量的潜力策略仍然是传统的杂交和选择。其杂种优势通常表现在F₁代，要从两个亲本的杂交分离群体筛选出理想的重组单株进行产量评估效果往往不尽如人意。杂种不育是的生殖隔离一种主要形式，其分子遗传基础非常复杂，涉及多个位点的基因互作和累积，往往阻碍了有利基因的转移。籼稻和粳稻杂交通常是高度不育的，从广亲和品种克隆的S5基因，编码天冬氨酸蛋白酶，由于N末端丢失115个氨基酸，蛋白质在细胞内的错误定位，导致不育功能的丧失。S5能够克服水稻籼粳亚种间杂种的不育性，其理论产量超过现有品种间杂交稻30%~50%左右(Chen et al., 2008)。另外S27和S28编码线粒体核糖体蛋白L27，因冗余基因缺失引起栽培稻和野生近缘种花粉不育(Yamagata et al., 2010)。该研究从反面证明引进功能正常的等位基因，对于后期花粉发育是必不可少的。

1.3.2聚合优良等位基因
随着水稻产量相关QTL和基因的不断发现，其分子机制的神秘面纱逐渐被揭开(Bai et al., 2012)。目前来看改良水稻产量最理想快速的策略是聚合大量已经精细定位和克隆的产量相关基因，确定最佳的基因型组合，设计供体亲本，利用回交，复交和分子标记导入目标片段，正向选择高产单株，继续回交直到所需片段全部进入受体。沈潜等(2012)构建了3个BC₂F₄高产选择导入系群体，成功培育了4个聚合群体，其中有40个聚合系产量高于其各自的聚合亲本，有效穗数、每穗实粒数和每穗颖花数大幅提高。

1.3.3构建理想株型
国际水稻研究所(IRRI)的育种家通过构建理想株型，提高单株受光面积，促进光合作用以显著提高产量潜力。超级杂交水稻利用亚种间杂种优势和理想株型的设计，改变上三叶和穗在冠层中的位置，以减少分蘖，满足重穗型水稻的源供应需求(Peng et al., 2008)。另外已克隆的IPA1编码一种启动子结合蛋白OsSPL14，使得分蘖减少、穗粒数和千粒重增加，同时茎秆变得粗壮，抗倒伏能力增强，进而提高产量(Jiao et al., 2010)。实践表明，通过改变株高和分蘖角度构建理想株型，可以提高生物学产量和收获指数，从而达到增产目的。

1.3.4协调库源关系
 要实现水稻高产就是必须要协调源库流的关系，通过简单的聚合育种，将不同的优良等位基因聚合，可以显著扩大库容，在改良株叶形态的前提下，着重改进品种的整体机能，设计理想生理生态模型，保证新品种“源足、库大、流畅”，从而实现高产。水稻属于C3植物，提高光合效率有很大的空间。Ku 等(2007)将两个C4循环酶基因分别连同上游的特异性启动子同时导入水稻，获得的转基因植株的光合性能和产量分别比对照提高了35%和22%。该研究表明将整合源、库、流等不同代谢途径遗传修饰的转基因材料，结合后期的设计育种手段，可实现多个基因在同一个植物品系或品种中的有效积累，获得高产水稻新品种(沈亚欧等, 2011)。从代谢生理和形态学上看，高产必须具备两个条件，即高水平的代谢源和足够大的贮藏库，前者主要是株叶形态良好，光合效率高，后者则表现在粒数多和谷粒大，即稻穗具有较大的光合产物容纳力，另外还需解决”流”的问题。从这一点来看，水稻穗颈维管束数目和面积，决定着灌浆物质的运输速率，进而影响着产量的形成。

2水稻产量分子设计育种开展的相关基础工作研究
2.1生物信息学与功能基因组学的整合
两个水稻代表品种在2002年完成测序，一个是粳稻品种日本晴通过全基因组鸟枪法(Goff et al., 2002)和逐步克隆方法(Sasaki et al., 2002; Feng et al., 2002; Yu et al., 2003)测序，另一个是籼稻品种“9311”通过全基因组鸟枪法测序(Yu et al., 2002)。随着全基因组测序的完成，水稻基因组和功能基因组研究逐渐成为国际植物科学的前沿和热点领域。各国全面开展水稻籼粳亚种全基因组比较，单、双子叶植物进化学，水稻全基因组芯片的研制和基因表达谱研究，水稻全基因表达标签(SAGE)、全蛋白质组学表达谱, 水稻综合信息分析体系及数据库等工作，水稻分子设计育种所需的基因遗传信息逐步完备。

高通量测序技术(High-throughput sequencing)是对传统测序有着划时代的意义，可用于分析植物基因组的群体结构、遗传多样性、基因分型和演化，实现对基因组、转录组和表观基因组学细致全面的理解(Delseny et al., 2010)。目前高通量测序平台的代表(Shendure and Ji, 2008)包括Illumina公司的Solexa基因组分析平台(Genome analyzer platform)和ABI公司的SOLiD测序仪(ABI SOLiD sequencer)等。前者以其高测序通量，高准确率，低成本等特点广泛应用在基因表达、小RNA的发现、全基因组水平的甲基化、元基因组学、蛋白质核酸相互作用等方面。持续降低的测序成本使得SNP和InDel标记的开发变得容易，应用于分子标记辅助选择育种，为基因型的和表型的关联分析鉴定创造了条件(Huang et al., 2013)。对517个中国水稻地方品种的高通量测序(Huang et al., 2010)，发掘出3.6×10⁶个与水稻重要农艺性状相关的SNPs，所构建高密度的水稻基因组单体型图谱能检测到6个已知的基因位点，显著提高了基因发掘效率。随着技术方法的不断创新，新一代测序技术必将促进作物分子育种的快速发展，使利用功能基因组学进行分子设计育种逐步成为现实。

国际水稻功能基因组学的项目(IRRI)提出到2020年，确定水稻基因组的每一个功能基因，建立农业上有用的多样性功能基因初级库，并运用研究结果用于作物遗传和改良(Huang et al., 2013)。功能基因组学利用结构基因组学提供的信息和数据，通过高通量、大规模实验方法及统计与计算机分析，系统地研究基因功能被称为后基因组学研究(Hieter and Boguski, 1997)。中国的水稻功能基因组技术平台取得了长足发展，创建了大型突变体库，构建基因全长cDNA文库，国家基因研究中心收录了20 000多条籼稻品种广矮4号和明恢63的全长cDNA序列；开发了一系列能够大规模地进行基因差异谱研究的技术如基因表达系统分析(serial analysis of gene expression, SAGE)、cDNA微列阵(cDNA microarry)和DNA芯片(DNA chip) (肖景华等, 2009, 中国科学C辑:生命科学, 39(10): 909-924)。

2.2水稻转基因体系及分子标记辅助选择技术的成熟
20世纪90年代中期，美国首次批准转基因植物大面积种植，揭开了转基因植物商业化应用飞速发展的序幕。目前全球转基因生物新品种已从抗虫和抗除草剂等第一代产品向提高产量和改善营养品质的第二代产品，以及工业、医药和程杰生物反应器等第三代产品转变，多基因聚合的复合性状正成为转基因技术研究与应用的重点(程杰, 2010, 中国农村科技, (4): 16-25)。最早的水稻转基因成功的报道出现于20世纪80年代末(陈浩等, 2009, 科学通报, 54(18): 2699-2717)。有三个不同的研究小组在1988年先后成功获得水稻转基因单株，其方法是“电击法”和“PEG介导法”(Toriyama et al., 1988; Zhang et al., 1988; Zhang and Wu, 1988)。现在广泛应用的水稻转化方法中，基因枪转化法在1991年获得成功(Christou et al., 1991)，农杆菌介导法是一个粳稻和籼稻均适用的高效转化方法(Hiei et al., 1994; Hiei and Komari, 2008)。

分子标记辅助选择(marker-assisted selection, MAS)是将分子标记应用于作物改良过程中进行选择的一种辅助手段(Ribaut and Hoisington, 1998)。分子标记辅助选择技术给水稻育种提供了新的途径，与传统育种技术相结合，可大大提高育种效率，缩短育种周期。邓启云等(2004)、杨益善等(2005)成功地将来自马来西亚普通野生稻中的两个高产QTL-yld1.1和yld2.1转入恢复系中，育成了Q611等携带野生稻高产QTL的强优恢复系，进而选配出一批具有超高产潜力的杂交水稻新组合。肖景华和罗利军(2010)联合国内不同稻作区的数十家科研单位，组建水稻分子育种协作网络，育成了47个绿色超级稻新品种。周少川等(2007)总结了水稻矮化育种以来，广东三代育种家以产量为主要育种目标，经历高产、超高产、优质超高产育种的宝贵经验，创建了以矮仔占、广场矮、桂朝2号、特青、丰矮占、黄华占为核心种质的材料体系并对其中关键的21份材料的进行了全基因组序列的重测序。通过生物信息学平台对一到六级核心种质的基因组序列进行比对，以筛选与水稻高产有关的SNP标记，进行分子标记辅助选择育种工作。 3水稻产量分子设计育种的限制因素

3.1基因工程技术
目前应用最为广泛也最饱受争议的转基因生物是转基因作物。通过转基因技术，可以赋予转基因作物多种有利性状，如抗虫、耐除草剂、抗逆、改良营养成分、增加营养价值等。目前应用最为广泛的转基因性状是抗除草剂和抗虫性，应用最多的转基因作物则是大豆、玉米。转基因水稻离大规模商业化推广还有较大差距。技术上的原因是剔除导入的非目标基因片段难以完全，另外一个最主要的原因就是成本较高，包括生产成本和使用成本，最近热议的“黄金大米”事件正是集中表现。

3.2分子标记辅助选择
当前分子标记辅助选择存在诸多问题：主效基因不多，可用于MAS的基因有限，便于操作的分子标记不是很多；基因定位与育种过程相脱节。应对策略如下：(1)提高基因型与表现型的准确性，采用新型分子标记，构建更为饱和的分子标记连锁图谱；(2)必须将基因定位与育种过程紧密结合，尽量使用目前大面积推广的优良品种来构建遗传定位群体，缩短基因定位研究与育种应用的距离。(3)全基因组选择，利用遍布全基因组分子标记数据，尤其是近年来涌现的大量SNP标记，与表型数据通过关联建立预测模型，估计每个标记的遗传效应，利用效应值较大的共分离标记对分离群体进行选择，获取所需目标性状的单株，可更好地利用大量遗传效应值较小的QTL。目前该研究在动物育种方面成效显著，在水稻育种中也具有无可比拟的优势，可以预计将极大地促进水稻产量分子设计育种的发展。

4基因组学SNP标记为基础的水稻产量分子设计育种技术路线
分子标记技术、模拟软件工具快速发展，生物信息学与功能基因组学的整合使得分子设计育种技术目标从理论转变为现实成可能。本文对以基因组学SNP标记为基础的水稻产量分子设计育种技术路线进行了分析探讨(图1)，旨在客服当前面临的限制因素，绕开生物工程技术的瓶颈，可望为分子标记辅助育种乃至全基因组层次的分子设计育种提供理论与实践基础。

图1 基于SNP标记的水稻产量分子设计育种 Figure 1 Based on SNP markers rice breeding by molecular design in grain yield

5水稻产量分子设计育种研究展望
水稻产量是是由多基因控制的复杂性状，通过传统育种手段提高产量的难度日益加大，对于基础研究而言，全基因组的测定，消耗的人力物力资源非常巨大，如国际水稻基因组测序计划是由中国、日本、美国等10个国家和地区联合参与。如何将破译的遗传密码应用于生产实践、加快开发高产优质新品种，将是各国科学家共同面临的挑战，涉及到基础理论研究、育种应用研究和品种推广销售等诸多领域的组织协调和配合。

5.1发展产量基础理论研究
 随着后基因组时代的来临，未来水稻产量设计育种必将依赖于海量的分子生物学信息，理想的高产必须满足三个条件：(1)在既定的生态水平下，最大可能利用光能资源；(2)实现群体结构最优化的理想株型；(3)各性状间组配合理，基因调控网络能保证产量和其他经济性状如品质、抗性等的协调统一。这其中前两条可以通过传统育种技术顺利进行，关键的第三条需要完整的生物信息学和分子生物学的理论和技术支持。

5.2建设水稻育种信息平台
杂交水稻育种的成功离不开全国性的的联合攻关，资源共享平台，水稻产量设计育种亟需完善现行育种体系：(1)数据库的建设包括水稻商业品种和核心种质资源的全面搜集和充分利用；(2)育种家和分子生物学家的亲密合作，发挥强项，弥补不足；(3)发展新的育种理论和工具，应付当前的挑战和困境，解决一因多效、环境互作和基因操纵组配等难题。

5.3完善品种推广体系
在现行推广体系下一个优良的水稻品种从选育到审定、最后到农户手中实现价值需要漫长的时间，国家必须调整发展战略：(1)加快品种育繁推一体化建设，缩短周期，提高效率；(2)部署更高效的新品种宣传推广体系；(3)加强对农户的技术服务和政策支持：(4)学习借鉴国内外的先进经验，充分利用优异种质，提高水稻产量。

一直以来，传统育种被认为是一种经验的艺术，育种学家以丰富的经验对杂交后代表型进行选择，往往具有一定的风险和不确定性。水稻产量分子设计育种能结合传统育种和分子生物学的成果，是整个作物分子设计育种是庞大系统工程的一个重要组成部分，需要集合多个研究机构的力量，包括高校及科研院所，基层育种单位和种子公司和各级农技推广站等，需要集中设施、人才和资金优势，组织全国协作攻关，开展水稻产量分子设计育种基础理论和技术平台建设，促进分子育种与常规育种技术的有机结合，深入发掘中国丰富的基因资源，保障粮食增产稳产，促进农业的可持续发展。

作者贡献
张分云是本研究的实验设计和实验研究的执行人，完成论文初稿的写作；王重荣、赖穗春、李宏和周向阳参与实验设计，试验结果分析；周少川和陈立云是项目的构思者及负责人，指导实验设计，数据分析，论文写作与修改。全体作者都阅读并同意最终的文本。

致谢
本研究由国家国际科技合作专项项目(2012DFB32280)和国家-广东联合基金项目(U1031001)共同资助。

参考文献
Ashikari M., Sakakibara H., Lin S., Yamamoto T., Takashi T., Nishimura A., Angeles E.R., Qian Q., Kitano H., and Matsuoka M., 2005, Gn1a OsCKX2 cytokinin oxidase regulates rice grain production, Science, 309(5735): 741-745
Bai X.F., Wu B., and Xing Y.Z., 2012, Yield-related QTLs and their applications in rice genetic improvement, J. Integr. Plant Biol., 54(5): 300-311

Chen J.J., Ding J.H., Ouyang Y.D., Du H.Y., Yang J.Y., Cheng K., Zhao J., Qiu S.Q., Zhang X.L., Yao J.L., Liu K.D., Wang L., Xu C.G., Li X.H., Xue Y.B., Xia M., Ji Q., Lu J.F., Xu M.L., and Zhang Q.F., 2008, A triallelic system of S5 is a major regulator of the reproductive barrier and compatibility of indica-japonica hybrids in rice, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105(32): 11436-11441

Christou P., Ford T.L., and Kofron M., 1991, Production of transgenic rice (Oryza sativa L.) plants from agronomically important indica and japonica varieties via electric discharge particle acceleration of exogenous DNA into immature zygotic embryos, Nat. Biotechnol., 9(10): 957-962

Delseny M., Han B., and Hsing Y.I., 2010, High throughput DNA sequencing: the new sequencing revolution, Plant Sci., 179(5): 407-422

Deng Q.Y., Yuan L.P., Liang F.S., Li J.M., Li X.Q., Wang L.G., and Wang B., 2004, Studies on yield-enhancing genes from wild rice and their marker assisted selection in hybrid rice, Zajiao Shuidao (Hybrid Rice), 19(1): 6-10 (邓启云, 袁隆平, 梁凤山, 李继明, 李新奇, 王乐光, 王斌, 2004, 野生稻高产基因及其分子标记辅助育种研究, 杂交水稻, 19(1): 6-10)

Fan C.C, Xing Y.Z., Mao H.L., Lu T.T., Han B., Xu C.G., Li X.H., and Zhang Q.F., 2006, GS3, a major QTL for grain length and weight and minor QTL for grain width and thickness in rice, encodes a putative transmembrane protein, Theor. Appl. Genet., 112(6): 1164-1171

Feng Q., Zhang Y., Hao P., Wang S., Fu G., Huang Y., Li Y., Zhu J., Liu Y., Hu X., Jia P., Zhang Y., Zhao Q., Ying K., Yu S., Tang Y., Weng Q., Zhang L., Lu Y., Mu J., Lu Y., Zhang L.S., Yu Z., Fan D., Liu X., Lu T., Li C., Wu Y., Sun T., Lei H., Li T., Hu H., Guan J., Wu M., Zhang R., Zhou B., Chen Z., Chen L., Jin Z., Wang R., Yin H., Cai Z., Ren S., Lv G., Gu W., Zhu G., Tu Y., Jia J., Zhang Y., Chen J., Kang H., Chen X., Shao C., Sun Y., Hu Q., Zhang X., Zhang W., Wang L., Ding C., Sheng H., Gu J., Chen S., Ni L., Zhu F., Chen W., Lan L., Lai Y., Cheng Z., Gu M., Jiang J., Li J., Hong G., Xue Y., and Han B., 2002, Sequence and analysis of rice chromosome 4, Nature, 420(6913): 316-320

Gibson D.G., Glass J.I., Lartigue C., Noskov V.N., Chuang R.Y., Algire M.A., Benders G.A., Montague M.G., Ma L., Moodie M.M., Merryman C., Vashee S., Krishnakumar R., AssadGarcia N., Andrews-Pfannkoch C., Denisova E.A., Young L., Qi Z.Q., Segall-Shapiro T.H., Calvey C.H., Parmar P.P., Hutchison C.A., Smith H.O., and Venter J.C., 2010, Creation of a bacterial cell controlled by a chemically synthesized genome, Science, 329(5987): 52-56

Goff S.A., Ricke D., Lan T.H., Presting G., Wang R., Dunn M., Glazebrook J., Sessions A., Oeller P., Varma H., Hadley D., Hutchison D., Martin C., Katagiri F., Lange B.M., Mou- ghamer T., Xia Y., Budworth P., Zhong J., Miguel T., Paszkowski U., Zhang S., Colbert M., Sun W.L., Chen L., Cooper B., Park S., Wood T.C., Mao L., Quail P., Wing R., Dean R., Yu Y., Zharkikh A., Shen R., Sahasrabudhe S., Thomas A., Cannings R., Gutin A., Pruss D., Reid J., Tavtigian S., Mitchell J., Eldredge G., Scholl T., Miller R.M., Bhatnagar S., Adey N., Rubano T., Tusneem N., Robinson R., Feldhaus J., Macalma T., Oliphant A., and Briggs S., 2002, A draft sequence of the rice genome (Oryza sativa L. ssp. japonica), Science, 296(5565): 92-100

Hiei Y., and Komari T., 2008, Agrobacterium-mediated transformation of rice using immature embryos or calli induced from mature seed, Nat. Protoc., 3(5): 824-834

Hiei Y., Ohta S., Komari T., and Kumashiro T., 1994, Efficient transformation of rice (Oryza sativa L.) mediated by Agrobacterium and sequence analysis of the boundaries of the T-DNA, Plant J., 6(2): 271-282

Hieter P., and Boguski M., 1997, Functional genomics: it’s all how you read it, Science, 278(5338): 601-602

Huang X.H., Lu T.T., and Han B., 2013, Resequencing rice genomes: an emerging new era of rice genomics, Trends Genet., 29(4): 225-232

Huang X.H., Wei X.H., Sang T., Zhao Q., Feng Q., Zhao Y., Li C.Y., Zhu C.R., Lu T.T., Zhang Z.W., Li M., Fan D.L., Guo Y.L., Wang A.H., Wang L., Deng L.W., Li W.J., Lu Y.Q., Weng Q.J., Liu K.Y., Huang T., Zhou T.Y., Jing Y.F., Li W., Lin Z., Buckler E.S., Qian Q., Zhang Q.F., Li J.Y., and Han B., 2010, Genome-wide association studies of 14 agronomic traits in rice landraces, Nat. Genet., 42(11): 961-967

Huang X.Z., Qian Q., Liu Z.B., Sun H.Y, He S.Y., Luo D., Xia G.M., Chu C.C., Li J.Y., and Fu X.D., 2009, Natural variation at the DEP1 locus enhances grain yield in rice, Nat. Genet., 41(4): 494-497

Jiao Y.Q., Wang Y.H., Xue D.W., Wang J., Yan M.X., Liu G.F., Dong G.J., Zeng D.L., Lu Z.F., Zhu X.D., Qian Q., and Li J.Y., 2010, Regulation of OsSPL14 by OsmiR156 defines ideal plant architecture in rice, Nat. Genet., 42(6): 541-544

Ku M.S., Cho D., Li X., Jiao D.M., Pinto M., Miyao M., and Matsuoka M., 2007, Introduction of genes encoding C4 photosynthesis enzymes into rice plants: physiological consequences, Novartis Found. Symp., 236: 100-116

Li X.Y., Qian Q., Fu Z.M., Wang Y.H., Xiong G.S., Zeng D.L., Wang X.Q., Liu X.F., Teng S., Hiroshi F., Yuan M., Luo D., Han B., and Li J.Y., 2003, Control of tillering in rice, Nature, 422(6932): 618-621

Lin Q.B., Wang D., Dong H., Gu S.H., Cheng Z.J., Gong J., Qin R.Z., Jiang L., Li G., Wang J. L., Wu F.Q., Guo X.P., Zhang X., Lei C.L., Wang H.Y., and Wan J.M., 2012, Rice APC/ C^TE controls tillering by mediating the degradation of MONOCULM 1, Nat. Commun., 3: 752

Peleman J.D., and van der Voort J.R., 2003, Breeding by design, Trends Plant Sci., 8(7): 330-334

Peng S.B., Khush G.S., Virk P., Tang Q.Y., and Zou Y.B., 2008, Progress in ideotype breeding to increase rice yield potential, Field Crops Res., 108(1): 32-38

Ribaut J.M., and Hoisington D., 1998, Marker-assisted selection: new tools and strategies, Trends Plant Sci., 3(6): 236-239

Sasaki T., Matsumoto T., Yamamoto K., Sakata K., Baba T., Katayose Y., Wu J., Niimura Y., Cheng Z., Nagamura Y., Antonio B.A., Kanamori H., Hosokawa S., Masukawa M., Arikawa K., Chiden Y., Hayashi M., Okamoto M., Ando T., Aoki H., Arita K., Hamada M., Harada C., Hijishita S., Honda M., Ichikawa Y., Idonuma A., Iijima M., Ikeda M., Ikeno M., Ito S., Ito T., Ito Y., Ito Y., Iwabuchi A., Kamiya K., Karasawa W., Katagiri S., Kikuta A., Kobayashi N., Kono I., Machita K., Maehara T., Mizuno H., Mizubayashi T., Mukai Y., Nagasaki H., Nakashima M., Nakama Y., Nakamichi Y., Nakamura M., Namiki N., Negishi M., Ohta I., Ono N., Saji S., Sakai K., Shibata M., Shimokawa T., Shomura A., Song J., Takazaki Y., Terasawa K., Tsuji K., Waki K., Yamagata H., Yamane H., Yoshiki S., Yoshihara R., Yukawa K., Zhong H., Iwama H., Endo T., Ito H., Hahn J.H., Kim H.I., Eun M.Y., Yano M., Jiang J., and Gojobori T., 2002, The genome sequence and structure of rice chromosome 1, Nature, 420(6913): 312-316

Shen Q., Zhang H.G., Xiang C., Li F., Han M., Gao Y.M., and Shi Y.Y., 2012, The improvement of yield-related traits in rice (Oryza sativa L.) using QTL designed pyramiding between selected introgressed lines, Fenzi Zhiwu Yuzhong (Mo- lecular Plant Breeding), 10(3): 250-269 (沈潜, 张宏军, 项超, 李飞, 韩梅, 高用明, 石英尧, 2012, 利用选择导入系QTL聚合设计方法改良水稻产量相关性状, 分子植物育种, 10(3): 250-269)

Shen Y.O., Li S.J., Lin H.J., Zhang Z.M., Jiang Z., He J., and Pan G.T., 2011, Improving crop yield by genetic engineering, Nongye Shengwu Jishu Xuebao (Journal of Agricultural Bi- otechnology), 19(4): 753-762 (沈亚欧, 李淑君, 林海建, 张志明, 江舟, 何晶, 潘光堂, 2011, 通过转基因手段改善作物产量性状, 农业生物技术学报, 19(4): 753-762)

Shendure J., and Ji H., 2008, Next-generation DNA sequencing, Nat. Biotechnol., 26: 1135-1145

Song X.J., Huang W., Shi M., Zhu M.Z., and Lin H.X., 2007, A QTL for rice grain width and weight encodes a previously unknown RING-type E3 ubiquitin ligase, Nat. Genet., 39(5): 623-630

Tan L.B., Li X.R., Liu F.X., Sun X.Y., Li C.G., Zhu Z.F., Fu Y.C., Cai H.W., Wang X.K., Xie D.X., and Sun C.Q., 2008, Control of a key transition from prostrate to erect growth in rice domestication, Nat. Genet., 40(11): 1360-1364

Toriyama K., Arimoto Y., Uchimiya H., and Hinata K., 1988, Transgenic rice plants after direct gene transfer into protoplasts, Nat. Biotechnol., 6: 1072-1074

Wan J.M., 2006, Perspectives of molecular design breeding in cr- ops, Zuowu Xuebao (Acta Agronomica Sinica), 32(1): 455- 462 (万建民, 2006, 作物分子设计育种, 作物学报, 32(3): 455-462)

Wang E.T., Wang J.J., Zhu X.D., Hao W., Wang L.Y., Li Q., Zhang L.X., He W., Lu B.R., Hongxuan L., Ma H., Zuhua G.Q., and He Z.H., 2008, Control of rice grain-filling and yield by a gene with a potential signature of domestication, Nat. Genet., 40(11): 1370-1374

Wang J.K., Li H.H., Zhang X.C., Yin C.B., Li Y., Ma Y.Z., Li X.H., Qiu L.J., and Wan J.M., 2011, Molecular design breeding in crops in China, Zuowu Xuebao (Acta Agronomica Sinica), 37(2): 191-201 (王建康, 李慧慧, 张学才, 尹长斌, 黎裕, 马有志, 李新海, 邱丽娟, 万建民, 2011, 中国作物分子设计育种, 作物学报, 37(2): 191-201)

Weng J.F., Gu S.H., Wan X.Y., Gao H., Guo T., Su N., Lei C.L., Zhang X., Cheng Z.J., Guo X.P., Wang J.L., Jiang L., Zhai H.Q., and Wan J.M., 2008, Isolation and initial characterization of GW5, a major QTL associated with rice grain width and weight, Cell Res., 18(12): 1199-1209

Xiao J.H., and Luo L.J., 2010, Molecular breeding for green super rice, Fenzi Zhiwu Yuzhong (Molecular Plant Breeding), 8(6): 1054-1058 (肖景华, 罗利军, 2010, 水稻分子育种与绿色超级稻, 分子植物育种, 8(6): 1054-1058)

Xing Y.Z., and Zhang Q.F., 2010, Genetic and molecular bases of rice yield, Annu. Rev. Plant Biol., 61(4): 421-442

Xu C., Wang Y.H., Yu Y.C., Duan J.B., Liao Z.G., Xiong G.S., Meng X.B., Liu G.F., Qian Q., and Li J.Y., 2012, Degradation of MONOCULM 1 by APC/C^(TAD1) regulates rice tillering, Nat. Commun., 3: 750

Xu W.Y., Xing Y.Z., Weng X.Y., Zhao Y., Tang W.J., Wang L., Zhou H.J., Yu S.B., Xu C.G., Li X.H., and Zhang Q.F., 2008, Natural variation in Ghd7 is an important regulator of heading date and yield potential in rice, Nat. Genet., 40(6): 761-767

Yamagata Y., Yamamoto E., Aya K., Win K.T., Doi K., Sobrizal., Ito T., Kanamori H., Wu J., Matsumoto T., Matsuoka M., Ashikari M., and Yoshimura A., 2010, Mitochondrial gene in the nuclear genome induces reproductive barrier in rice, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 107(4): 1494-1499

Yan H., Saika H., Maekawa M., Takamure I., Tsutsumi N., Kyozuka J., and Nakazono M., 2007, Rice tillering dwarf mutant dwarf3 has increased leaf longevity during darkness-induced senescence or hydrogen peroxide-induced cell death, Genes Genet. Syst., 82(4): 361-366

Yang Y.S., Deng Q.Y., Chen L.Y., Deng H.B., Zhang W., and Xiong Y.D., 2005, Progress in breeding for yield-enhancing QTL from O. rufipogon by molecular marker-assisted selection, Zajiao Shuidao (Hybrid Rice), 20(5): 1-5 (杨益善, 邓启云, 陈立云, 邓化冰, 庄文, 熊跃东, 2005, 野生稻高产QTL的分子标记辅助育种进展, 杂交水稻, 20(5): 1-5)

Yi J.L., Zhou S.C., Tang X.Y., Zhou X.Y., Peng Q., Chen L.Y., and Wang H.B., 2011, Research progress of rice breeding by molecular design in grain quality, Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online) (Molecular Plant Breeding), 9(19): 1134-1151 (易俊良, 周少川, 唐晓艳, 周向阳, 彭琼, 陈立云, 王海斌, 2011, 水稻稻米品质的分子设计育种研究进展, 分子植物育种(Online), 9(19): 1134-1151)

Yu J., Hu S., Wang J., Wong G.K., Li S., Liu B., Deng Y., Dai L., Zhou Y., Zhang X., Cao M., Liu J., Sun J., Tang J., Chen Y., Huang X., Lin W., Ye C., Tong W., Cong L., Geng J., Han Y., Li L., Li W., Hu G., Huang X., Li W., Li J., Liu Z., Li L., Liu J., Qi Q., Liu J., Li L., Li T., Wang X., Lu H., Wu T., Zhu M., Ni P., Han H., Dong W., Ren X., Feng X., Cui P., Li X., Wang H., Xu X., Zhai W., Xu Z., Zhang J., He S., Zhang J., Xu J., Zhang K., Zheng X., Dong J., Zeng W., Tao L., Ye J., Tan J., Ren X., Chen X., He J., Liu D., Tian W., Tian C., Xia H., Bao Q., Li G., Gao H., Cao T., Wang J., Zhao W., Li P., Chen W., Wang X., Zhang Y., Hu J., Wang J., Liu S., Yang J., Zhang G., Xiong Y., Li Z., Mao L., Zhou C., Zhu Z., Chen R., Hao B., Zheng W., Chen S., Guo W., Li G., Liu S., Tao M., Wang J., Zhu L., Yuan L., and Yang H., 2002, A draft sequence of the rice genome (Oryza sativa L. ssp. indica), Science, 296(5565): 79-92

Yu Y., Rambo T., Currie J., Saski C., Kim H.R., Collura K., Thompson S., Simmons J., Yang T.J., Nah G., Patel A.J., Thurmond S., Henry D., Oates R., Palmer M., Pries G., Gibson J., Anderson H., Paradkar M., Crane L., Dale J., Carver M.B., Wood T., Frisch D., Engler F., Soderlund C., Palmer L.E., Tetylman L., Nascimento L., de la Bastide M., Spiegel L., Ware D., O‘Shaughnessy A., Dike S., Dedhia N., Preston R., Huang E., Ferraro K., Kuit K., Miller B., Zutavern T., Katzenberger F., Muller S., Balija V., Martienssen R.A., Stein L., Minx P., Johnson D., Cordum H., Mardis E., Cheng Z., Jiang J., Wilson R., McCombie W.R., Wing R.A., Yuan Q., Ouyang S., Liu J., Jones K.M., Gansberger K., Moffat K., Hill J., Tsitrin T., Overton L., Bera J., Kim M., Jin S., Tallon L., Ciecko A., Pai G., van Aken S., Utterback T., Reidmuller S., Bormann J., Feldblyum T., Hsiao J., Zismann V., Blunt S., de Vazeilles A., Shaffer T., Koo H., Suh B., Yang Q., Haas B., Peterson J., Pertea M., Volfovsky N., Wortman J., White O., Salzberg S.L., Fraser C.M., Robin Buell C., Messing J., Song R., Fuks G., Llaca V., Kovchak S., Young S., Bowers J.E., and Paterson A.H., 2003, Indepth view of structure, activity, and evolution of rice chromosome 10, Science, 300(5625): 1566-1569

Zhang H.M., Yang H., Rech E.L., Golds T.J., Davis A.S., Mulligan B.J., Cocking E.C., and Davey M.R., 1988, Transgenic rice plants produced by electroporation-mediated plasmid uptake into protoplasts, Plant Cell Rep., 7(6): 379-384

Zhang W., and Wu R., 1988, Efficient regeneration of transgenic plants from rice protoplasts and correctly regulated expression of the foreign gene in the plants, Theor. Appl. Genet., 76(6): 835-840

Zhou D.G., Zhao Q.Y., Fu C.Y., Li H., Cai X.F., Luo D., and Zhou S.C., 2008, The next generation sequencing and its effect on the rice molecular design breeding, Fenzi Zhiwu Yuzhong (Molecular Plant Breeding), 6(4): 619-630 (周德贵, 赵琼一, 付崇允, 李宏, 蔡学飞, 罗达, 周少川, 2008, 新一代测序技术及其对水稻分子设计育种的影响, 分子植物育种, 6(4): 619-630)

Zhou S.C., Li H., and Li K.H., 2007, Construction of rice core germplasm breeding system, Shenyang Nongye Daxue Xuebao (Journal of Shenyang Agricultural University), 38(5): 688-694 (周少川, 李宏, 李康活, 2007, 水稻核心种质育种体系的构建, 沈阳农业大学学报, 38(5): 688-694)

Zhou Y., Li W., Wu W., Chen Q., Mao D., and Worland A.J., 2001, Genetic dissection of heading time and its components in rice, Theor. Appl. Genet., 102(8): 1236-1242