1）重要农艺性状基因/QTL高效发掘
构建作物的高代回交导入系群体，通过大规模回交导入系并结合定向选择，消除复杂的遗传背景对基因/QTL定位精度的不良影响，高效发掘种质资源中重要农艺性状的基因/QTL。
通过不同轮回亲本和供体亲本配制的高代回交组合定位结果的分析比较，探明基因/QTL的一因多效、多因一效、同一基因/QTL位点的复等位性、基因/QTL之间的上位性互作、基因/QTL与遗传背景之间的互作、基因/QTL与环境互作等信息。高代回交导入的遗传背景高度纯化，便于直接对主效应大、表达稳定的基因/QTL进行精细定位。
2）建立核心种质和骨干亲本遗传信息的链接
核心种质以最小的资源数代表最大的遗传多样性，即保留尽可能小的群体和尽可能大的遗传多样性；骨干亲本则是当前作物育种中广泛使用并取得较好育种成效的育种材料，其中含有大量有利基因资源。
发掘这两类材料中的遗传信息并建立其分子设计育种信息系统和链接，可以快速获取亲本携带的基因及其与环境互作的信息，为分子设计育种模型精确预测不同亲本杂交后代在不同生态环境下的表现提供信息支撑。
3）建立主要育种性状的GP模型
GP（genotype to phenotype）模型描述不同基因和基因型以及基因和环境间是如何作用以最终产生不同性状的表型，从而可以鉴定出符合不同育种目标和生态条件需求的目标基因型，因此GP模型是分子设计育种的关键组成部分。
GP模型利用发掘的基因信息、核心种质和骨干亲本的遗传信息链接提供的信息，结合不同作物的生物学特性及不同生态地区育种目标，对育种过程中各项指标进行模拟优化，预测不同亲本杂交后代产生理想基因型和育成优良品种的概率，大幅度提高育种效率。
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