水稻(Oryza sativa L.)是世界重要糧食作物之一,其種植面積占糧食作物總面積的30%左右，而稻谷產(chǎn)量則占糧食總產(chǎn)的40%以上，全世界約56%人口以其為主食。中國是世界生產(chǎn)和消費大國，種植面積占世界水稻面積的20%左右，總產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的33%，居世界第一位。水稻基因組相對較小，僅為430萬堿基對，遺傳轉(zhuǎn)化體系成熟，及與其他禾本科植物基因組的同線性和共線性等特點，使其成為作物分子遺傳學(xué)及基因組研究的模式植物。
1998年, 中國、日本、美國等10多國家和地區(qū)啟動了國際水稻基因組測序計劃IRGSP（International Rice Genome Sequencing Project），旨在制作粳稻品種“日本晴”（Oryza Sativa L.SSP.Japonica cv.Nipponbare）全基因組的高質(zhì)量的精確序列圖。2001年中國科學(xué)院啟動了知識創(chuàng)新工程二期重大項目“水稻基因組測序和重要農(nóng)藝性狀功能基因組研究”的工作，主要對秈稻品種“93-11”（ Oryza Sativa L.SSP.Indica）進(jìn)行基因組測序以及精細(xì)遺傳圖譜繪制。目前粳稻和秈稻這兩個栽培稻亞種全基因組測序工作都已完成。
隨著水稻和其它多個生物物種基因組全序列測定工作的完成，我們從結(jié)構(gòu)基因組學(xué)進(jìn)入了后基因組時代，即功能基因組研究。水稻功能基因組研究是利用結(jié)構(gòu)基因組提供的信息和產(chǎn)物，通過發(fā)展和應(yīng)用系統(tǒng)基因組水平的實驗方法來研究和鑒別基因組序列的作用，從表達(dá)時間、部位和表達(dá)水平三個方面對目的基因在生物體中的精細(xì)調(diào)控進(jìn)行系統(tǒng)研究，全面分析基因在細(xì)胞、有機(jī)體和進(jìn)化上的功能以及基因與基因間的關(guān)系。分析的重點也可從單個基因轉(zhuǎn)向整個生物體的全部基因系統(tǒng)，進(jìn)而了解所有基因如何協(xié)調(diào)發(fā)揮作用完成一系列的生長發(fā)育過程。
功能基因組學(xué)研究需要利用高通量、大規(guī)模實驗及統(tǒng)計與計算機(jī)分析等系統(tǒng)來研究基因的功能。目前已經(jīng)發(fā)展了多種分析鑒定基因功能的方法，如構(gòu)建飽和的基因突變?nèi)后w以分析鑒定基因功能，借助表達(dá)序列標(biāo)簽（expressd sequence Tag,EST）、cDNA微陣列和DNA芯片、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物信息學(xué)以及反向遺傳學(xué)等方法來實現(xiàn)。隨著新技術(shù)新方法的不斷創(chuàng)新開發(fā), 水稻功能基因組研究的內(nèi)容日益豐富，分析鑒定基因功能的方法也越來越多，逐漸形成功能基因組學(xué)的分支學(xué)科，如比較基因組學(xué)，轉(zhuǎn)錄基因組學(xué)，蛋白質(zhì)組學(xué)，代謝基因組學(xué)和表型基因組學(xué)等等。
傳統(tǒng)水稻育種的成功主要依賴于一系列優(yōu)異基因（如矮稈基因、抗病和細(xì)胞質(zhì)雄性不育基因）的發(fā)掘和利用，功能基因組發(fā)現(xiàn)的新基因也將大大促進(jìn)水稻新品種的選育。我國政府相當(dāng)重視功能基因組的研究，從2001年開始的科技部“十五”國家重大科技專項“水稻重要農(nóng)藝性狀相關(guān)功能基因組研究”，到“十一五”國家科技重大專項“轉(zhuǎn)基因生物新品種培育”， 使我國基因組研究由過去的分散作業(yè)，開始進(jìn)入聯(lián)合、高通量、大規(guī)模和全面系統(tǒng)的新階段?，F(xiàn)已取得可喜進(jìn)展，已克隆分離出一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的水稻重要農(nóng)藝性狀關(guān)鍵功能基因，利用遺傳工程將單個或多個目的基因?qū)胨驹耘嗥贩N，改良作物抗病、抗旱、氮磷高效利用、耐鹽、品質(zhì)和產(chǎn)量等多個方面的重要農(nóng)業(yè)性狀。深入了解這些基因的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，采用合適的遺傳表達(dá)調(diào)控體系，將使這些基因的功能得到更合理的應(yīng)用。這對提升我國農(nóng)作物育種水平和培育新品種具有重大戰(zhàn)略意義，為農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化提高物質(zhì)和科學(xué)基礎(chǔ)。
目前，綜合國內(nèi)外水稻功能基因研究的發(fā)展態(tài)勢，中國科學(xué)家提出了水稻功能基因組2020年研究計劃，其目標(biāo)是，到2020年基本明確水稻基因組全部基因的功能，對于農(nóng)業(yè)上有重要應(yīng)用前景的基因鑒定其功能多樣性，將功能基因組研究成果應(yīng)用到水稻育種實踐，實現(xiàn)分子設(shè)計育種。
通過對水稻功能基因組的研究，不僅可以獲得大量的水稻遺傳信息，而且還有助于全面了解小麥、玉米等其它禾本科農(nóng)作物的基因組，從而帶動整個糧食作物的遺傳機(jī)理與基礎(chǔ)應(yīng)用研究。這對國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和國家糧食戰(zhàn)略安全有重要意義，同時也必將會促進(jìn)我國生物技術(shù)的產(chǎn)權(quán)化、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，為將來的商業(yè)化推廣儲備基因和種質(zhì)資源，保障我國和世界的糧食安全及生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著非常積極的意義。