作物育种相关数据及大数据技术育种利用

从18世纪首次获得人工杂交种到如今基因工程育种,作物育种技术发展迅速,同时几百年的育种历程积攒了大量育种数据,特别是近年来伴随高通量测序技术的发展,产生了海量作物育种相关基因及其表达数据,形成了育种大数据。2012年以来在商业、信息技术等领域发展迅猛的大数据技术,致力于解决大数据采集、存储及处理等壁垒,并在其他领域的应用初露端倪。本文利用创新方法 TRIZ(theory of inventive problem solving)流分析技术,综合分析了育种领域已有资源和目标达成的矛盾问题,提出大数据育种技术应用于作物育种的创新方案,明确了将大数据技术应用于育种领域的框架和实现目标。提出了基于大数据理念的育种技术,拟采集和整合已有育种数据资源,实现数据自动采集等,从而能够平衡育种数据膨胀/利用和育种需求产生的矛盾;构建基于大数据技术的育种数据信息化平台,实现作物育种方法理念的创新,可以为广大育种工作者提供数据支撑和一个育种新途径;为解析生物学数据与目标农艺性状的关系提供信息,加快育种现代化的进程。     

玉米育种中高通量数据采集技术的利用与展望

作物育种技术正在从经验科学向精确科学发展,育种家需要用性状表现型数据和基因型数据建立表现型和基因型之间的因果联系。作物性状表现型数据的获取已成为制约精确育种的首要障碍,急需创新突破。经过育种家与数据科学家及工程师的不懈努力,作物育种高通量数据采集技术逐步发展完善,使作物生长发育动态非破坏性数据采集成为可能,为精确育种的发展奠定了基础。     

作物转基因育种技术的应用及安全性探讨

分析了作物转基因技术与传统育种技术的相互关系,提出了推进转基因技术与传统作物育种技术"优势互补"与"协同创新"、构建现代作物育种科学技术新体系的观点。     

现代作物育种科学的发展趋势

从地球上出现生物开始,也就产生了生物育种。但是,由于这是自然的现象,我们称之它为进化的过程。育种技术的进步是时代发展的产物,本文就现代作物育种科学的发展进行了简要的分析。     

议作物育种技术与中国种业安全

种业的发展对保障我国粮食安全具有重要的战略意义。文章详细论述了作物新品种在农业生产中的作用、作物育种技术的发展阶段以及现代育种技术与种业发展的关系,并针对目前我国种业发展现状和存在的问题,提出了加强以生物技术为核心的现代育种技术的规模化应用、把农业种质资源保护提到战略高度、进一步明确公立科研院所(校)在现阶段种业发展中科研主导地位等建议。     

国际挑战计划项目集成育种平台研究进展

在介绍国际挑战计划项目(GCP)概况的基础上,综述了集成育种平台(IBP)的研究进展,并对其未来发展进行了展望。集成育种平台是国际挑战计划项目建立的一个基于互联网的一站式服务平台,其初衷是无偿地为传统和现代育种活动提供先进的育种技术和优质服务,加速作物新品种的选育进程,应对全球不断增长的粮食需求。集成育种平台提供完整的植物育种决策,如软件工具(育种管理系统)、网上论坛、超过10种作物的产品和信息(包括诊断标记和性状手册),其中育种管理系统(BMS)是集成育种平台的核心产品。育种管理系统是一套综合的相互兼容的应用软件,能帮助育种者和研究者管理科研项目,搜集、存储和分析研究数据。集成育种平台(IBP)的使用将成为突破传统育种瓶颈的有效途径。     

基于ESI的全球作物生物育种领域研究前沿分析

全球作物生物育种已进入至关重要的、以抢占技术制高点与经济增长点为目标的战略机遇期,基础研究是科技创新的重要途经,明晰全球生物育种领域的研究前沿和发展方向,对我国作物生物育种发展来说具有迫切性和必要性.基于ESI数据平台,经专家咨询对全球生物育种领域研究前沿和核心论文进行遴选与解读,借助DDA分析工具,采用计量分析和数据挖掘方法,从期刊、国家、机构及合作、研究方向等角度对核心论文进行全方位的深入剖析.Plant Biotechnology Journal是作物生物育种领域前沿的代表期刊;美国和中国是全球重点研究国家;我国代表性研究机构优势显著,但影响力有待提升,可根据机构特色研究方向,有针对性地积极开展跨国合作;基因编辑技术、碱基编辑等生物育种技术及应用是重点关注的研究前沿.     

作物育种技术的发展、进步及存在的问题

简要回顾了作物育种起源与发展的历史，综述了现代作物育种的蓬勃发展，探讨了当前作物育种存在的主要问题及努力的方向。     

作物智能设计育种——自然变异的智能组合和人工变异的智能创制

作物育种正在从传统的经验育种转向BT+IT驱动的智能设计育种。提升智能设计育种的能力和水平对解决我国未来粮食安全问题具有重要意义。未来作物智能设计育种将具有“双轮驱动”特征：智能化的杂交育种以育种大数据和育种模型为基础,精准设计自然变异的最优组合,并以最快捷的杂交组配方式实现自然变异的最优组合;智能化的生物育种利用人工智能技术和合成进化技术,设计DNA/蛋白质序列,可以“道法自然、超越自然”,指导作物的基因编辑育种和合成生物学。探讨了作物智能设计育种范式的理论基础、技术手段和发展趋势,分析了我国作物智能设计育种在产业化过程中面临的市场和政策瓶颈,并提出相关对策。     

作物诱变育种及突变体鉴定与筛选研究进展

简述了作物的诱变机理、诱变技术和分子标记技术、突变体的鉴定与筛选技术,结合近年来国内外诱变育种的研究进展,分析了作物诱变育种的主要发展方向,并展望了诱变育种的广阔前景。     

作物育种学理论的发展与实验实习教学改革的探讨

对作物育种学理论中作物育种目标和耐热性育种技术的发展进行了探讨,并就如何进行作物育种学综合性、验证性及设计性实验实习教学改革提出了相应的措施。     

山西省花生种植业的发展现状与对策

阐述了山西花生种植业的发展历程及发展现状,并结合当前山西种植业结构优化与育种方向,提出了充分利用山西花生资源、现代作物育种技术的应用、耐阴性品种及高油酸品种选育等发展对策。     

作物分子设计育种及其发展前景分析

遗传学是作物品种改良的基础,现代分子生物学和基因组学等的快速发展为作物分子设计育种创造了条件.主要介绍了分子设计育种的概念,并对当前开展分子设计育种需具备的基本条件和所需注意的问题进行了探讨.     

美国植物育种研究布局及对中国的启示

美国在植物育种领域处于世界领先水平,在一定程度上引领着国际种业的发展方向。分析美国植物育种领域的研究布局,可以为中国的植物育种研究方向的确定和研究计划的制订提供参考。本文分析了美国两项重要的植物育种研究计划的目标、研究重点、特点与影响,发现其育种正从单纯地关注技术向关注粮食安全、环境和可持续性转变,植物育种已进入大数据时代,多学科融合将催生育种领域突破性技术的产生。为此提出中国应重视基因资源的保存和信息化管理及共享,加强作物遗传改良的新方法与新工具的研发,注重作物分子生物学层面的研究以及信息技术在育种领域的应用。     

作物遗传育种研究进展及发展趋向

作物遗传育种是农业科学的核心,是发展农业生产、提高劳动生产率的理论和技术基础。在作物遗传育种研究中,不断加强作物种质资源的搜集、整理、保存、研究、利用,拓展和改进作物育种途径,深入开展技术和基础理论研究,大力发展生物技术,促进了作物遗传育种技术和理论水平的提高,使作物的遗传改良取得重大成就,推动了农业生产的持续稳定发展。     

中国作物育种研究热点与发展趋势——基于创新要素供给视角

[目的/意义]通过创新发展要素供给分析,更全面研判学科热点发展趋势,为学科发展政策体系完善、专项计划科学部署及研究布局优化提供参考。[方法/过程]采用文本分析、信息关联法,梳理基础研究、技术创新、行业报告等成果产出热点,在“成果基础”模块的学科热点方向分析结果上,综合研究国家战略需求、政策导向推动、研发资金投入等多维创新要素对热点的集聚导向作用,研判学科热点趋势。[结果/结论]以作物育种学科为例,热点分为成果基础与创新资源集成类、创新资源要素集中类、潜在发展类3类。基因编辑育种、分子标记辅助育种、基因组育种、转基因技术等现代生物育种技术,以及作物性状调控关键基因挖掘及性状分子调控机理研究、作物性状改良等方向研究热度高、创新要素集中,未来有望产生一系列优质成果;在种质资源保护利用与精准鉴定,分子设计、数字化智能育种等定向精确育种技术创新等方向的创新要素投入集聚度高,成果有望进一步拓展与突破;倍性育种、遗传转化体系、组织培养、细胞工程育种等传统经典育种技术体系,以及作物表型研究等方向有待激发研究新动能。热点研究整体呈现“常规育种+现代生物技术育种+信息化精准化育种”发展趋势。     

植物单倍体育种研究进展

很多植物存在生殖周期长、基因杂合度高、自交不亲和,且育种周期长、难度大等问题。植物单倍体加倍能够使植株快速纯合、使隐性基因表达,并且在形成单倍体过程中能够产生新的性状,创新种质资源。利用单倍体进行作物育种,可以加快育种进程、节约时间和成本、提高育种效率,是现代作物育种中快速、有效的方法之一。总结了单倍体的获得、加倍技术、鉴定方法以及单倍体研究进展,可为植物遗传育种提供技术和理论依据。     

小麦抗病相关基因聚合育种的研究进展

育种是通过创造遗传变异、改良遗传特性以培育优良植物新品种的技术,将基因聚合分子育种与常规育种技术相结合已成为今后作物育种家研究的新方向。基因聚合分子育种主要包括2个方面,即遗传转化基因聚合分子育种和分子标记筛选基因聚合分子育种。近年来,随着现代分子育种技术的不断发展、小麦抗病基因的不断发掘,小麦抗病分子育种工作取得了重大进展。就小麦白粉病、锈病、赤霉病的抗性基因聚合育种的研究情况进行了综述,并对目前小麦抗病育种的前景进行了展望。     

中国作物种业科学技术发展的评述

《国务院关于加快推进现代农作物种业发展的意见》提出构建以产业为主导、企业为主体、“育繁推一体化”的现代农作物种业体系,全面提升中国农作物种业发展水平。国内外种业的发展推动了种业科学的形成和发展。种业科学是围绕“育繁推一体化”种业产业发展而形成的科学技术学科类群,作物遗传育种是其中的一部分,它和种子生产的理论与技术、种子示范和营销的理论与技术构成了种业科学技术的主体,在相应的遗传、生理、信息技术、政策法规等学科知识的配合下成为相对集中的学科体系。中国的种业科学技术体系正在形成与完善之中。文章在回顾作物育种科学技术进展包括传统的作物育种科学技术和现时分子生物育种研究热点的基础上,归纳出现时重要的8个育种理论和技术问题,继而回顾了作物种子生产和示范推广科学技术的进展,并在此基础上探讨了中国种业科学技术发展的策略和建议。提出要围绕种业发展的需求,建成相对完整的种业科学技术学科体系;要顶层设计,建设成企业种业科技和公益性种业科技两支相互补充、相互配合的种业科学技术研发力量;要优先研究和解决种业发展中的重大科学技术问题,其中包括规模化育种技术,资源富集、遗传解析与创新,常规育种的分子辅助技术,转基因育种与安全技术,品种区域适应性试验制度与品种审定制度的完善,配齐种业基础性公益性研究并确立种子生产标准化体系,加强作物杂优化研发使杂种化成为中国未来种业的特色等。     

基于SCI论文的作物转基因育种领域发展态势分析

转基因育种技术是作物遗传改良的一个重要技术,通过对作物转基因育种领域的SCI论文进行文献计量学、主题研究领域分析,以期获得作物转基因育种领域主要研究方向、发展态势以及制约其发展的关键技术。结果表明,中国的发文数量排名第一,高达2 956篇,约占发文总量的22.1%,篇均被引频次为7.9次。机构中以中国科学院发文最多,其研究涉及一些理想植物植株模型,抗性、细胞发育、胁迫反应的锌指蛋白功能分析,利用模式植物研究生物代谢、抗病、抗逆性的机制规律等。作物转基因研究涉及最多的前三种作物分别为水稻、玉米、小麦。该结果也为我国作物转基因育种领域科研技术人员准确把握领域内发展趋势和关键科学问题提供参考,为科研管理机构制定作物转基因育种领域扶持政策和确定重点扶持领域提供科学依据。