作物设计Crop Design

作物设计，这是一个作物育种新概念。所谓作物设计，是根据作物生长发育的精确遗传信息，构建能代表这些遗传信息的分子元件及性状元件，按照育种目标进行定向组装的分子育种技术。作物设计涉及三个层面：第一个层面是精确遗传信息，主要是指能够设计各种重要的植物学性状和各种代谢途径的已知功能基因、调控基因及其QTL，这些遗传信息的主要来源是各种"组学"的研究数据；第二个层面是构建分子元件及培育性状元件，其目的是将精确遗传信息通过基因操作构建成可进行遗传转化的分子元件或借助分子标记辅助手段培育能代表目标性状基因型的性状元件；第三个层面是育种目标的定向组装，依据品种设计蓝图，借助转基因技术、基因敲除、RNA干扰等基因操作手段，分子标记辅助选择及常规育种方法培育出符合设计目标的作物新品种。

作物设计目前仍处于最起始阶段，其发展和应用取决于系统生物学（systems biology）理论和技术的发展和创新，尤其取决于植物功能基因组学、蛋白质组学和代谢组学对影响植物重要功能性状的基因和代谢调控网络的研究进展及信息累积。在作物设计的具体实践中，不但要充分考虑到分子元件的结构和功能与表达性状的协同性、时空性，而且还要借助常规技术如抗逆性的鉴定或农艺性状的大田筛选和鉴定来确认基因或QTL对目标性状的表型效应及其与环境的相互作用。与传统育种技术相比，作物设计育种技术是借助计算机建立模拟育种体系，基于基因型选择和目标性状定向操作，育种目标明确，育种结果具有预见性，可以有效预警研究中可能出现的问题，并提供相应的解决方案。

来源:分子植物育种(Molecular Plant Breeding) 2004年，第2卷，第4期 版权页