除草剂抗性农作物育种研究进展

概述了我国农作物田间杂草的主要类型、除草剂主要类型及其作用机制以及农作物除草剂抗性主要机制,综述了作物除草剂抗性育种的研究进展,比较了传统育种和转基因育种方式培育除草剂抗性作物的优缺点,总结了转基因育种存在的安全性问题。同时介绍了转基因培育除草剂抗性作物中常用的抗性基因以及基因转入受体的方式,展望了CRISPR/Cas9(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPRassociated protein 9)等基因编辑技术在农作物除草剂抗性育种研究中的应用与发展前景。     

野生稻种质在水稻抗虫育种上的研究及应用进展

本研究综合了国内外抗虫研究相关文献,主要介绍了野生稻在抗褐飞虱、白背飞虱与灰飞虱抗虫基因的遗传定位与克隆,以及在常规育种、单个抗虫基因分子标记辅助育种、多个抗性基因聚合育种上的研究进展,并讨论了野生稻优异抗虫基因在水稻遗传育种上存在的问题和发展建议。     

水稻抗病基因聚合育种研究进展

近年来随着越来越多的水稻新基因被发现、定位与克隆以及现代分子生物技术的不断发展,水稻分子育种工作也取得了很大的进展。笔者主要就水稻稻瘟病、白叶枯病、纹枯病和条纹叶枯病的抗性基因聚合育种的研究情况进行综述,并对一些使用转基因手段进行多基因抗病育种进行了总结。     

甜菜抗丛根病育种研究进展

为了研究甜菜抗丛根病育种的抗性基因来源以及作用特点,笔者归纳了甜菜丛根病抗性的来源,包括Alba抗性源、Rizor和Holly抗性源、WB42抗性源、WB41和WB258抗性源以及R36抗性源,并介绍了5种甜菜丛根病的抗性基因特点。另外,对甜菜抗丛根病资源的育成方法进行了总结,包括回交、杂交和轮回选择。通过这些方法将携带抗丛根病资源的甜菜整合至适应性高的甜菜种质资源上,从而获得理想的抗性资源。针对甜菜抗丛根病育种过程中培育和选择甜菜丛根病抗性基因型的过程缓慢、费力且昂贵,以及具有抗性基因品种的抗性易被破坏的情况,现提出如下解决策略：（1）通过分子标记来选择理想的甜菜新品种;（2）不断鉴定新的抗性基因,并将其整合到甜菜的基因库中;（3）开发新抗源,通过鉴定其他基因座上与先前发现的抗性基因的等位基因,为释放具有足够抗性的品种提供机会。抗甜菜丛根病育种的下一个挑战将会是将新的抗性基因导入育种材料,并通过将不同基因座上的多个抗性基因聚合到育种系中进行组合,以最大限度地提高甜菜对丛根病的抗性水平。     

小麦白粉病及其抗性研究进展

本文综述了小麦白粉病的分类地位、形态特征、致病机理、生物防治措施、抗性鉴定、抗性基因的来源与功能、基因聚合育种及抗病基因定位克隆等方面的研究进展,旨在为小麦白粉病的研究和防治提供理论参考。小麦白粉病为白粉病菌(Blumeria graminis f.sp.tritici)引起的一种世界性病害,是影响小麦生产的主要病害之一。该病为真菌性病害,其致病机理为经过越冬越夏的小麦白粉病菌,在秋季适合条件下进行初侵染,再侵染。目前该病的主要防治手段有生物防治和抗性育种,其中抗性育种最为有效和安全。不同小麦品种抗性不同,所含主效基因也会不同,至今已发现54个Pm的抗性位点,78个抗性等位基因,100多个数量性状位点(QTLs),其中,53个抗性基因定位于普通小麦的A、B、D染色体组上。小麦白粉病菌复杂多变的特性,易导致小麦单个抗病基因抗性的丧失,因此,小麦抗白粉病育种需要不断挖掘新的抗病基因和抗源,选育基因聚合抗病植株,拓宽小麦遗传基础,对于我国小麦抗性育种工作的开展具有积极意义。     

分子标记辅助选育抗稻瘟病水稻新品种‘铁粳16’

稻瘟病是对水稻生产威胁最大的真菌病害,选育抗病水稻品种是防控该病最经济有效的途径。研究表明,聚合多个抗病基因可提高品种的抗性、拓宽抗谱。本研究以携带抗稻瘟病基因Pib的‘辽粳9234’和携带抗稻瘟病基因Pita的‘铁粳7号’为亲本,利用常规育种技术与分子标记辅助育种技术相结合从后代中鉴定到聚合抗稻瘟病基因Pita和Pib的后代。通过连续3年生产试验和米质分析,鉴定到1个同时具有抗稻瘟病基因Pita和Pib的稳定株系A-3,通过辽宁省水稻品种审定,命名为‘铁粳16’。人工接种结果表明‘铁粳16’较其亲本抗谱宽、抗性强。研究结果证实聚合Pita和Pib可提高水稻品种对稻瘟病的抗性,可为抗病基因聚合育种提供参考。     

玉米常规育种中存在的问题的生物技术解决方案

随着现代生物技术的迅速发展,育种家利用生物技术途径解决玉米常规育种中难以解决的问题已成为可能。转基因技术可使玉米基因组本来不存在的外源基因导入进去,培育成具有“外来性状”的转基因玉米;分子标记辅助育种可以将多基因控制的性状快速地聚合在一起,培育出高产、优质、多抗性聚合的超级玉米品种。而目前玉米的常规育种与生物技术如何有效地结合,是国内外亟待解决的关键性问题。本文就当前玉米常规育种中存在的问题和生物技术的优势做了讨论,并提出有效相结合的建议,以期今后能更快地培育出优质、高产的多抗性聚合新品种。     

利用水稻MAGIC群体关联定位白叶枯病抗性QTL和创制抗病新种质

以8个不同亲本构建的遗传上相互关联的多亲本高代互交系(multi-parents advanced generation inter-cross, MAGIC)群体,包括2个4亲本群体(DC1和DC2)和1个8亲本群体(DC3)为材料,接种我国白叶枯病强致病力V型菌系(GD-V)和弱致病力II型菌系(C2),关联分析定位MAGIC群体对白叶枯病的抗性QTL,筛选抗病种质。结果表明,大多数亲本对C2菌系表现抗病,而对GD-V表现感病,3个MAGIC群体的病斑长度均出现超亲分离。共检测到7个白叶枯病抗性QTL,大多表现数量抗性,而且抗性QTL表达存在明显的遗传背景效应。QBbr11-1和QBbr11-2受遗传背景影响较小,具有一定的育种应用价值。从3个群体筛选出8份不同抗病QTL聚合的抗病材料,表明质量抗性基因和水平抗性数量性状位点的结合可以显著提高抗性水平。8份不同抗病QTL的聚合系可以用作抗病育种的中间抗源。研究结果表明,MAGIC群体可以将遗传研究和育种应用有机结合,是遗传研究和开展标记辅助育种的理想群体。     

水稻抗纹枯病种质资源、抗性遗传和育种研究进展

水稻纹枯病以其常发性和对水稻产量造成的巨大损失而越来越受到重视,长江以南许多省份已将其列为水稻生产上的第一大病害。本文就水稻纹枯病抗病种质的资源发掘与利用、抗性遗传方式以及水稻纹枯病抗病育种进行了综述,认为目前水稻抗纹枯病研究中主要存在以下问题：缺乏高水平（免疫）抗源;没有一套比较客观、准确和简便的抗性鉴定标准;有些高抗材料表现为部分抗性;分子遗传研究和抗病育种脱节;以及高抗亲本配制的杂交组合在生产上抗性不高等。结合本课题组所进行的工作,认为当前水稻纹枯病抗病遗传育种研究应着重于以下方面：继续筛选、创制抗源;抗性鉴定中宜将Rush的0-9级标准和相对病斑长、Groth指标以及叶片蜡质含量结合使用;遗传研究群体和育种群体宜尽量为同一群体;聚合杂交育种和分子标记辅助选择结合应用,培育多基因抗病品种。同时展望了今后水稻纹枯病的研究前景。     

利用分子标记辅助选择聚合水稻Pi-ta、Pi-b和Wx-mq基因

近年来,优良食味粳稻品种南粳46、南粳5055和南粳9108在江苏等地大面积推广,促进了优质稻米产业的发展。但这些品种均不抗稻瘟病,且缺乏适合在淮北地区种植的中熟中粳型优良食味粳稻品种。本研究以同时携带稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b的江苏抗病、高产粳稻品种武粳15为母本,携带低直链淀粉含量基因Wx-mq的优良食味粳稻品种南粳5055为父本配置杂交组合进行聚合育种。利用Pi-ta和Pi-b基因的分子标记多重PCR体系以及Wx-mq基因的四引物扩增受阻突变体系PCR检测技术,分别在不同的分离世代对目标基因位点进行检测,结合田间多代选育、抗性鉴定和籽粒胚乳外观鉴定,成功地将Pi-ta、Pi-b和Wx-mq基因聚合于一体,选育出稻瘟病抗性好、食味品质优、产量高的水稻新品系"南粳0051",适合在江苏省淮北地区种植。本研究将三套自主研发的PCR检测体系成功应用于分子标记辅助选择,不仅为水稻多基因聚合育种提供了快捷、高效的选择方法,也为水稻抗病、优质育种创制了新的种质资源。     

园艺作物果实皮色遗传研究进展

果实皮色不仅是园艺作物最重要的外观品质之一,也是消费者进行选择时的最直观评价标准。随着育种目标目前向多样化和专用化方向进行转变,果实皮色的多样化也成为重要的育种目标之一。本文在论述园艺作物果皮颜色测定方法的基础上,对园艺作物果实皮色性状遗传规律等开展综述,并对园艺作物果皮颜色性状的紧密连锁的分子标记及QTL定位进展进行了归纳。研究认为,颜色性状的紧密连锁的分子标记及QTL定位大都分布在第2、第4和第5条染色体上,部分研究对控制果实皮色的相关基因进行了克隆,目前获得了Vvmyb A1、Pav MYB10、CCS基因,这些基因涉及控制果实皮色位点的基因家族。总的来说,果实皮色作为非常重要的农艺性状,对其开展相关的测定方法、遗传规律、分子标记和数量性状定位以及基因克隆等研究,将对园艺作物的皮色育种奠定非常重要的基础。     

稻瘟病抗性基因在主要育种亲本中的分布研究

稻瘟病是由稻瘟病菌引起的具有广泛性和毁灭性的水稻病害。目前通过抗病亲本杂交聚合培育持久广谱的稻瘟病抗性品种是水稻稻瘟病防治最经济环保的途径,而利用分子标记辅助选择技术对水稻育种亲本抗性基因分布的研究是分子辅助聚合育种的基础。本研究以36个育种亲本为实验材料,进行苗瘟和穗颈瘟鉴定,结合特异性分子标记Pid3、Pita、Pikm、Pib、Piz,研究这些育种亲本的稻瘟病抗性基因的分布情况。同时,对恢复系材料蜀恢498的抗稻瘟病基因Pita和Pikm扩增测序并进行同源序列比对分析,初步在分子水平分析抗病基因与抗病表型的关系。     

分子标记辅助选育聚合抗稻瘟病基因Pi5及Pita的水稻新品系

稻瘟病是对水稻生产具有严重威胁的真菌病害,选育并推广聚合多个抗稻瘟病基因的抗病品种是防控该病最为经济有效的途径。本研究以携带不同抗稻瘟病基因的‘吉粳105’(Pita)和‘T639’(Pi5)为亲本杂交衍生的后代群体为试材,利用分子标记辅助育种技术,筛选到3个聚合抗稻瘟病基因Pita和Pi5的后代。并以其中一个株系‘吉2011TK50’为试验材料,利用人工接种鉴定、显微观察及定量PCR等技术研究‘吉2011TK50’的抗病表型及抗性分子机制。结果表明,抗稻瘟病基因的聚合能够增强该品系对稻瘟病的抗性。显微观察和抗稻瘟病基因表达分析发现,基因聚合株系在接种稻瘟病菌后24 h PR基因表达量显著升高,被稻瘟病菌侵染的细胞开始出现过敏性死亡等抗病反应,抑制了稻瘟病菌的进一步侵染。研究结果证实聚合Pita和Pi5可提高水稻品种对抗稻瘟病的抗性,这可为抗病基因聚合育种提供参考。     

水稻抗白叶枯病基因的聚合育种

白叶枯病是严重危害水稻生产的重要病害之一,利用聚合多个抗性基因的水稻品种是控制该病害的有效途径。本研究以携带Xa4、xa5、xa13、Xa214个抗白叶枯病基因的IRBB60与8个水稻新品系,组配8个杂交组合.应用分子标记辅助选择技术从F2和F3群体中共获得216个携带4个抗白叶枯病基因的纯合体。用华南地区的5个白叶枯病病原菌小种进行田间接种的试验表明,4个抗性基因聚合系的抗性水平高于只带1个抗性基因的近等基因系。这些聚合系可用作华南地区高抗白叶枯病水稻品种育种的亲本材料。     

食用豆类抗性育种研究进展

笔者从食用豆抗性种质资源的筛选与鉴定、抗性机制、抗性遗传规律研究及基因标记3个方面对食用豆抗性育种研究进行了综述,回顾并总结了前人在食用豆抗性育种方面所取得的成果,重点阐述了抗性相关基因(Br)的研究动态,指出今后的研究方向主要集中在抗性相关基因(Br)的定位及功能验证方面,并就目前所遇到的困难进行了讨论与分析,探讨了抗豆象育种的重要性,并对今后的研究方向进行了规划。以期对促进国内食用豆抗性育种研究有所裨益。     

多抗基因聚合的特种稻海丰黑糯2号抗病虫鉴定和分子标记检测

稻瘟病、白叶枯病、稻飞虱和三化螟是海南水稻生产主要病虫害,为选育多抗水稻品种,本研究对特种稻新品种"海丰黑糯2号"进行田间喷雾及接种鉴定,并应用分子标记检测和分析抗病虫基因。结果显示海丰黑糯2号中抗白叶枯病和三化螟,分子标记检测聚合了稻瘟病Pi1和白叶枯Xa23、稻飞虱Bph14和Bph15等多个抗性基因。研究探索了应用分子标记和田间鉴定两种方法选育抗病虫品种,拟为水稻抗病虫育种应用提供参考。     

基因聚合对水稻稻瘟病的抗性影响

水稻稻瘟病是世界上广泛发生的水稻真菌性病害之一。本研究利用100个稻瘟病菌株对以C039为背景且带有单个基因和多个基因聚合的近等基因系进行接种分析，结果表明，Pil和Pi2属两个广谱高抗稻瘟病基因，两基因可在我国南方稻区加以合理利用。基因聚合后抗谱增宽、抗性加强，说明基因聚合是培育稻瘟病持久抗性品种的有效方法。     

南瓜属作物育种研究进展

从南瓜属作物种质资源、遗传规律、各种育种技术的应用、单性结实、品质育种、抗性育种方面的研究情况对南瓜属作物育种研究进展进行了综述，并提出了育种方向。     

芸薹属霜霉病接种鉴定及抗病遗传育种进展

芸苔属以包含十字花科多种中重要的农业和园艺作物而闻名,而芸薹属霜霉病一直是危害全世界芸薹属作物的重要病害。本综述通过介绍近年来国内外芸薹属霜霉病相关研究进展,主要从不同芸薹属作物的子叶期接种、苗期接种和离体接种及鉴定方法、抗病遗传规律及芸薹属霜霉病相关抗性基因等研究领域,阐述了芸薹属霜霉病目前的发展进程;分析了目前芸薹属霜霉病研究中存在的主要问题;并对今后的发展趋势进行了展望,为芸薹属作物霜霉病防治及抗病品种选育提供工作思路和理论参考。     

基于“多基因聚合-早世代组配”策略的水稻分子改良研究

传统水稻育种技术最主要瓶颈是选择效率低和周期长。为了提高水稻优异材料选育和杂交稻组配效率,创新水稻分子育种策略,利用分子标记辅助选择多基因聚合和早世代杂交组配,展开水稻恢复系分子改良和杂交新组合的调查评价。供体亲本H318与恢复系亲本华占进行杂交,通过选择和设计关键有利基因的分子标记,利用毛细管电泳基因分型技术,将Wxb、fgr、Xa23、Pi2、Pi46以及Pita 6个稻米品质、香味、抗白叶枯病和抗稻瘟病相关功能基因进行聚合利用。通过多世代的田间生物学性状调查,米质、抗性等表型鉴定,获得14份以恢复系华占为遗传背景,目标基因纯合的优质、双抗和香型稳定的水稻株系。依据材料稳定遗传特性,将改良后代株系与生产应用的不育系进行测配和组合的调查评价,筛选获得潜在优良杂交稻。在育种进程中采用"多基因聚合-早世代组配"策略,实现多个有利基因快速聚合,定向改良稻米品质和抗病性等关键性状,并且促进杂交水稻组合的高效选育。