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。     

作物育种涉及的方法及发展概况

提高粮食产量和改善粮食品质一直是作物育种的目标,而育种过程中方法的改进是提高育种效率的关键。因此,了解育种方法,并获悉其在育种过程中的发展历程,有助于促进粮食生产,从而保障国家粮食安全。过去几十年作物育种技术经历了巨大的发展,为了厘清作物育种方法的发展历程,为未来进一步提升育种效率,本研究概述了作物育种过程中涉及的一些方法,并阐述了这些方法发展的概况,内容主要包括品种对环境的适应性和稳定性评价方法、育种值估算、分子标记辅助育种、分子标记辅助筛选材料和基因克隆及功能的研究,并展望了分子设计育种未来的发展,以期为未来育种方法的改进提供理论基础。     

作物分子设计育种

优质、多抗、抗逆和高产作物新品种的选育和推广是实现我国粮食安全的重要途径。目前大多数育种工作仍然建立在表型选择和育种家的经验之上,育种效率低下;另一方面,生物信息数据库积累的数据量极其庞大,由于缺乏必要的数据整合技术,可资育种工作者利用的信息却非常有限。作物分子设计育种将在多层次水平上研究植物体所有成分的网络互作行为和在生长发育过程中对环境反应的动力学行为;继而使用各种“组学”数据,在计算机平台上对植物体的生长、发育和对外界反应行为进行预测;然后根据具体育种目标,构建品种设计的蓝图;最终结合育种实践培育出符合设计要求的农作物新品种。设计育种的核心是建立以分子设计为目标的育种理论和技术体系,通过各种技术的集成与整合,对生物体从基因（分子）到整体（系统）不同层次进行设计和操作,在实验室对育种程序中的各种因素进行模拟、筛选和优化,提出最佳的亲本选配和后代选择策略,实现从传统的“经验育种”到定向、高效的“精确育种”的转化,以大幅度提高育种效率。     

自身基因优化育种为植物分子育种提供新思路

生物育种技术是确保中国人将饭碗牢牢端在自己手里的重要手段。四川天豫兴禾生物科技有限公司经8年研究,建立了“基因超进化”筛选系统,获得一批高抗除草剂的作物内源突变基因;运用分子育种技术与常规育种方法深入结合,创建了“自身基因优化育种”技术,成功培育出一批高抗除草剂的水稻新品系,为作物获得创新性状提供了新思路,创制出一条新的基因型设计育种方法。该技术研发成果拥有自主知识产权,已获国内外授权专利12项。商业化应用“自优育种”技术,不仅能助力解决种业“卡脖子”难题,还可以推动我国生物育种技术快速发展,促进农业生物育种能力稳步提升。     

水稻育种的三个方向与相对应的稻种需求

水稻育种学是一门实践性较强的应用基础性研究科学,同其它任何一门科学都需要有自身的理论一样,水稻育种学只有在正确育种理论的指导下才能取得事半功倍的效果。而且,水稻育种必须与经济紧密结合、与市场密切联系,选育的水稻新品种(含组合,下同)必须适应市场的需要,生产上推广种植的水稻新品种,必须能创造出较大的社会经济效益。这里所讲的水稻育种理论是广义的,指水稻育种所采用的方法、技术和理论等(如传统技术育种与生物技术育种、矮化育种与杂种优势利用、水稻生态育种与生理育种等),同时也包含水稻育种方向的问题。本文指出当前我国水…     

玉米育种技术与科学问题分析探讨

从技术与科学的角度对玉米育种中常见的问题进行探讨,也是多年来与国内育种同行思想碰撞与技术交流的心得总结,是理论和实践的对接,深入到玉米育种的宏观设计、育种程式乃至田间操作,涉及形态选择、特性选择,触及育种历史,总结现状,期望通过讨论获得提升,应对玉米育种转型时期的诸多挑战。     

重庆玉米DH工程化育种的进展分析

玉米双单倍体(doubled haploid,DH)技术是生物技术与常规育种方法结合产生的一条新的育种途径,能显著加快育种进程。在重庆地区,土壤瘠薄、阴雨寡照、高温干旱等一系列特殊的生态气候因素严重制约重庆玉米DH工程化育种的开展。本综述就重庆玉米DH工程化技术的关键环节进行了探索,包括对诱导系的选择、基础材料的组建、单倍体的诱导、加倍、DH鉴定及应用,总结出一套适宜重庆本地的玉米DH工程化育种体系,提出"目标具体,规模加倍,分圃鉴定,测评应用"的单倍体育种策略,为玉米新型商业化育种体系建立提供参考依据。     

现代农业生产中育种技术的意义及应用研究

现代农业生产中，育种技术是提高作物产量和品质、增强作物的抗逆性、优化作物的生长周期和丰富作物品种资源的重要手段。应用研究方面，基因编辑技术、基于分子标记的作物遗传育种等都是当前的研究热点。在作物育种技术研究现状方面，小麦、玉米和大豆的育种技术都在不断发展和完善。文章探讨了现代农业生产中育种技术的未来发展趋势，以期为现代农业生产提供参考。     

回交在转基因作物育种中的应用

阐述了回交在转基因作物育种中应用的必要性、基本原理与方法程序,介绍了对回交后代材料进行鉴定、筛选的技术,分析了转基因作物回交育种中存在的“产量阻碍”和“产量滞后”问题,并对转基因作物品种的基因累积技术进行了探讨。本文可为基因工程技术与常规育种技术的进一步有机结合提供理论参考,对转基因作物育种具有一定的指导意义。     

中国作物分子育种现状与展望

分子育种是现代农业发展应用推广最迅速的育种新技术,对作物遗传改良产生了深远的影响。国际农作物育种已经进入分子育种时代,以DNA重组技术和基因组编辑技术等为代表的现代生物技术已成为世界上作物遗传改良的重要手段。本综述简要介绍了国际分子育种发展趋势,并对中国作物分子育种现状和国家相关政策导向、集成创新、科研管理体制、生物种业发展和人才现状等方面进行了分析,以期为中国农业和科技管理部门、生物技术工作者、育种家和种子企业提供参考。     

辐射育种在园林植物育种中的应用

对辐射育种的辐射源类型、辐射诱变的技术环节、辐射诱变的机理、辐射诱变的成果、园林植物辐射诱变育种存在的问题及展望5个方面进行综述,探讨我国园林植物辐射诱变育种的发展现状和存在的不足,为育种工作提供理论参考。     

单倍体育种技术的应用进展

为了给今后西番莲等热带果树的单倍体育种研究提供理论指导,文章归纳了人工诱导孤雄生殖、人工诱导孤雌生殖、染色体加倍等不同单倍体育种培养技术的技术要点及发展现状,总结了单倍体育种技术在禾谷类作物、花卉、林木和果树育种方面的应用进展。同时指出,单倍体育种技术的发展有利于建立作物品种纯合系,推进遗传学研究,形成新的基因型,加快热带果树的育种进程。     

北京：积极推进DH育种联合体建设

为了从根本上打破“小而散”、“各立山头”、“单兵作战”的传统育种模式，形成合力解决育种创新能力提升的机制问题，快速提高我国种业创新竞争力，进而推动北京国家现代农业科技城良种创制与种业交易中心建设，2010年，北京市科委启动了“北京DH工程化育种研究与利用联合体建设”项目。3年来的实践证明，以DH育种技术为载体，以知识产权为纽带。结合信息技术手段构建的工程化育种创新链，有效地打造了产学研结合的DH育种联合体，是探索产学研结合新模式的创新之举。在项目开展过程中，     

中国作物分子设计育种

分子设计育种通过多种技术的集成与整合,对育种程序中的诸多因素进行模拟、筛选和优化,提出最佳的符合育种目标的基因型以及实现目标基因型的亲本选配和后代选择策略,以提高作物育种中的预见性和育种效率,实现从传统的“经验育种”到定向、高效的“精确育种”的转化。分子设计育种主要包含以下3个步骤：(1)研究目标性状基因以及基因间的相互关系,即找基因(或生产品种的原材料),这一步骤包括构建遗传群体、筛选多态性标记、构建遗传连锁图谱、数量性状表型鉴定和遗传分析等内容;(2)根据不同生态环境条件下的育种目标设计目标基因型,即找目标(或设计品种原型),这一步骤利用已经鉴定出的各种重要育种性状的基因信息,包括基因在染色体上的位置、遗传效应、基因到性状的生化网络和表达途径、基因之间的互作、基因与遗传背景和环境之间的互作等,模拟预测各种可能基因型的表现型,从中选择符合特定育种目标的基因型;(3)选育目标基因型的途径分析,即找途径(或制定生产品种的育种方案)。本文评述近几年来我国在遗传研究材料创新、重要性状遗传分析、育种模拟工具开发和应用、设计育种实践、分子设计育种技术体系建设等方面取得的重要进展,结合国内外研究现状对分子设计育种的未来进行展望,最后指出我国近期应加强育种预测方法和工具、基因和环境互作、遗传交配设计、作物功能基因组学、生物信息学方法和工具、设计育种技术体系和决策支持平台等领域的研究,同时重视人才培养和团队建设。     

发展生物技术促进作物育种科技革命

发展生物技术促进作物育种科技革命辛志勇马有志(中国农业科学院作物育种栽培研究所北京100081)我国粮食生产将面临更加严峻的挑战。以传统的育种方法为基础,结合基因工程,细胞工程及分子标记辅助育种等生物技术,深入开展遗传育种基础理论研究及优化育种程序……     

试论作物常规育种与其它育种途径的关系

作物育种又称遗传改良 ,是粮食增产中投入最少而效益显著的一项技术措施。在不增加投入的情况下 ,种植优良品种就能起到增产、改善品质的作用。据测算 ,新品种的应用对大田作物的年增产率为 l%～2 % ,而粮食品质 (包括营养品质和加工品质 )的改进主要依靠育种来实现。育种的途径与方法因作物种类而异。自花授粉作物如小麦是先杂交 ,将不同品种的优良性状“组装”在一起 ,形成新的纯系品种 ;异花授粉作物 (如玉米 )一般先创制 (或引进 )优良群体 ,然后自交提纯 ,选择优良自交系 ,再杂交 (自交系间 )筛选强优势组合 ,这种途径除聚合优良性状外…     

玉米育种现状及商业化育种思路

现阶段种子行业国内外竞争不断加剧,我国种业要想长期健康发展,就要走商业化育种的道路。本文通过对现阶段玉米育种的种质基础、自交系选育、配合力测定、抗逆性、杂交种的组配等方面研究的阐述和对商业化育种的理解,提出商业化育种的目标。商业化育种有利于科研成果转化,有利于以科研为依托的种子公司长期发展,更有利于民族种子产业的振兴。     

作物分子设计育种

优质、多抗、抗逆与高产作物新品种的选育和推广是实现我国粮食安全的重要途径。目前大多数育种工作仍然建立在表型选择和育种家的经验之上，育种效率低下；另一方面，生物信息数据库积累的数据量极其庞大，由于缺乏必要的数据整合技术，可资育种工作者利用的信息却非常有限。作物分子设计育种将在多层次水平上研究植物体所有成分的网络互作行为和在生长发育过程中对环境反应的动力学行为；继而使用各种”组学”数据，在计算机平台上对植物体的生长、发育和对外界反应行为进行预测；然后根据具体育种目标，构建品种设计的蓝图；最终结合育种实践培育出符合设计要求的农作物新品种。设计育种的核心是建立以分子设计为目标的育种理论和技术体系，通过各种技术的集成与整合，对生物体从基因（分子）到整体（系统）不同层次进行设计和操作，在实验室对育种程序中的各种因素进行模拟、筛选和优化，提出最佳的亲本选配和后代选择策略，实现从传统的”经验育种”到定向、高效的“精确育种”的转化．以大幅度提高育种效率。     

分子植物育种作者投稿指南

1刊登范围本刊是一份为转基因育种、分子标记辅助育种及常规育种服务的国际化科学杂志。围绕水稻、小麦、玉米、油菜、大豆、棉麻、薯类、果树、蔬菜、花卉、茶叶、林木和草业等,刊登分子遗传育种理论、分子育种方法、分子育种研究动态、优良种质培育以及栽培技术等方面的科学理论与应用成果。2栏目设置本刊设置固定栏目和随机栏目。固定栏目常设研究论文(Research Article)和研究报告(Research Report),主要发表最新的原始研究成果。随机栏目根据稿源可能设研究评述(Review)、研究资源(Resource)、数据分析(Analysis)、技术主题(Technology Feature)等栏目,还可能设置刊登有关科学新闻、科学简讯、专利、短评、书评等方面的栏目。     

第五代(5G)作物育种技术体系

全球人口激增、气候持续变化、土地资源退化、生态环境污染等诸多问题给世界农业带来了巨大压力。作物育种技术的技术进步为粮食产量的增加做出了重要贡献,是解决世界农业困局和保障世界粮食安全的核心关键。但是近30年来的水稻单产增长缓慢,对农作物育种技术的改进和提高提出了新的要求。因此,需要研究和开发更加有效的育种技术系。本文根据国内外的有关文献和作者的海外经历,简要回顾作物育种技术的现状及趋势,重点介绍第五代(5th Generation=5G)作物育种即智能育种技术系统。