中国科学院院士、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员李家洋接到一个电话，对方是黑龙江省农业科学院院长韩贵清，请他帮助解决东北水稻生产面临的一些难题。东北是中国最大的商品粮生产基地，东北水稻的高产、稳产直接影响国家粮食安全。李家洋随即欣然北上，双方很快在哈尔滨会合，5天内马不停蹄地跑了三四千公里，一直走到祖国最北端的建三江稻区。
李家洋提出了“分子设计”育种理念：像设计工业产品一样，把高产、抗病、优质的基因模块“组装”起来，“设计”出一粒集各种优良性状于一体的超级稻。这一想法将中国的育种技术理念带到了世界前沿。李家洋带领团队从基础研究向应用研究转型，他们像候鸟一样，每年南北横跨几乎整个中国，往返于北京的实验室、海南和天津的育种基地以及东北的示范基地。
分子设计育种的最大优势是实验室初筛，为确保下一代水稻具有所设计的理想性状，研究团队将培育两周左右的小苗剪一小段叶片，检测它是否含有全部要聚合的基因。如今，一个基因的检测成本只有几元，这可以把田间的高成本表型筛选工作低成本地转移到作物生长的早期，让育种效率大幅提高。
在海南和天津的育种基地，育种专家刘贵富、陈明江头顶烈日、脚穿胶鞋，日复一日地观察水稻生长情况。他们双脚泡得发烫，衣服湿了又干、干了又湿，结出一朵朵白色的盐花。每年要种植、筛选近万份不同的株系材料，每份材料的田间表现都要一一记录清楚。
2012年，田间选育进行到第八代，研究团队优中选优，终于确定了一个性状最好的稳定株系，这个被命名为“中科804”的材料高产、抗逆、优质特性兼具，完全符合黑龙江农科院提出的要求。2017年，“中科804”通过国家审定，成为我国第一个分子设计育种的标志性国审品种。
继“中科804”之后，李家洋团队又为东北稻区设计出更加高产、抗逆、优质的“中科发5号”和“中科发6号”系列国审水稻品种。如今，这些品种已经是东北种植面积最大的水稻主栽品种之一，产量普遍比当地原有主栽优质品种提升20%以上，每斤收购价格比普通稻谷贵三四毛钱或以上。
李家洋心里有“一盘棋”，“中国有5个水稻主产区，其中4个是战略区，肯定要考虑布局新品种。”长江中下游稻区、东北稻区、华中稻区、华南稻区，气候、温度和面临的病害都不同，他希望因地制宜，为不同稻区“设计”不同的水稻品种。如今，他们采用分子设计育种技术，培育的国审和省审品种已达20多个。