近年来，中科院合肥研究院智能所吴跃进研究员团队持续推进离子束诱变种质创新研究，在助力农业“双碳”目标的关键基因挖掘方面取得系列理论和应用突破：培育了系列高产且氮高效的国审水稻品种，发掘水稻氮肥高效基因、脆秆基因、抗除草剂（草铵膦）基因等，相关成果被评为2021年十大农业科学重大进展之首，部分成果已成功示范并落地转化，为农作物的氮高效利用、固碳减排、绿色低碳发展等提供强有力的科技支撑。
提出“植物-碳氮循环”研究方向。为应对气候变化的巨大挑战，实施中科院“创新2020”战略，中科院离子束生物工程学重点实验室于2010年便明确提出“植物-碳氮循环”研究方向，在瞄准高碳氮利用的未来育种方面进行了长期攻关。其中吴跃进研究员团队、中国科学院遗传与发育生物学研究所、浙江嘉兴农科院等合作，育成了中禾优1号、3号、5号等系列优质、高产、高光效、氮高效的国审稻品种，在同等肥力情况下，生物量增加30%以上，减少15%肥料施用不减产，从品种源头提升氮利用效率，增加碳汇。
发掘水稻氮肥高效利用关键基因。为解决水稻“绿色革命”带来的水稻对氮肥利用效率低的问题，中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究员团队与吴跃进研究员等团队合作，将发掘水稻氮肥高效基因作为联合培养博士研究生吴昆的研究方向，该工作经过博士后的连续攻关获得重大突破：发现氮高效利用关键基因NGR5，该基因可以整合赤霉素信号与氮信号提高水稻产量和氮肥利用效率，为高产和氮高效作物分子设计育种提供了理论和技术支撑。该研究结果以封面论文形式发表于Science(2020，367，641)，智能所已毕业博士生吴昆为论文第一作者，刘斌美研究员、叶亚峰副研究员等在研究材料发掘、田间实验、遗传分析等方面做出了重要贡献。11月19日，2021中国农业科学重大进展报告将“发现水稻产量和氮肥利用协同调控新机制”列为十大农业科学重大进展之首。
实现脆秆水稻从理论到应用的突破。在面向解决未来农业绿色高效发展方面，吴跃进研究团队利用离子束辐照技术发掘水稻关键基因，持续开展水稻脆秆突变体的遗传分子机制研究，实现了脆秆水稻从理论到应用的突破，树立了以基础研究推动应用研究的良好典范。团队克隆系列脆杆突变基因，并利用其中理想脆秆基因IBC培育的脆秆水稻品种“科脆粳1号”，实现稻谷、秸秆全利用。脆秆饲料青贮加工以及饲喂肉羊的研究表明，易粉碎发酵、消化率高，养殖效果优于青贮普通水稻秸秆以及青贮玉米，显示出良好的应用前景。在解决秸秆还田难题的同时，也可以作为青贮饲料弥补养殖业饲草缺口，有助于固碳减排。
获得水稻抗除草剂原创性种质资源。针对农业生产杂草难题，绿色高效除草剂草铵膦应用效果好，但在水稻中缺乏抗性基因，除草时容易造成水稻损伤。团队利用离子束技术获得了水稻抗除草剂（草铵膦）突变基因，实现从“0”到“1”的原创性种质创新，打破抗除草剂基因国外知识产权的垄断，提升我国自主基因知识产权的竞争力。理想脆秆基因IBC和抗草铵膦除草剂基因及其关键技术两项成果分别转让安徽荃银高科种业股份有限公司以及上海中科荃银分子育种技术有限公司进行产业化应用开发。
