大麻育种现状与前景

大麻是一种多用途作物,能提供纤维、纤维素、种子和种子油、大麻醇类物质,以及生物质材料.随着工农产业链的整合,大麻被看成研究特殊代谢途径的模式植物,生物合成工程对大麻及系列产品的开发具有一定价值.本文讨论了大麻育种现状,重点阐述了(1)资源搜集、保存和鉴定评价;(2)种质扩增与遗传多样性;(3)分子标记辅助选择和育种进程的发展;(4)性别分化;(5)THC含量测定.纤维和特殊用途的现代大麻品种已培育并投入了生产.大麻育种的提高依赖于基础与应用研究,这些研究能提供深入细致的鉴定方法和改良作物的设计.这要求把某种特征归因于某种内在组分并研究该组分在相关代谢途径中某一特定过程的修饰作用.这些基因组学的先进技术能够(1)鉴别出在大麻化学物质、纤维和生物油合成中编码酶的关键基因和控制因子的作用机理;(2)鉴别出这些基因的作用模式;(3)通过特殊启动子控制的过度表达、弱表达和特殊表达鉴定被选定的基因的功能.特殊特征分子标记,构建高密度基因基因连锁图对大麻育种将起到显著作用.基础与应用研究的进展使得鉴别优良亲本和杂交组合成为可能,并能降低劳动强度和减少时间投入.     

随机扩增多态性DNA（RAPD）及其在茶叶科学领域的应用

随机扩增多态性ＤＮＡ（ＲＡＰＤ）是用于作物种质资源鉴定及育种的分子标记。近年发展非常迅速，应用范围很广。本文就茶叶科学的几个方面论述了ＲＡＰＤ标记在茶叶科学研究的应用及前景：（１）茶树品种遗传连锁图谱的绘制，（２）茶叶种质资源鉴定及分类；（３）茶树目标性状基因的标记研究。     

籽用大麻性别连锁标记的验证及SCAR标记开发

大麻是雌雄异株的异花授粉作物,在苗期鉴定出植株的性别,对大麻育种及生产具有重要的意义。为开发与籽用大麻品种性别连锁的SCAR标记,本研究以汾麻3号、榆社麻和苍山麻为试验材料,研究已有的11个性别连锁标记在籽用大麻品种中的适用性。结果表明,3个标记（OPD-05、UBC-354和MADC2）在籽用大麻品种中呈雄性特异,尚未发现雌性特异条带。回收雄性特异条带并测序,根据测序结果新开发了6个SCAR标记,其中MADC2-8表现最好;进而利用123份已知性别的样本来检测MADC2-8的准确性,发现其平均准确性高达98.34%。该研究不仅丰富了大麻性别鉴定的分子标记,而且为大麻性别研究和实际应用奠定基础。     

控制作物种子大小的基因研究进展

种子大小是影响农作物产量的主要因素之一,提高种子产量对改善人类生活水平具有重要作用。研究控制种子大小的重要基因,并寻找高产相关的功能基因,对作物高产育种具有重要的理论意义和应用价值。目前,通过基因失活或超量表达分析,已经发现了一些控制种子大小的功能基因。这些功能基因参与胚、胚乳、珠被的发育过程,通过调控细胞的增殖和伸长程度控制种子的大小。本文主要综述现已鉴定的控制种子大小的一些重要基因。     

油菜及其近缘植物形态标记性状基因定位与克隆研究进展

形态标记不仅在品种选育、种子生产和纯度鉴定时作为指示性状,而且与作物的产量、品质和抗性相关。综述了近年在油菜叶色、叶面蜡粉、叶型、矮秆、花色、种子颜色和多室等7个标记性状上的基因定位和克隆研究进展,发现往往有多个基因通过同一代谢途径或不同代谢途径控制同一性状,异源四倍体的油菜、芥菜控制性状的基因数目一般是其祖先亲本种白菜、甘蓝的2倍,在相同的染色体或同源区段能找到同源基因。这些研究成果既为更多性状的基因定位克隆提供了借鉴,也为通过基因编辑等手段创制具有特殊标记性状的新种质提供了可选择的靶标位点。     

用于工业大麻种质资源筛选和鉴定的KASP标记集开发

目前,我国工业大麻种质资源的分子筛选和分子鉴定主要依赖于AFLP、SSR和重测序等方法,缺乏快速、准确、直观的分子标记体系,开发竞争性等位基因特异性PCR(Kompetitive Allele Specific PCR,KASP)标记集及其检测体系具有良好的应用前景。研究首先基于大麻素B位点基因多态性成功开发了1个特异性KASP位点,能够准确区分大麻种质资源中的低毒型、高毒型和中间型三种化学型;随后基于来自95份不同大麻种质资源的全基因组重测序SNP数据,总共开发了32个高质量的核心KASP标记。验证表明,该33个KASP标记集及其检测体系可以应用于工业大麻辅助育种、工业大麻品种分子鉴别和指纹图库构建等,丰富了工业大麻分子标记类型和方法。     

种子大小发育的基因调控研究进展

种子大小是影响农作物产量的主要因素之一,研究控制种子大小的重要基因,并寻找高产相关的功能基因,对作物高产育种具有重要的理论意义和应用价值。目前,通过基因失活或超量表达分析,已经发现了一些控制种子大小的功能基因。这些功能基因参与胚、胚乳、珠被的发育过程,通过调控细胞的增殖和伸长程度控制种子的大小。本文主要综述现已鉴定的控制种子大小的一些重要基因。     

大豆耐盐性种质的分子标记辅助鉴定及其利用研究

大豆耐盐种质的鉴定对于促进大豆耐盐育种具有重要作用。本文利用已获得的大豆耐盐性基因的共显性PCR标记，对选自于国家作物种质库的59份耐盐和盐敏感种质加以鉴定，同时进行了田间耐盐性重复鉴定，并对种质库耐盐性记载结果、田间耐盐性重复鉴定结果与分子标记鉴定结果进行比较，从中选出田间耐盐性重复鉴定结果与分子标记鉴定结果一致的耐盐种质42份，分析了这些种质间的遗传多样性，为大豆处质资源的改良及耐盐遗传育种中的亲本选配提供了理论依据，同时对分子标记应用于种质鉴定和育种实践进行了有益的尝试。     

工业大麻性别鉴定研究进展

中国是大麻的起源地,栽培历史悠久。作为一种重要的经济作物,工业大麻在纺织、食用、药用等方面均具有较高的利用价值。文章概述了我国古代大麻种子鉴别经验、工业大麻性别表达的影响因素及其早期性别鉴定方法,并对工业大麻性别鉴定研究前景进行了展望。     

作物改良中优良等位基因的直接鉴定和选择

传统育种中已经利用等位基因的重组及超亲分离现象使作物得到了持续的改良,生物技术又为遗传变异的产生,识别,鉴定及操作提供了新方法,用ＤＮＡ标记进行的标记辅助选择（ＭＡＳ）也已被用于作物改良,然而,ＭＡＳ应用需要图位,控制重要性状的基因的育种值等信息,这就限制了它的应用,禾本科作物之间的比较遗传分析可以促进对控制定性状的基因顺序的鉴定的分析,基因顺序的数据库将允许直接发现高等植物中的基在,并允许对育种     

燕麦抗秆锈病基因Pg3与RAPD标记连锁的鉴定

本研究表明，RAPD引物与聚合酶链反应（PCR）技术相结合可鉴定分子标记与燕麦抗病基因的连锁。筛选出一对具有多态型DNA片段与抗秆锈病基因Pg3连锁的近筹基因系。鉴定出扩增该对近等基因系的多态型DNA片段两个随机引物ACOpR－1和ACOpR－2，前者与后者及Pg3基因均不连锁，后者与Pg3基因完全链锁。这种与箔盘DWA快速提取技术相结合的分析方法可有效地鉴定出分子标记以及将这些分子标记运用于植物育种中。     

我国麻类作物生产机械化现状、发展机遇与目标

麻类作物是我国重要的纤维作物。无论是三麻、黄麻、红麻、大麻、亚麻和剑麻,主要是以获取其纤维为生产目的。但这些韧皮（叶）纤维作物,其纤维层与麻壳（表皮）、麻骨的联结较紧密,不易分离,必须经过剥制或脱胶等加工过程才能获得纤维,为麻纺和其他行业提供可使用的原料。近年研究开发红麻全秆及油用亚麻、大麻和剑麻渣等造纸,为麻类作物的应用进一步拓宽了范围。麻类作物生产机械化是指在麻类作物生产各项作业中,广泛使用机电动力和机械装备,包括耕整地、播种、中耕、施肥灌溉、植保、收获及初加工处理一整套生产工序的机械化,以…     

雌雄同株大麻在黑龙江省大有作为

黑龙江省开发雌雄同株大麻有较强的优势，主要表现在：地理位置适中；气候条件适宜；土壤肥沃；农业机械化程度高；农业生态条件优越；农民具有丰富的植麻经验；具有大规模初加工和深加工条件。种植雌雄大麻，其社会效益和经济效益可观：大麻纤维的增加，可解决亚麻纺织厂原料短缺的问题；大麻与其他作物轮作，可有效改良土壤，提高其他作物的产量和品质；接麻农常规种植，种大麻的纯利润为：收麻田5300—9800元／hm^2；收麻收种田8000-10500元／hm^2；高倍收种田22700—34700元／hm^2。与黑龙江省主要农作物如大豆（利润6000元／hm^2）、玉米（利润4800元／hm^2）比较，利润大幅度提高。从乌克兰引进的雌雄大麻品种，其THC含量小于0．2％，低于国家低毒大麻标准。     

去除大麻中四氢大麻醇（THC）的方法：四氢大麻酸合成酶基因突变法

引言大麻（Cannabissativa）是属于大麻科的一年生草本植物，雌雄异株。雌株个体较大，有较好的农作价值。植株的叶片上覆盖有腺毛（glandularhair），腺毛中含有由树脂腺（resingland）分泌出来的大麻酚类物质（cannabinoids，见图１）。大麻酚在植株的抗逆反应（如抗干旱和抗病害）中起着重要的作用。用于工业的大麻通常称为工业大麻（hemp）。图１大麻酚类物质的分子结构示例CBD：大麻二醇（cannabidiol）；THC：四氢大麻醇（tetrahydrocannabinol）：CBG：戊基间苯二酚（cannabigerol）；CBNR：cannabinerol工业大麻的优质纤维和…     

雌雄同株大麻资源的引进与评价利用研究

黑龙江省是我国纤维大麻的主产区之一,生产中应用的大麻品种均为雌雄异株,由于雌株和雄株成熟期相差30天,不能同时收获,严重影响了大麻纤维产量和品质,采用雌雄同株品种可以克服这些缺点.通过国际合作与交流,从国外引进了一批雌雄同株大麻品种,通过对这些品种进行鉴定评价,明确其生长特性和农艺性状,为我省大麻育种和生产提供依据.     

作物改良中优良等位基因的直接鉴定和选择

传统育种中已经利用等位基因的重组及超亲分离现象使作物得到了持续的改良。生物技术又为遗传变异的产生、识别、鉴定及操作提供了新方法。用ＤＮＡ标记进行的标记辅助选择（ＭＡＳ）也已被用于作物改良。然而,ＭＡＳ的应用需要图位、控制重要性状的基因的育种值等信息,这就限制了它的应用。禾本科作物之间的比较遗传分析可以促进对控制特定性状的基因顺序的鉴定和定位。基因顺序的数据库将允许直接发现高等植物中的基因,并允许对育种种质中存在的等位基因进行分类。对控制某个性状的基因的鉴定以及对其ＤＮＡ顺序的了解,对于根据基因指纹或关键ＤＮＡ顺序的鉴定来对种质库内的变异进行分类有促进作用。对某个目标位点上顺序变体的分类会大大降低测定其相关育种值所需要的工作量,并有助于对优良等位基因的鉴定。将等位基因直接选择与传统选择相结合,会更快更准确地改良群体及育种品系。通过种间遗传信息的传递、高效基因的鉴定以及集中注意力于重要基因和主要性状,可以将现行技术的限制因素减到最小程度。     

DNA分子标记技术与玉米育种

DNA分子标记技术的开发利用使作物育种家有可能直接根据基因型而不只是表现型进行选择,在作物育种工作中起着愈来愈重要的作用。简要综述了近年来分子标记技术在玉米遗传图谱构建、目标基因的标记与定位、遗传多样性研究、品种真实性鉴定、杂种优势预测以及分子标记辅助选择中的应用,对今后研究工作提出了一些建议。     

从植物基因组学到育种实践

在作物的定向选择过程中，不断有新等位基因积累。从分子水平上认识这些基因，引发了运用新的基因组学方法来定位数量性状基因座（QTL）以及对有关基因的单倍型多样性进行标记。迄今为止，只有少数QTL变异的数量性状核苷酸序列得以报道，采用连锁不平衡以及通过对侯选基因的精细定位或克隆QTL，将加速它们的发现过程。对生理调剂变化不同层次的研究，为作物性状的数量遗传学提供较好的分子基础。尽管这些研究取得一些进展，标记辅助选择应用于植物育种将最终取决于数量性状变异的遗传模型。     

花生线粒体型苹果酸脱氢酶基因AhMMDH1 的结构与表达分析

苹果酸脱氢酶（malate dehydrogenase，MDH）是生物体内十分重要的一类酶，参与植物生长、花粉和果实发 育等重要生物过程的调控。当前花生中苹果酸脱氢酶在种子后熟和萌发过程中的作用研究较少。本研究克隆了 花生AhMMDH1 基因，其ORF大小为1038bp，编码345个氨基酸，是定位于线粒体的疏水蛋白。三维结构分析发现， AhMMDH1以苹果酸脱氢酶（M链）和乙醛酸前体（G链）的异源二聚体形式存在，其M链在41-47位点出现NAD+结 合位点。qRT-PCR分析发现，该基因在花中表达量较高，干种子次之，茎叶中表达痕量；不同发育时期10 ~70 d（新 鲜收获种子）种子表达水平均明显低于干种子；种子吸水16h表达量明显升高，胚根突破种皮时（吸水36h）达到最 高，随后表达量明显下降。推测该基因在种子后熟和萌发过程中起重要作用。本研究为进一步研究AhMMDH1 的 生物功能提供了依据。     

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。