评审组：农林养殖组
项目名称：棉子糖调控玉米耐旱、耐热及种子活力的机理及其应用研究
提名单位： 杨凌农业高新技术产业示范区管理委员会
提名等级：一等奖
提名单位意见： 该项目“棉子糖调控玉米耐旱、耐热及种子活力的机理及其应用研究”将基础研究与应用研究紧密结合，发现了棉子糖是调控玉米耐旱、耐热和种子活力的关键因素并解析其作用机理；运用生物育种手段，获得了耐旱耐热玉米新材料。该项目创制的耐旱耐热玉米新材料连续三年在甘肃景泰进行了大田试验，表现出显著的增产效果，目前该材料已获批农业农村部转基因生物新品种环境释放阶段的安全审批书，项目成果创新性达到国际领先水平。近15年来，赵天永教授研究团队围绕棉子糖代谢调控玉米耐旱、耐热及种子活力的分子机理及其应用开展了长期系统研究，发现棉子糖代谢在玉米耐旱、耐热和种子活力中的关键作用，克隆了具有自主知识产权的玉米棉子糖代谢关键酶基因ZmGOLS2和ZmRAFS，解析了其表达调控网络，并通过生物育种技术创制了一系列超表达棉子糖代谢关键酶基因ZmGOLS2和ZmRAFS耐旱、耐热及种子活力显著提高的玉米自交系和杂交种。连续三年（2022-2024）的大田试验结果表明，在干旱胁迫条件下，所创制的转基因玉米新品系较我国主栽品种郑单958增产逾40%；在常规栽培条件下，转基因品系未出现减产。这些具有自主知识产权的耐旱、耐热玉米自交系和杂交种的应用，将大幅度提高我国玉米产量，对保障国家粮食安全具有重要意义，为玉米生物育种的理论研究和实践做出了突出贡献。提名该项目为陕西省自然科学奖一等奖。
项目简介：
客观评价：
代表性论文专著目录：
主要完成人情况：
  1. 姓名：赵天永
    排名：1
    行政职务：无
    技术职称：教授
    工作单位：西北农林科技大学
    完成项目时所在单位：西北农林科技大学
    对本项目主要学术贡献：自2011年以来，赵天永教授领导团队聚焦玉米耐旱和耐热的分子调控机制开展了长期系统研究，克隆了具有自主知识产权的玉米棉子糖代谢关键酶基因ZmGOLS2和ZmRAFS，阐明了这两个关键酶通过棉子糖合成调控玉米耐旱、耐热和种子活力的分子机制。揭示了转录因子ZmDREB2A、ZmHSFA2和ZmHSBP2通过调控这两个关键酶基因表达控制玉米耐旱、耐热和种子活力的分子调控网络，取得了一系列原创性发现（发现点一至四，代表性论文1至5，均为论文通讯作者）。利用生物育种技术获得了在干旱和高温胁迫条件下产量极大提高的玉米优异新品系，实现了从基础理论研究到玉米生物育种实践的跨越。
  2. 姓名：张玉民
    排名：2
    行政职务：无
    技术职称：副教授
    工作单位：西北农林科技大学
    完成项目时所在单位：西北农林科技大学
    对本项目主要学术贡献：1.发现棉子糖代谢提高植物耐旱的分子机制。拟南芥中超表达ZmRAFS降解肌醇半乳糖苷，产生肌醇提高了拟南芥的耐旱性（发现一，代表性论文3）。2.参与发现调控棉子糖代谢可以提高种子活力，负责创制超表达ZmRAFS的拟南芥材料并鉴定其种子活力，发现拟南芥中RFOs成员与Sucrose之间的碳分配比例控制种子活力（发现三，代表性论文2）。3.参与发现超表达ZmRAFS可显著提高玉米在干旱和高温条件下的产量，负责改良的转基因郑单958大田耐旱耐热能力的鉴定与评测（发现四，代表性论文5）。
  3. 姓名：李涛
    排名：3
    行政职务：无
    技术职称：副教授
    工作单位：河南农业大学
    完成项目时所在单位：西北农林科技大学
    对本项目主要学术贡献：1. 发现玉米棉子糖合成酶基因突变体 zmrafs 对干旱胁迫敏感，超表达ZmRAFS 基因提高了拟南芥的耐旱能力（发现一，代表性论文3）。 2. 利用玉米 ZmRAFS 基因突变体和拟南芥超表达材料研究了棉子糖调控种子活力的分子机制，发现了棉子糖和蔗糖的比例是调控玉米种子活力的关键因素，通过调控棉子糖代谢可以提高种子活力（发现三，代表性论文2）。
  4. 姓名：韩庆辉
    排名：4
    行政职务：无
    技术职称：讲师
    工作单位：浙江农林大学
    完成项目时所在单位：西北农林科技大学
    对本项目主要学术贡献：发现 ZmDREB2A 在调控棉子糖合成，提高玉米种子活力和植株耐逆性的同时，也激活了生长素降解酶基因 ZmGH3.2 的表达，超表达ZmDREB2A 提高了ZmGH3.2的表达，降低了生长素的含量，抑制了植物的生长（发现一，代表性论文4）。
  5. 姓名：刘应
    排名：5
    行政职务：无
    技术职称：讲师
    工作单位：昭通学院
    完成项目时所在单位：西北农林科技大学
    对本项目主要学术贡献：发现了超表达棉子糖合成酶基因 ZmRAFS 提高拟南芥和玉米的耐旱耐热能力（发现一，代表性论文3）。
主要完成单位：
  1. 单位名称：西北农林科技大学
    单位贡献：项目依托作物抗逆与高效生产全国重点实验室(西北农林科技大学)和西北农林科技大学生命科学学院完成。该成果的第一完成人赵天永教授为西北农林科技大学作物抗逆与高效生产全国重点实验室PI，生命科学学院教授。赵天永自2011年3月全职到西北农林科技大学工作以后即专注于棉子糖代谢调控玉米耐逆的分子机理研究工作。赵天永及其指导的博士研究生发现通过调控棉子糖的合成可以提高玉米的耐旱、耐热能力和种子活力，且对植物在正常条件下的生长和结实没有负作用。赵天永教授和相关博士研究生鉴定了棉子糖合成关键酶基因ZmGOLS2和ZmRAFS基因启动子上响应干旱、高温的顺式作用元件以及结合在这些元件上调控基因表达的转录因子。相关研究结果发表在植物科学国际主流杂志。在项目实施过程中，主要试验均在西北农林科技大学完成，所涉及的玉米材料种植、鉴定、繁代、表型测定等实验主要在西北农林科技大学教学科研农场和曹新庄试验农场转基因基地完成。

完成人合作关系说明： 完成人合作关系说明：1
陕西省科技厅成果处