玉米耐旱遗传育种研究及分子育种策略

干旱胁迫一直是玉米产量损失的重要逆境因素。本文结合最新玉米组学研究成果和高通量的数据信息分析平台,从玉米表型和基因型两方面讨论耐旱玉米在遗传及育种实践上的研究进展以及分子育种技术在进行耐旱玉米新品种的选育过程中的新策略,利用新的技术和平台进行耐旱玉米的创新,可为未来提高育种遗传增益以及玉米增产稳产起到重要作用。     

玉米耐旱遗传育种研究及分子育种策略

干旱胁迫一直是玉米产量损失的重要逆境因素。本文结合最新玉米组学研究成果,高通量的数据信息分析平台,从玉米表型和基因型两方面重点讨论耐旱玉米在遗传及育种实践上的研究进展,分子育种技术在进行耐旱玉米新品种的选育过程中的新策略,利用新的技术和平台进行耐旱玉米的创新,为未来提高育种遗传增益以及玉米增产稳产起到重要作用。     

玉米衍生自交系的遗传相似性及相关概念

生物技术的发展推动玉米育种技术进步,同时为新品种保护提供了新的技术手段。采用DNA分子标记技术可以建立玉米品种DNA分子指纹图谱,育种家可以采用这项技术鉴定自交系的遗传特征,监测和保护其品种权免受侵犯。制定基于SSR技术的玉米品种分子测试技术指南是可行的,但仅凭借目前的SSR分子标记技术进行新品种DUS测试存在严重缺陷。从杂交种分离二环系是当前我国玉米育种者选育自交系的途径之一,确定适宜的衍生品系遗传相似性的临界值直接关系到玉米品种权的保护。发展中国家已经在生物技术发展的竞争中处于劣势,现阶段植物新品种保护DUS测试不能以谱带分析为标准,仍然以形态特征描述为主要依据,分子指纹图谱技术可以作为辅助证据。     

应用生理学方法和分子手段进行玉米抗旱育种

干旱是包括中国在内的世界上大多数玉米生产国家的重要农业灾害之一,解决干旱问题的有效途径包括培育抗旱型和节水型的玉米杂交种.多年来,通过常规手段进行玉米抗旱育种取得了一定进展,但由于多方面原因,其育种效率没有得到进一步提高.而与此同时,对玉米在干旱胁迫下的生理生化途径研究很多,其成果可以为抗旱育种提供理论指导;尤其是近年来应用分子标记技术和基因组学技术对玉米抗旱性进行了深入的遗传剖析,其研究结果也为玉米抗旱分子育种提供了新的手段和思路.同时评述了相关研究领域的进展,并讨论今后的发展趋势。     

玉米高效农杆菌转化体系的研究进展及其影响因素分析

转基因技术作为植物分子育种的重要手段之一,具有许多不同于传统育种技术的独特优点,受到了国内外科研工作者的高度重视。目前转基因玉米的商业化种植已经获得了巨大成功。玉米遗传转化的受体主要是幼胚或幼胚诱导的愈伤组织,由于受到基因型、生长季节、取材时间等因素制约,大大限制了转基因技术在玉米育种上的产业化应用。总结对农杆菌介导的玉米高效遗传转化体系的研究进展,对影响转化效率的关键因素进行分析,并对玉米遗传转化的产业化应用前景进行讨论和展望。     

玉米遗传多样性与杂种优势

杂种优势利用是玉米育种研究的重要内容。通过分析玉米种质的遗传多样性可以划分杂种优势群,并在结合育种实践的基础上构建杂种优势模式。分子标记技术已成为分析遗传多样性的重要工具。对不同分子标记系统的比较分析表明,SSR标记最适合种质的遗传多样性分析。系谱分析方法、数量遗传学方法和分子标记技术是分析玉米杂种优势群的常用方法。利用分子标记技术并结合双列杂交和NC-II方法对中国玉米种质进行了有效划分。文章最后探讨了利用分子标记遗传距离预测杂种优势的可能性。     

玉米分子标记技术的研究进展

主要介绍了AFLP、RAPD、RFLP和SSR分子标记技术在玉米育种中的应用，以及近年来分子标记技术在玉米遗传多样性，QTL定位等研究方面的应用。应用分子标记技术，不仅对玉米种质资源的发现、鉴定、分类整理和开发利用有一定作用，而且能进一步挖掘与玉米高产、优质高抗有关的基因，从而进行基因的定位和标记，提高玉米育种的效率。同时运用该技术对玉米抗逆性基因进行精确定位，为这些抗逆基因的克隆、转化及利用打下良好的基础，为分子标记辅助选择育种提供了条件，加快育种进程。     

玉米品种设计的虚拟技术研究进展

数字化和可视化技术是玉米虚拟育种的主要技术支撑,该技术是建立在遗传育种基础上发展起来的一门新兴技术。综述了与玉米品种设计相关的玉米数字化以及计算机可视化方面的研究进展,并展望了今后的应用前景。     

分子标记与玉米遗传育种

建立在分子遗传学基础上的分子标记技术的快速发展,推动了玉米研究在各个领域的发展。本文从分子标记图谱的构建、自交系亲缘关系和遗传多样性评价、QTL分析及分子标记辅助选择等方面介绍了分子标记技术在玉米遗传育种中的应用。     

提高玉米商业育种效率的技术途径

从提高玉米商业育种效率出发,进一步明确了玉米育种目标;强调了利用地方种质、外来种质的重要性和方法;分析了二环系育种方法的技巧,并提出了"逐步整合组装"的技术路线和从原有材料中选自然变异株,从而选育新系的方法;阐述了现代生物技术在玉米育种中的应用,并提出玉米分子育种走"企业+高校"的思路。     

玉米关联分析与品种分子设计

基于连锁不平衡的关联分析已在玉米基因组学研究领域取得了显著进展。随着玉米自交系B73全基因组序列的测定、玉米单体型图的绘制、高密度分子标记的开发及控制玉米重要性状基因的克隆,玉米分子育种与品种分子设计工作将会得到快速发展。介绍了玉米基因组概况、玉米关联分析研究现状、玉米分子育种与品种分子设计的研究进展与发展态势。     

SNP标记在玉米研究上的应用进展

介绍SNP标记的概念及特点,论述SNP标记技术在遗传多样性分析、遗传基础分析、重要性状的基因定位、辅助育种与SNP标记开发、品种鉴定等方面的应用,为SNP在玉米分子育种中的利用提供参考。     

2022年度中国玉米生物学研究进展

2022年我国玉米生物学研究快速发展,创新研究成果不断涌现。我国玉米生物学研究团队共在87个SCI或SCIE期刊上发表玉米生物学研究论文573篇,其中在国际高水平期刊发表论文88篇。本文概括性地综述2022年我国科学家在玉米生物学研究领域取得的代表性研究成果,涉及玉米组学、玉米子粒发育遗传调控、玉米穗部性状遗传调控、玉米株型相关性状遗传调控、玉米抗生物和非生物胁迫遗传调控、玉米养分利用遗传调控和玉米育种技术研究等方面的研究内容。     

玉米转基因和育种改良

玉米转基因技术的开拓和重要农艺性状的遗传改良取得了重大进展,在育种改良中起着愈来愈重要的作用,有些成果已进入商业应用阶段.论述了玉米转基因的研究进展,对在育种利用中存在的问题提出了一些看法。     

Quality Protein Maize: Overcoming the Hurdles

SUMMARY

Quality Protein Maize (QPM), a nutritionally enhanced maize, was developed by researchers from CIMMYT using too genetic systems–opaque-2 and genetic modifiers. The use of these two genetic systems overcame the highly complex problems that were inherent in the original soft endosperm opaques. This review describes the ever-evolving breeding options and strategies for the development of QPM with examples from the CIMMYT maize program, where much of the research and practical breeding work has been done. The soft endosperm opaque-2 materials developed earlier had poor agronomic performances and lacked producer and consumer acceptance. To overcome these constraints, subsequent research explored various options, with and without high lysine mutants. Like other institutions, CIMMYT researchers tried and critically examined the merits and demerits of different strategies. Of all the strategies available, the selection for modified kernels in which CIMMYT scientists had gained information, experience, and confidence seemed viable. To implement this strategy, modified opaque-2 donor stocks were built and were subsequently used for expanding the QPM developmental efforts. A large volume of QPM germplasm was developed using different breeding options, which were later merged and reorganized into a fixed number of pools and populations to permit working in homozygous opaque-2 genetic backgrounds. The development of QPM hybrids was the next turning point in the mid-80s. During the QPM developmental process, serious problems inherent in the opaques were circumvented and since then, rapid progress has been made. There is a renewed interest in QPM and several countries have recently released QPM varieties and hybrids. To further accelerate the QPM developmental process, to enhance its popularity amongst nations and its farmers, and to meet future challenges, innovative ideas and the tools of biotechnology will be needed.     

基因工程在玉米遗传育种中的应用

综述了基因工程在玉米遗传育种中的研究进展,介绍了转基因的应用领域及常用的转基因技术,在分析了基因工程在玉米遗传育种中应用限制因素的基础上,对其应用前景进行了展望。