DNA分子标记在洋葱遗传育种研究中的应用

DNA分子标记技术的出现大大提高了遗传分析的准确性和选育品种的有效性,在植物遗传育种领域越来越受到重视.洋葱属于二年生植物,一个世代需要三年,具有育种年限长的问题.利用分子标记辅助选择是缩短洋葱育种年限,加快育种进程极其有效的途径.本文综述了DNA分子标记技术在洋葱遗传图谱构建、遗传多样性分析、种质鉴定、鉴定洋葱细胞质类型、重要性状的分子标记辅助选择和数量性状的基因定位等方面的应用,讨论了洋葱遗传育种中分子标记技术的现状及存在的问题,并对洋葱分子标记辅助育种的应用前景进行了展望.指出洋葱高密度的遗传图谱还有待于建成,对于数量性状标记的鉴定,还有待于进一步开发、快速和准确定位的QTL,关于洋葱抗病基因的标记需要深入研究.     

RFLP连锁图与遗传育种

RFLP标记是在分子克隆技术基础上发展起来的一种新型的遗传标记。利用这种标记可以在一个通过有性过程产生的分离群体中使用常规的遗传分析建立遗传连锁图谱,即RFLP连锁图。一旦育种上目标性状的基因被定位在RFLP图谱上,应用连锁标记的选择就能显著地提高常规育种的效率。用RFLP图谱也能定位数量性状的基因。     

以分子标记辅助选择育成抗条纹叶枯病水稻新品种“武陵粳1号”

条纹叶枯病是21世纪以来江苏省最重要的水稻病害之一。食味品质较优的主栽品种武育粳3号因高度感染该病而种植面积锐减。本研究以镇稻88为抗条纹叶枯病毒病基因Stvb-i的供体亲本,采用回交育种策略,改良武育粳3号的抗条纹叶枯病性能。在连续回交和自交过程中,以紧密连锁的双侧分子标记对Stvb-i进行“前景”选择,同时对后代与轮回亲本遗传背景的相似程度进行分子标记辅助“背景”选择,在短期内育成抗条纹叶枯病的“武育粳3号”,命名为“武陵粳1号”。新品种保持了原品种的基本农艺性状、丰产性、稳产性和优异的食味品质,并大幅度提高了其条纹叶枯病抗性水平,在江苏省多点抗性鉴定试验中的平均病株率仅为4.4%,极显著低于原品种(53.2%)。     

基于环境互作的加性-显性-加加上位性模型的多环境指数选择(英文)

适应性和稳定性是优良品种所必须具备的基本条件。在多个环境下对多个性状进行选择一直是一个悬而未决的难题。基于加性-显性-加加互作以及它们和环境互作的遗传模型,本文提出了两类选择指数:普通选择指数和考虑基因型与环境互作的选择指数(环境互作选择指数)。其中普通选择指数可用于具有广泛适应性品种的选择,环境互作选择指数则可用于具有特定环境适应性的基因型的选择。对于自花授粉作物,本文提出了两类育种值,即普通育种值和基因型与环境互作育种值。其中,普通育种值包括上位性效应和加加上位性效应,基因型与环境互作育种值包括加性、加加上位性与环境的互作效应。应用混合线性模型估算选择指数构建中涉及的方差-协方差分量。以一组陆地棉双列杂交设计试验作为实例,演示了所提出的选择指数的构建过程。本文提出的指数选择方法可望为多环境下多个性状同步选择提供一条有效的途径。     

双列杂交设计的主-微位点组遗传分析方法研究

数量性状遗传研究通常以双亲本杂交后代为对象,而作物育种中常涉及多个具有优良性状的亲本作为有利基因的供体,因此有必要研究多个材料间的遗传关系,以便从中选择最佳亲本组合,这对杂种品种选育尤其重要。本研究在以往位点组分析方法的基础上,将其扩展为主基因＋多基因遗传模型框架下双列杂交设计的主－微位点组遗传分析方法,将微位点组从原来的剩余部分中分离出来。该方法针对双列杂交设计的主位点组和微位点组及其与环境互作的统计遗传模型提出了主位点组检测与效应估计和微位点组效应估计的逐步选入回归法;因模拟实验发现逐步选入回归法的F测验有偏,提出了F测验的调整方法。利用模拟方法评估了遗传率、主位点组个数、增效基因型频率、主位点组间相似性和微基因效应等因素与方法功效的关系。然后通过模拟实验数据和油菜实际试验数据的分析验证了所提方法的应用效果。本研究建立的双列杂交设计的主－微位点组遗传分析方法为杂种品种的亲本选配提供了方法和理论依据。     

棉花优异品质及抗性基因挖掘与分子育种

棉花品质、产量、抗性等均是多基因控制的数量性状,其表现型受基因型和环境的共同影响,且纤维品质和产量性状之间存在较大的负相关,采用常规育种手段实现棉花纤维品质与产量的同步改良具难度很大,针对棉花品质、产量、抗性等性状形成的遗传基础这一关键科学问题,棉花品种分子设计研究团队以陆陆种内分离群体、陆海种间分离群体等材料,交叉利用分子数量遗传学、功能基因组学和分子育种学等研究手段,在陆地棉优质品质及抗性基因挖掘、海岛棉优质品质及抗性基因挖掘以及分子标记辅助方法开发及棉花新品种培育等方面取得了一系列研究成果。为棉花品质、产量、抗性性状形成的同步改良奠定了重要基础。     

籼型巨胚稻的发现及其遗传育种研究

以若干籼稻品种为材料,通过核辐射诱变于M3代获得巨胚品系。对巨胚性状作了遗传育种分析。结果表明,巨胚属隐性单基因遗传,种胚的大小直接由合子基因型决定,而与为胚发育提供营养的母株基因型、胚乳基因型及细胞质均无关系。因此,可在诱变的M2世代或杂交F2世代的种子上直接进行巨胚性状选择。巨胚稻糙米胚重比原来品种大     

中国作物分子育种现状与发展前景

近年来,随着基因组测序等多种技术实现突破,基因组学、表型组学等多门“组学”及生物信息学得到迅猛发展,作物育种理论和技术也发生了重大变革。以分子标记育种、转基因育种、分子设计育种为代表的现代作物分子育种技术逐渐成为了全世界作物育种的主流,在我国也正在成为作物遗传改良的重要手段。本文在界定分子育种的基础上,简要分析了中国作物分子育种研究现状和面临的问题,探讨了未来我国作物分子育种的发展策略。     

稻米淀粉品质遗传与改良研究进展

本文介绍了稻米淀粉品质性状的含义和主要内容,较全面地总结了直链淀粉含量、糊化温度、胶稠度、RVA谱、支链淀粉结构、淀粉膨胀体积以及淀粉凝胶的质构和老化特性等性状的遗传研究进展.总结了淀粉品质与其它品质性状与农艺性状的遗传相关性,环境条件(灌浆结实期气温)及基因型×环境互作效应对稻米淀粉品质的影响,及分子辅助选择与基因工程技术改良稻米淀粉品质的研究进展.今后淀品质研究应集中在淀粉品质相关性状形成的基因网络解析、淀粉基因分子标记挖掘、淀粉品质的多基因聚合育种及淀粉品质分子设计的数据库建设.通过应用基础研究以及相关技术集成,特别是分子设计(聚合)育种技术的实践,有望培育出淀粉品质符合市场要求的优良品种.     

分子标记技术在西瓜遗传育种上的应用

西瓜是世界上重要的水果之一.分子标记技术在西瓜研究中的应用,无疑给西瓜的遗传育种工作带来了极大的便利.目前,已成功应用于西瓜亲缘关系和遗传多样性分析、图谱构建、重要性状基因的连锁标记和杂种纯度鉴定等诸多领域,本文从种质资源遗传多态性与亲缘关系、遗传图谱的构建、目标性状的连锁分子标记与分子标记辅助育种、品种及杂交种纯度鉴定等方面展开综述,探讨近年来分子标记技术在西瓜遗传育种上的应用研究进展.     

我国木薯育种研究进展

为了促进中国木薯选育种研究,就中国木薯产业发展需求,育成的主要木薯品种以及国内外木薯育种策略进行了综述,比较了不同育种策略在木薯育种应用上的优缺点,指出了下一阶段中国木薯育种的主要目标,并为中国木薯育种工作的顺利开展提出了几点建议。“十三五”期间,中国木薯产业将围绕“能源化、食用化、特用化、效益化、国际化”的目标进行,全面综合开发利用木薯资源以满足多元化市场的需求。     

Do different production environments justify separate maize breeding programs?

Different production environments are being adopted by farmers. Therefore, allocation of resources to breeding research that targets different production environments should be continuously assessed. Agronomists should conduct extensive hybrid × production environment interaction research before recommending breeders to conduct separate breeding programs for each production environment. The lack of interactions between genotypes and production environments (e.g., tillage) would not justify conducting separate breeding programs and duplicating breeding resources. On the other hand, separate breeding programs would be necessary if cultivar rankings differ. The purpose of this paper is to review the available literature on experiments designed to test genotype × tillage interactions (GT) in maize (Zea mays L.). No-till system (NT) and conventional till system (CT) were utilized as examples of different production environments. The majority of experiments reviewed showed that there is no need to develop cultivars specific to NT because the cultivars that were developed under CT systems performed relatively the same under NT. The magnitude of GT interactions found was very small to expect better cultivars from breeding under NT. Additional research is needed to confirm these conclusions, especially when applied to other production environments (e.g., development of cultivars under organic conditions). Scientists should evaluate genotype by tillage interactions before investing additional resources in breeding for those specific target environments. Top yielding genotypes seem be consistent across years, locations, inputs; and most of the present evidence suggests that breeding for specific till systems is not necessary.     

The Plabsoft database: a comprehensive database management system for integrating phenotypic and genomic data in academic and commercial plant breeding programs

Besides phenotypic data from field trials and molecular data from lab experiments, modern plant breeding programs generate a wide variety of data, for instance pedigree, randomization, geostatistical or climate data. Due to the lack of an integrated database system, breeders generally exploit only part of these data for selection decisions or retrieve only part of the information present in the data. Most approaches in genomics, however, develop their full power only when they are based on analyses of large numbers of genotypes from multiple crosses and current as well as past generations. We have developed a flexible data management and -analyses system for storage and quality control of plant breeding data. It is implemented using the PostgreSQL database management system and linked to the R software environment for integrated statistical analyses of phenotypic and genomic data. The database structure is capable of managing the following types of data observed in breeding programs of all major crops: (a) germplasm data of any species including pedigree data, (b) phenotypic data of any trait and trait complexity, (c) trial management data for any field and trial design, (d) molecular marker data for all common types of markers, as well as (e) project and study management data.     

关于糯玉米育种目标和策略的思考

简述了目前中国糯玉米育种的现状,指出存在的问题。结合糯玉米的市场要求,提出糯玉米的育种目标,其顺序为优良品质、高产稳产、抗病抗虫、类型多样。根据玉米育种学和遗传学原理,对糯玉米自交系和杂交种选育的育种策略进行探讨,并提出相应的育种方法。     

作物育种的可持续发展

可持续发展已经渗透到社会、经济、环境及科教的方方面面，随着土地减少，人口增加，靠育种技术来提高农作物产量和品质是解决粮食危机的最佳手段，就提高产量的迫切性、育种在农业中的地位以及作物可持续育种方法作了简要阐述     

论作物育种的科学与艺术

从传统育种（优选法）→常规育种（杂交）→现代育种（基因工程、分子育种）。育种是从一门有艺术的科学,发展成了是一门有科学的艺术。如今育种的科学性比艺术性更加重要。育种学是一门高度抽象和系统综合的哲学,有一定创新理论指导和需要精湛艺术的科学。育种学家必须是一个多面手,要善于发现和利用关键的基因及创造新的基因型,亲本选配和后代选育是关键艺术。育种学是环境学中的优生学,是生态学中的经济学。作物育种应该遵循以下8大原则：克服高产限制因子原则,高产原则,稳产原则,适应性广原则,自然资源高效利用原则,满足社会需求原则,生态选择适应原则,演变进化创新原则。育种学需要不断创新和发展。应该重视各种育种技术的相互结合和合理利用,发展和提高育种的科学和艺术水平,同时提高育种效率,选育出更多的优良品种。     

我国西南地区玉米育种面临的挑战及相应对策探讨

在剖析西南地区发展玉米产业面临挑战的基础上,反思了西南地区玉米杂交育种存在的主要差距,并根据国内外玉米杂交育种发展趋势和我们的实践,从育种层面提出了应采取的对策措施。育种目标上,重点是抗病与抗虫、耐旱与耐瘠、适合全程机械化生产和耕作制度改革,以及拓展利用营养体优势新型“饲草玉米”。种质创新上,应明确杂优类群、简化杂优模式,系统开展基础种质评价与分析,合成与改良育种用群体,创制育种特异新材料。突破性自交系选育上,应注重特异新基因的发掘与利用,把产量GCA作为重要选择标准,把自交衰退慢的株系作为主要选择对象,自交、姊妹交或混粉交替进行,提高优良基因型频率;加大选系的鉴定力度,并测定产量。育种方法上,应增加种植密度,加大选择压力,实施南北穿梭育种,加快我国南方玉米种子生产基地建设,同时加快高新技术在玉米育种上的应用。     

小麦远缘杂交后代节燕98-2分离类型贮藏蛋白的研究

采用A-PAGE和SDS-PAGE聚丙烯酰胺凝胶电泳方法,对远缘组合分离出来的节燕98-2类型入选11个遗传性基本稳定的具有高产、多抗的小麦株系的醇溶蛋白和高分子量谷蛋白亚基进行了分析.结果表明,在A-PAGE电泳分析中,11个供试株系具有11种不同的醇溶蛋白带型.在SDS-FAGE电泳分析中,出现了7种不同的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)及6种亚基组合类型,优质亚基及亚基组合所占的比例较少,品质评分偏低,其变幅为5～8分,平均为6.36分.但在所分析的材料中,出现了一个少见的特殊亚基:2 10 12.并研究了这些HMW-GS和组合频率及特点.11个株系中7个具有45 10优质亚基和2个具有2*亚基,它们可供小麦优质育种利用.研究表明,通过远缘杂交能够选育出具有高产、抗病和优质的小麦新材料.     

扬稻系列品种（组合）特性、系谱、育种方法和推广应用分析

通过对31个扬稻系列品种（组合）特性、系谱组成、育种方法和推广应用的综合分析,阐明了扬稻系列品种(组合)选育的基本经验： 根据生产需求和发展形势,分析主客观条件,抓住主要矛盾,寻求切入点,确定“四稻并举、总体提高、重点突破”的育种策略,运用综合育种方法,不断推出适用品种。分析扬稻系列品种(组合)系谱,骨干亲本集中。如常规籼稻基础亲本为BG90-2;杂交籼稻注重籼粳亚种优势利用,育成的恢复系中百分之八十融入广亲和材料02428的血缘。常规籼稻选育采用“搭梯上楼”的育种方法,以基础亲本为主干,融合优良性状,提高综合性能;籼型恢复系选育则采用优势叠加的方法,实行优势互补,完善品种性能。根据“个体看匀称、群体看协调、机能看熟相”的多年育种经验,在不同世代对茎系、叶系、穗系进行各有侧重的选择。建立定型品系的小群体(10m2)鉴定圃,构建选择群体,进行综合性状的评估鉴定,提高选择的准确性。对杂交籼稻组合的选育,建立两个程序：对恢复系进行严格鉴定筛选,主要性状超过主栽杂交组合;对杂交组合进行大量测配鉴定,综合比较优势。对育成品种进行后续加工,利用剩余变异,改造种性缺陷。利用扬州与海南两个大跨度的生态区进行多世代适应性选择。 在品种推广应用中,组织多学科、多区域、多层次、多领域协作,总体规划,分步实施,育、繁、推一体化,试验、示范、推广相结合,以点带面,逐步推开,实行跟踪服务,并注重信息反馈,着重抓了6方面工作：①多点示范,扩大应用范围。②配套技术同步进行,提高增产效益。③加强科普,提高技术普及率。④加强提纯复壮,提供优良种源。⑤建立产业链式开发技术体系。⑥强化知识产权保护,规范种子市场秩序。     

作物驯化和品种改良所选择的关键基因及其特点

近15~20年作物基因组学迅速发展,特别是第2代测序技术的普及,显著降低了测序成本,使单核苷酸多态性(SNP)分析和单元型区段(也称单倍型区段)分析渗透到生命科学的各个领域,对系统生物学、遗传学、种质资源学和育种学影响最为深刻,使其进入基因组学的全新时代。一批驯化选择基因的克隆,特别是对一些控制复杂性状形成的遗传基础及其调控机制的解析,更清晰地揭示了作物驯化和品种改良的历史,提升了人们对育种的认知,推动育种方法的改进。驯化和育种既有相似之处,也存在明显的差异。驯化选择常常发生在少数关键基因或位点,对基因的选择几乎是一步到位;而现代作物育种虽然只有100年左右的历史,但其对基因组影响更为强烈,是一些重要代谢途径不断优化的过程。随着生态环境或栽培条件的变化,育种选择目标基因(等位变异)会发生相应的变化或调整,因此对基因(等位变异)的选择是逐步的。此外,强烈的定向选择重塑了多倍体物种的基因组,使其亚基因组与供体种基因组明显不同。在群体水平上,系统分析驯化和育种在作物基因组和基因中留下的踪迹,凝炼其中的规律,将为品种改良和育种提供科学理论和指导,本文也简要介绍了"十三五"国家重点研发计划专项"主要农作物优异种质资源形成与演化规律"的基本研究思路。