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。     

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。     

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。     

蔬菜作物重要基因鉴定及其分子育种应用

近几年,蔬菜作物分子育种领域的研究取得了重要进展。本研究从蔬菜重要性状基因定位与鉴定的总结基础上,对它们在分子标记辅助育种、基因编辑育种、分子设计育种等分子育种领域的研究进展进行了综述,并对未来的发展趋势进行了展望,以期为提高蔬菜育种效率提供参考和思路。     

水稻品种设计与分子育种

随着水稻基因组计划的深入开展,水稻品种设计的诸项条件已经具备。为了实现快周期、持续性、定向性品种改良,已有一些分子改良的尝试和成功例证。针对常规育种和分子育种相脱节的突出问题和倾向,品种设计与分子育种必须定位大量QTL并对其进行评价。品种设计与分子育种的核心是积累不同品种的有益变异和组合形式,利用MAS、图示基因型、强化改良回交、计算机辅助育种等多种途径和综合育种技术培育骨干系,对品种进行持续定向改良。     

南瓜属作物分子育种研究进展

比较系统地介绍了南瓜属蔬菜作物的分子育种研究进展。全文从南瓜属作物的基因资源研究、分子标记的应用和转基因育种等方面，总结了近几年来取得的成果和存在的问题，提出了南瓜属作物育种的努力方向。     

花生分子育种研究概况与前景展望

从花生种质资源遗传多样性分析、指纹图谱构建、重要性状分子标记和QTLs定位、分子标记辅助选择以及转基因研究5个方面,对国内外花生分子育种的现状进行了概述,并指出了当前花生分子育种存在的主要问题和发展前景,以期为加快花生新品种选育提供参考依据.     

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。     

大豆分子育种现状、挑战与展望

近年来,大豆育种技术取得了重要进展,育种理论和技术也发生了重大变革。通过多种技术的集成与整合,加速了优质大豆培育进程,以分子标记辅助育种、转基因育种等技术逐渐成为大豆遗传改良的重要手段。本研究综述了大豆分子标记辅助育种、大豆转基因及分子设计育种的研究进展,分析了中国大豆分子育种现状和挑战,认为中国大豆分子育种存在优异基因资源匮乏,大豆分子育种技术方法相对落后,分子育种培育的突破性品种过少等问题,提出了未来要加强重要经济性状形成的遗传和分子基础研究,要重视加强多种模型的开发等几点建议。     

新一代测序技术及其对水稻分子设计育种的影响

本文概述了以边合成（或连接）边测序为特征的新一代测序技术的基本原理以及现有的Roche（454）GSFLXsequencer、Illumina genome analyzer（Solexa）、Applied Biosystems SOLiDsequencer、HeliScope Sequencer等4种新一代测序平台的发展历史、测序流程、优缺点和测序成本等,并展望了新技术的发展可能对以水稻为代表的农作物大规模分子设计育种产生的影响。本文还提出通过对水稻核心种质育种材料体系的全基因组测序,开发功能性分子标记和特异基因芯片,缩短将基础研究成果应用于实际育种生产的时间,为真正进入分子设计育种时代奠定基础。     

蓝色花卉分子育种

蓝色花是自然界较为奇特的一类花卉,其形成主要是由花色苷、助色素和液泡pH等方面共同作用的结果。本文综述了花色苷生物合成途径以及观赏植物花色基因工程研究进展,分析了利用基因工程技术,导入花色苷合成途径中关键酶的结构基因和调节基因,使用干扰技术以及导入液泡pH调节基因,以获得蓝色花卉品种的可行性,以期为开展蓝色花育种提供参考。     

桉树分子育种研究进展

桉树生长周期长,遗传杂合性高,许多重要经济性状属于多基因控制的数量性状,遗传机理不明,利用常规育种手段往往难以满足不同目的定向培育桉树新品种的要求。依靠现代分子生物学技术与常规育种技术相结合,可极大地缩短桉树育种周期,加速育种进程,对创造新种质,选育新品种具有重要意义。本文综述了国内外桉树基因工程育种、遗传图谱构建以及重要性状基因定位等分子育种的研究进展,提出了当前桉树分子育种中存在的问题,并展望了分子育种技术在桉树遗传改良中应用的前景。     

花生分子育种研究进展

随着高通量测序技术、基因组学分析技术和分子生物学技术的发展,分子育种已成为花生育种的重要手段之一。在新一代高通量测序技术的影响下,大量的花生功能基因和分子标记被挖掘出来,遗传连锁图谱更加精细化,强化了分子标记与常规育种的有机结合,促进了花生转基因技术发展。本文对国内外花生分子育种的研究进展进行综述,并对花生分子育种的主要问题和发展前景进行了讨论。     

分子植物育种实验室的设置

本文依据分子植物育种实验室的最基本的目标和功能，介绍了分子植物育种实验室必备的仪器设备和化学试剂，并对仪器设备的选配进行了讨论。提出了最基本的和较优水平的分子植物育种实验室配置方案及经费预算。     

我国水稻分子育种计划的策略

从种质资源中发掘和利用优异基因是实现突破性育种的关键。现有常规育种技术对种质资源的低利用率及其在性状改良上的局限性是近几十年来水稻改良出现徘徊局面的根本原因。本文首次提出应用大规模回交育种构建我国优良水稻导入系群的方法和以此为基础材料建立我国水稻分子育种协作网的策略，简要地阐述了应用分子标记和导入系进行水稻种质资源中有利基因/QTL的大规模发掘和复杂性状QTL聚合改良的分子育种技术路线，并简要地展望了这一分子育种策略的应用前景。     

观赏植物花色的分子设计

花色是观赏植物最重要的观赏性状之一,基因工程改良花色是一条重要的育种途径之一.观赏植物的花色素由类黄酮、类胡萝卜素及其他色素组成,且类黄酮是大多数花色形成的决定性色素群.目前,花青素苷生物合成途径已经解析,经过该途径合成的天竺葵色素苷、矢车菊色素苷和飞燕草色素苷是形成有色花的主要色素物质,其中飞燕草色素苷是重要的蓝色花色素成分.本文归纳了利用基因工程改良花色的最新进展,尤其对于蓝色香石竹以及蓝色月季的分子育种进行了介绍.此外,基于目前对花色关键结构基因功能的了解,本文分析了蓝紫色花、白色-浅粉色花、黄色花、橙红色-红色花以及彩斑的花色呈色机理,并提出了利用基因工程手段改良这些花色的分子策略,即通过导入外源基因,使其异源表达或抑制内源基因的表达来调控花色的改变.此外,本文还对基因资源的选择,转基因后外源基因与内源基因的互作关系以及转基因植株花色的稳定性进行了讨论,以期为定向改良观赏植物花色性状奠定基础.