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。     

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。     

分子标记及其在作物遗传育种研究中的应用

本文介绍了分子标记的概念和主要类型，以及RFLP、FAPD、SSR和AFLP等4种常用分子标记的基本原理与特点，讨论分子标记在锻造物遗传育种研究中的主要应用。     

ISSR分子标记技术在作物遗传育种中的应用

ISSR分子标记是目前生物标记上新型的标记技术模式,通过引用设计简单的SSR技术,按照两端碱基础序列,实施高重复性操作,完成多信息的综合重组。在作物的种植鉴定、遗传定位、多样性区分上具有良好的标记作用,可以实现多态化的操作。针对ISSR分子标记技术的相关特点进行了分析,研究作物实验操作上,通过遗传育种技术领域的操作,完成作物遗传育种的整体应用操作过程。     

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。     

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。     

油菜分子标记与转基因育种研究进展

对近几年来应用较广泛的几种DNA分子标记技术作了简要介绍。概述了其在油菜遗传多样性评估、种质资源评价、遗传图谱构建、品种保护与纯度鉴定、油菜转基因育等方面的应用。并对今后的发展趋势进行了展望。     

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。     

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。     

花粉管通道转基因技术及在小麦分子育种中的应用

文章首先简要回顾了花粉管通道法转基因技术的发展历程,并从花粉管通道法转化的发育及分子证据的提出出发,详细介绍了转化的作用机理和操作技术,提出花粉管通道法转基因技术是一种十分有效的转基因技术,并以变异频率高,性状变异广泛,类型丰富,稳定快,一次导入片段多及低成本等优点而受到科研工作者的亲睐;其次,就花粉管通道转基因技术在小麦分子育种中的应用进行了综述,指出花粉管通道转基因技术在小麦品质创新及分子育种中具有特殊的意义,主要体现在品质改良育种和抗性育种方面,并且取得了可喜的成就,选育出了一系列新品系,如春小麦89122,丰富了品质资源;最后,就花粉管通道法转基因技术存在的问题和应用前景进行了探讨和展望。     

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。     

植物基因工程在作物育种中的应用与展望

从抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆以及品质改良、改善发育状况、提高光合作用和固氮效率等方面论述了基因工程在作物育种中的具体应用和进展,阐述了基因工程改良作物品种的方法和优点。通过植物基因工程获得的转基因作物主要有大豆、玉米、棉花、油菜和烟草,并开始大面积应用于农业生产,取了得较好的经济效益、社会效益和环境效益。分析了植物基因工程在作物育种中广阔前景,有望培育出高产优质、集高光效、抗虫、抗病、抗除草剂和抗逆等特性于一体的作物新品种。解决了人类所面临的资源短缺、环境恶化和效益衰退的三大难题,为农业的持续、稳定发展提供了有力保障。     

Advances in Peanut Breeding in Foreign Countries

近些年来,传统花生育种方法已经不能满足人们日益增长的要求,飞速发展的生物技术越来越广泛地应用在选育花生优质新品种中。总结了近些年来国际上应用分子标记、种间杂交、转基因技术等方法在选育花生抗病虫、抗旱等多抗性及优质、早熟、高产新品种等方面取得的最新进展。     

基于作物QTL的分子育种研究进展

分子标记技术和QTL(Quantitative Traits Loci)定位技术的迅速发展,使得以DNA多态性为基础的分子育种技术的研究不断深入,并在作物遗传育种中得到了一些成功的运用,为解决有关复杂性状的选择问题带来了希望。本文综述了近年来基于作物QTL的分子标记辅助选择及目标性状QTL克隆在作物的产量、品质、抗旱性等数量性状遗传育种中的主要应用,证实了分子育种的有效性;对目前影响分子育种效率的因素及存在的问题、应用前景进行了探讨。