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种业振兴对保障国家粮食安全具有重要的战略意义。推进中国种业振兴以确保粮食安全，必须坚持大国土观与大食物观，在动态发展格局下解决种业的“卡脖子”问题，在协同发展思路下重视种业振兴的必要匹配条件，在国际竞争与合作视野下拓展种业振兴的发展空间。本文从粮食安全决定因素及其优先序的角度揭示了种业振兴的基础性、关键性与决定性作用；在此基础上，回顾中国种业发展的历程，厘清了种业振兴与粮食安全的关系；在新的粮食安全格局下，解析大食物观下种业振兴的内涵与面临的挑战，对未来中国种业振兴的健康良序发展进行展望并提出对策建议。

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挖掘水稻产量潜力是水稻研究最重要的方向之一。再生稻是一种利用水稻头季收割后稻桩上存活的腋芽，在适宜的光照、温度、养分等条件下萌发成蘖，进而抽穗成熟的水稻，在节约大量人力物力的同时能够保证水稻产量与双季稻基本持平，对于稳定国家粮食安全具有重要意义。本文综述了已报道的水稻再生力相关QTLs位点，发现水稻再生力相关的QTLs位点贡献率偏低，相关研究不深入，与生产联系不紧密；总结了水稻再生力评价标准的现状，发现前期头季稻的SPAD衰减指数、中期再生稻的再生芽出鞘率以及收获后期的日产量和热量利用率是评价水稻品种再生力的重要指标，可用于筛选强再生力的水稻品种；概括了留桩高度对再生稻产量和品质的影响。提出再生稻的培育应聚焦优质、高产、抗病等水稻重要性状及强再生力相关性状，利用多组学分析挖掘新基因及其优异自然变异，开发功能分子标记，利用全基因组关联分析与分子模块育种技术相结合开展强再生力水稻种质资源精准鉴定、新基因发掘、种质创新、新品种选育研究。

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介绍水稻遗传转化方法的发展历程和科研成果，为水稻遗传转化体系的研究和应用提供借鉴。从生物介导转化法和非生物介导转化法2类方法出发，介绍各种转化方法在水稻上的首次报道和重要进展并进行了展望。生物介导转化法中，农杆菌Agrobacterium介导转化法通过侵染种胚、稻穗、愈伤组织和茎尖进行转化，种胚及其诱导的愈伤组织作为材料的转化体系较为成熟，稻穗和茎尖转化法则操作简便、转化再生周期短；此外，有研究尝试用根瘤菌Sinorhizobium和Rhizobium以及附着剑菌Ensifer adhaerens转化水稻。非生物介导转化法中，物理方法转化法(基因枪法、电击法、花粉管通道法和显微注射法)是较为传统的转化方法，基因枪法应用较为成熟，花粉管通道法则取得较多育种成果；介质介导转化法中，纳米材料的应用正逐步成为研究热点。水稻遗传转化体系的发展可从转化材料的筛选和优化介导转化的载体入手，同时将转化体系和DNA-free、单倍体诱导等技术结合起来，以提高转化效率和安全性，缩短转化再生周期。

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水稻Oryza sativa L.是主要的粮食作物，也是单子叶植物研究的模式植物。面对日益严峻的环境和人口压力，培育高产、优质、环境适性强的水稻品种是解决当前粮食安全问题的有效途径。随着多组学技术的快速发展，积累了海量的水稻遗传育种相关的数据。生物信息数据库和在线分析工具是存储这些数据的载体，用以整合、可视化和共享数据，并为数据的深入挖掘和利用提供工具，从而为育种决策提供数据支撑。本综述系统梳理了近20年来开发的水稻生物信息数据库和在线分析工具，并基于内置数据集和功能对它们进行了分类和总结。最后，讨论了现有的水稻生物信息数据库和在线分析工具的问题与不足，并对它们在大数据和人工智能时代的发展方向进行了展望。

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分析了华南双季稻田CH₄和N₂O排放量，从低碳品种筛选、节水减排灌溉、化肥减量增效等方面介绍了华南双季稻低碳高产关键技术及其集成应用情况。综述了华南双季稻低碳高产栽培技术研究的主要进展、存在问题和今后工作重点。华南双季稻低碳高产栽培技术节水节肥、减排控污、增产增收，实现了低碳与高产的协调，应用前景好。目前，该技术主要存在可用品种少、种植模式单一、推广难度大等问题；今后，在加大政策支持的同时，亟需加强品种筛选、模式集成、基础理论等方面的研究，以确保国家粮食安全，实现碳达峰碳中和的目标。

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目的 揭示航天诱变水稻雌性半不育的变异特性。方法 以常规籼型水稻‘秋B’(野生型)航天搭载诱变获得的雌性半不育突变体rs(s)为研究对象，对其开展形态学、细胞学、生理学和遗传学研究。调查突变体与野生型及其正反交F₁、F₂群体结实率，对亲本的花粉和胚囊育性进行细胞学观察，测定突变体与野生型幼穗生长素(IAA)、细胞分裂素(TZR)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA₃)的含量变化。结果 突变体rs(s)雄蕊发育正常但雌性半不育，该性状受隐性单基因调控；发育过程中子房干瘪瘦小，柱头伸长不明显，雌蕊在胚囊发育的有丝分裂阶段发生异常，导致胚囊败育；IAA含量在突变体幼穗分化第6阶段急剧增加。结论 突变体rs(s)是一个新的雌性半不育突变体，在有丝分裂阶段生长素含量急剧增加，可能抑制了雌蕊的生长发育，导致雌蕊发育畸形、雌性半不育。

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目的 挖掘控制水稻苗高的稳定QTL，并分析其上位性效应，为水稻苗高的分子育种提供QTL和理论参考。方法 以IR65598-112-2为供体、优良品种‘华粳籼74’为受体的单片段代换系(Single segment substitution line，SSSL)为材料，通过测定SSSL与‘华粳籼74’的苗高差异，对苗高QTL进行定位；通过代换作图缩小QTL的区间，并分析2个苗高QTL的上位性效应。结果 在第3号染色体长臂端定位到2个相邻的苗高QTLs (qSH3-1和qSH3-2)，分别位于第3号染色体的32.59—33.08 Mb和33.16—34.81 Mb区间，长度分别为0.49和1.65 Mb；加性效应分别为-0.86和-1.09 cm；加性效应表型贡献值分别为-4.14%和-5.15%；包含这2个QTL的SSSL的苗高与‘华粳籼74’无显著差异。结论 本研究定位到2个苗高QTL，这2个QTL之间可能存在显著的上位性。

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目的 深入挖掘与穗长相关的新基因，为水稻穗长调控的遗传机理研究及分子育种提供依据。方法 以2个优良亲本‘ZP37’和‘R8605’及其杂交衍生的208个高世代重组自交系(Recombinant inbred lines，RILs)为作图群体，利用全基因组重测序高密度连锁图谱对3个不同环境下的穗长数量性状座位(Quantitative trait locus，QTL)进行定位，同时分析它们的聚合效应。结果 共检测到11个穗长QTL，分别分布在第3、4、7、8、9和12号染色体上，其似然函数比对数值(Log of odds，LOD)介于3.07~12.87之间，贡献率在2.17%~10.94%之间，有7个QTL是新位点，其余4个QTL位点与已报道的穗长基因和QTL位置重叠或相近。在2个不同环境下重复检测到4个稳定的QTL位点；对聚合了不同数量穗长QTL株系的分析结果表明，穗长QTL表现出累加效应，QTL数量的增加能显著增加水稻穗长。结论 本研究结果为水稻穗长QTL的克隆和功能解析奠定坚实的基础，为水稻高产育种提供理论依据和遗传资源。

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目的 长链非编码RNA(Long non-coding RNA，lncRNA)长度大于200 nt，一般不具有编码蛋白质功能。探究低温下lncRNA对邻近SAUR基因表达的影响，以期为研究水稻种子低温萌发的能力提供理论依据。方法 lncRNA SVR由 国家植物航天育种工程技术研究中心前期研究筛选，可以响应低温胁迫，通过生物信息学方法分析lncRNA SVR的二级结构并寻找lncRNA SVR内部的冷胁迫基序，通过qRT-PCR分析lncRNA SVR和SAUR基因的表达特性。结果 lncRNA SVR序列中存在高度相似的冷胁迫响应基序，且在茎环连接处。表达特性分析表明，在种子萌发过程中低温胁迫会持续降低lncRNA SVR的表达，邻近的多个SAUR基因在低温胁迫下的表达量明显高于在常温下的表达量，表明lncRNA SVR的邻近SAUR基因一定程度上能够和lncRNA SVR一样响应低温胁迫。表达相关性分析表明，在低温萌发中lncRNA SVR与这些SAUR基因的表达均呈负相关关系，lncRNA SVR与OsSAUR55的表达呈显著负相关关系。进一步分析种子低温萌发中SAUR基因在lncRNA SVR敲除系中的表达情况，结果表明，在敲除系中，lncRNA SVR的下降幅度低于其在野生型中的下降幅度，OsSAUR41、OsSAUR53、OsSAUR54、OsSAUR55表达量的上升幅度均显著低于其在野生型中的上升幅度。结论 lncRNA SVR可能负调控OsSAUR55的表达，进而响应低温胁迫。

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目的 明确4种不同籼稻品种苗期耐热性差异，为水稻品种选育与推广应用提供理论参考和技术支持。方法 采用水稻基因组重测序、表型鉴定结合转录水平分析综合评价华南地区高产常规水稻品种‘南秀美占’、杂交稻恢复系‘R5518’及香稻品种‘九里香’和‘南晶香占’的苗期耐热性。结果 ‘南晶香占’苗期耐热性相对较弱，‘R5518’耐热性中等，‘九里香’和‘南秀美占’表现出苗期耐热性强于另外2个品种；通过比较水稻抗热相关基因在这4个品种的单倍型、荧光定量数据与表型数据，发现‘九里香’在OsTT1表现出较多的变异，而其他水稻耐热QTLs上，4个品种单倍型较为一致，可能OsTT1贡献了‘九里香’部分耐热性；表达模式上，OsHSF7、OsHSP71.1和OsHTS1基因表达趋势与水稻耐热性评价比较一致，表明这3个基因可能参与该研究中的4个籼稻品种耐热性调控。结论 由于一些耐热相关基因的表达差异、基因移码、剪切转录本出错，造成基因失活，导致不同籼稻品种的苗期耐热性差异。该项研究结果可为水稻耐热性育种全基因组选择提供新的思路。

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目的 鉴定陆稻种质资源早期幼苗的陆生适应性，筛选出具备低水分胁迫萌发、深土出苗能力的优势种质资源，为培育具有优良陆生适应性的新品种提供种质资源和参考依据。方法 在150 g/L乙二醇(PEG6000)模拟低水分胁迫及8 cm深土壤播种条件下，评价‘黄华占’‘龙粳39’‘京越1号’等24份水稻和‘陆引46’‘IRAT318’‘IRAT11’等24份陆稻改良品种的陆生适应性指标，同时对246份地方陆稻种质资源进行相关指标测定。通过主成分分析、隶属函数和陆生适应性综合评价值对参试种质资源进行评价，并利用聚类分析进行分类。结果 在低水分胁迫条件下，典型水、陆稻品种的相对发芽率、发芽势、根长、芽长、根数均存在极显著差异，可作为陆稻早期幼苗陆生适应性的鉴定指标。在深土播种条件下，根长、芽长、中胚轴长和胚芽鞘长对幼苗出土起着主效作用。根据它们陆生适应性的差异，可将294份供试材料的陆生适应性划分为极强型(Ⅰ类)、强型(Ⅱ类)、中间型(Ⅲ类)、弱型(Ⅳ类)和极弱型(Ⅴ类) 5类，最终筛选出7份陆生适应性强的种质资源。结论 本研究初步确定了陆稻早期幼苗的陆生适应性鉴定指标，并对云南地方陆稻进行综合评价，可为旱直播稻新品种的培育提供基础。

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目的 挖掘水稻溶血磷脂酸酰基转移酶(Lysophosphatidic acid acyltransferase，LPAT)基因家族成员信息，分析其生物信息学特征及在水稻籽粒油脂合成中的作用。方法 通过生物信息学分析，对OsLPAT基因家族进行基因结构、系统进化树、组织表达谱以及激素和逆境表达谱等分析。利用比较代谢组和转录组学的方法，分析OsLPAT家族各成员在水稻籽粒油脂合成中的作用。结果 水稻基因组中LPAT家族包含5个成员，分别命名为OsLPAT1~OsLPAT5。除OsLPAT1外，其他成员均含有4~6个外显子，且各成员均包含Acyltransferase C-terminus (PF01553)结构域；进化分析显示，LPAT基因在单子叶植物中较为保守；OsLPAT2的表达受多种逆境条件及激素诱导，OsLPAT3和OsLPAT5的表达受到脱落酸(Abscisic acid，ABA)的强烈诱导，而OsLPAT4则特异性地受到渗透胁迫的诱导；比较代谢组和转录组学分析显示，OsLPAT家族各成员分别在籽粒发育的不同阶段发挥功能，从而促进油脂(Triacylglycerol，TAG)合成。结论 水稻基因组中存在5个LPAT基因，其表达受到不同激素的诱导，可能在水稻激素响应过程中发挥作用。该家族成员参与了不同发育阶段籽粒中的油脂前体磷脂酸(Phosphatidic acid，PA)的合成，从而正调控籽粒中的油脂合成。

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目的 研究晚籼杂交稻单株穗数、叶面积指数(Leaf area index，LAI)、叶片SPAD和透光率(Light transmittance rate，LTR)等指标的动态变化，进一步明确它们之间的相互关系及其对杂交稻产量和产量性状的影响，为杂交水稻育种和生产实践提供理论指导。方法 以华南地区广泛应用的5个三系不育系和6个恢复系配置杂交组合，于2021年晚季在广州进行27个杂交组合的随机区组试验，分析杂种光合参数的动态变化规律以及不同发育阶段各光合参数对产量及产量性状的影响及相关性。结果 杂种茎蘖数自移栽后直线上升，于移栽后25 d达分蘖高峰，始穗期(移栽后60 d)进入平稳期；杂种LAI自移栽后快速上升，于幼穗分化后期(移栽后50 d)后达最高值，之后进入回落期；叶片SPAD自移栽后逐步走低，生长发育前期组合间叶片SPAD差异不明显，进入灌浆结实期后存在显著(P < 0.05)或极显著(P < 0.01)差异；杂种群体LTR随发育进程呈逐步下降趋势。相关分析表明：分蘖盛期前(移栽后10~20 d)以及始穗期至灌浆期(移栽后60~76 d)的单株茎蘖数与杂种产量呈极显著正相关，增产作用主要通过增加单株实粒数实现；分蘖盛期至幼穗分化后期(移栽后25~50 d)的茎蘖数过多，增加了杂种群体的无效分蘖，造成杂种结实率下降和产量显著降低；分蘖前期(移栽后20 d)和始穗期(移栽后60 d)杂种LAI与产量呈极显著和显著正相关，相关系数分别为0.296和0.255，增产作用主要通过提高单株实粒数和千粒质量实现；灌浆期(移栽后76 d)的LAI与产量呈极显著负相关，相关系数为-0.312；生育前期(移栽后15~50 d)杂种SPAD对产量具有显著或极显著增产效应，而灌浆结实期(移栽后76~90 d)的SPAD则造成极显著减产；杂种群体LTR与产量呈极显著负相关，分蘖前期(移栽后20 d)和幼穗分化前期(移栽后38 d)的LTR与产量的相关系数分别为-0.282和-0.384。结论 ‘天丰A’‘五丰A’‘广恢998’和‘广恢308’组合的前期分蘖力强，茎蘖数多，叶面积系数大，早生快发性好；‘扬泰A’‘广恢998’等组合前期LTR较低、后期较高，有利于植株光合作用和产量提高。在不同生长发育阶段，光合参数通过影响杂种的不同产量性状，实现对杂种产量的影响。通过光合参数与杂种产量回归方程的拟合，能较好地对杂交水稻早期产量进行预测。

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目的 通过不同水稻品种(系)食味相关性状对氮肥水平和种植季节的反应特性，鉴定出不同的响应类型，并筛选出响应相对不敏感的优质食味品种(系)，为优质稻新品种培育和优质高产栽培技术研发提供理论和材料支撑。方法 以华南优质、高产的常规稻和杂交稻品种及其亲本(共17份)为供试材料，在广州早、晚两季种植，分别实施4个施氮量水平(0 、90、135和180 kg/hm²)处理，观测其蒸煮食味品质的响应。结果 1)除碱消值响应较小外，直链淀粉含量(AC)、蛋白质含量(PC)和食味值(TV)对施氮量均有明显的响应：PC一般随施氮量的增加而升高，TV则一般随施氮量的增加而降低；AC、PC和TV在晚季以及胶稠度(GC)在早、晚两季存在施氮水平×品种(系)的互作效应。说明晚季施氮水平对GC、AC、PC和TV的影响因品种不同而异。2)晚季以N0(不施氮肥)处理的米饭TV最优，早季则一般以N1(90 kg/hm²)处理的米饭TV最优。说明早季应适当施用少量氮肥，而晚季则尽量不施氮肥可能更有利于米饭食味的提高。3)不同优质稻品种(系)米饭食味对施氮水平的敏感度不同，品种间存在较大差异。4)杂交稻F₁代的GC、AC、PC和TV多数居于其相应父母本之间，但其TV一般偏向高值亲本，表现出部分显性或超显性。结论 要培育食味优良的常规稻和优质杂交稻，必须利用中低PC、中高TV的材料作亲本。在优质稻米生产中，选用米饭食味好，且对氮肥中低度敏感的优质稻品种，并根据生产季节不同配套相应的施肥技术方案，是高食味优质稻米产业发展的关键。

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目的 提高杂交稻种子活力分级检测精度和速度。方法 提出了一种基于YOLOv5改进模型(YOLOv5-I)的杂交稻芽种快速分级检测方法，该方法引入SE (Squeeze-and-excitation)注意力机制模块以提高目标通道的特征提取能力，并采用CIoU损失函数策略以提高模型的收敛速度。结果 YOLOv5-I算法能有效实现杂交稻芽种快速分级检测，检测精度和准确率高，检测速度快。在测试集上，YOLOv5-I算法目标检测的平均精度为97.52%，平均检测时间为3.745 ms，模型占用内存空间小，仅为13.7 MB；YOLOv5-I算法的检测精度和速度均优于YOLOv5s、Faster-RCNN、YOLOv4和SSD模型。结论 YOLOv5-I算法优于现有的算法，提升了检测精度和速度，能够满足杂交稻芽种分级检测的实用要求。

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目的 传统考种方法测量精度和效率难以满足现代水稻育种研究的需求，设计一种水稻谷粒图像与质量信息同步采集装置，实现水稻谷粒考种参数的自动提取。方法 采用掩膜法自动提取稻谷区域图像，根据稻谷投影面积、数量规律获取稻谷总粒数；根据空粒、实粒颖壳轮廓差异识别空粒；基于角点间距均值标定法，结合轮廓最小外接矩形法获取粒长、粒宽，结合链码法获取粒周长；采用正方形面积均值标定法结合像素累加法获取粒面积。分析摄像头高度、谷粒数量、谷粒种类、规则图形类型对谷粒性状参数提取精度的影响。结果 摄像头高度对稻谷总数、空粒数、长、宽测量精度有明显影响，稻谷种类对宽度测量精度有明显影响，规则图形类型对周长和面积测量精度有明显影响。采用本文提出方法测量总粒数、空粒数、粒长、粒宽、粒周长、粒面积的决定系数(R²)分别为0.99830、0.98780、0.99610、0.78290、0.99510和0.99998，测量的平均精度分别为99.47%、87.17%、96.55%、96.36%、98.00%和95.86%，测量效率为16.52粒/s。结论 本文所采用的稻谷谷粒考种参数自动提取方法可行，可为全自动考种机的研发提供技术参考。

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目的 水稻产量关乎全人类的粮食安全，如何有效地预防和高效地检测水稻病虫害是智慧农业领域的重要课题。深度学习由于具备自主学习图像特征等优异性能，成为水稻病虫害识别的首选方法。但在自然环境下，数据集偏小，且容易受到复杂背景的影响，在训练过程中容易产生过拟合，以及细微特征难以提取等问题。本研究致力于解决上述问题。方法 提出一种基于改进ResNet的多尺度双分支结构的水稻病虫害识别模型(MSDB-ResNet)。在ResNet模型的基础上，引入ConvNeXt残差块，以优化残差块的计算比例，构建双分支结构，通过调整每条分支的卷积核大小，提取输入病害图像中大小不同的病害特征。针对现实环境复杂、数据集太小、过拟合等问题，利用从自然环境拍摄到的5932张水稻病虫害图像，使用随机亮度、运动模糊等数据预处理方法，以及镜像、裁剪、缩放等数据增强方法，将数据集扩充到20000张，训练MSDB-ResNet模型识别4种常见的水稻病害。结果 MSDB-ResNet在水稻病虫害数据集上具有良好的识别性能，识别准确率高达99.10%，较原ResNet 模型提高了2.42个百分点，明显优于AlexNet、VGG、DenseNet和ResNet等经典网络。该模型具有良好的泛化能力和极强的鲁棒性。结论 MSDB-ResNet模型在水稻病虫害识别中具有一定的可行性和先进性，可为实现复杂背景下的水稻病虫害识别提供参考。

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目的 解决当前病虫害识别方法参数多、计算量大、难以在边缘嵌入式设备部署的问题，实现农作物病虫害精准识别，提高农作物产量和品质。方法 提出一种融合多头注意力的轻量级卷积网络(Multi-head attention to convolutional neural network，M2CNet)。M2CNet采用层级金字塔结构，首先，结合深度可分离残差和循环全连接残差构建局部捕获块，用来捕捉短距离信息；其次，结合全局子采样注意力和轻量级前馈网络构建轻量级全局捕获块，用来捕捉长距离信息。提出M2CNet-S/B/L 3个变体以满足不同的边缘部署需求。结果 M2CNet-S/B/L参数量分别为1.8M、3.5M和5.8M，计算量(Floating point operations，FLOPs)分别为0.23G、0.39G和0.60G。M2CNet-S/B/L对PlantVillage病害数据集取得了大于99.7%的Top5准确率和大于95.9%的Top1准确率，对IP102虫害数据集取得了大于88.4%的Top5准确率和大于67.0%的Top1准确率，且比同级别的模型表现优异。结论 该方法能够对作物病虫害进行有效识别，且可为边缘侧工程部署提供有益参考。