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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

工业大麻转录组学研究进展

工业大麻作为多用途经济作物,其相关产业及创新性应用蓬勃发展,对其种质资源提出更高的要求,因此根据不同产业需求培育多功能、抗逆性强的品种至关重要。转录组测序技术发展迅速,已被广泛应用于农业、医学及生命科学等领域。利用转录组测序技术精准鉴定、深度发掘优异基因并解析分子机理,对工业大麻品种遗传改良及产业创新发展具有重要意义。因此,研究阐述了转录组测序技术在工业大麻的基因组组装、新基因挖掘、抗胁迫机制、分子育种及其纤维发育调控等领域的研究成果,以期为工业大麻分子育种研究提供参考。     

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。     

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。     

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。     

小麦品种(系)的白粉病抗性鉴定及分子标记的实用性评价

为评价抗白粉病基因分子标记在标记辅助育种中的实用性,以含已知抗白粉病基因的材料为对照,对来源于我国11个小麦主产省份的145个小麦品种(系)进行了苗期白粉病抗性鉴定,并检测了9个小麦抗白粉病基因的分子标记Xcfd81-5D(Pm2)、Pm4a/b(Pm4)、Xwg996(Pm6)、LAG95(Pm8Pm17)、CAU196(Pm12)、UTV14(Pm13)、Xgwm159-5B(Pm16)、Pm21D/E(Pm21)和Xgwm337(Pm24)在上述材料中的扩增情况。结果表明,在供试材料中,Pm8基因的分布频率达52.4%,但该基因已丧失抗性;Pm2、Pm4、Pm6、Pm12、Pm13、Pm16、Pm17、Pm21和Pm24基因抗性好,但在供试材料中的分布频率仅介于0~9.7%。抗性达高抗以上水平的品种含有的抗病基因主要为Pm2、Pm21和Pm24;有些抗病品种的遗传基础尚不清楚。根据抗性和分子鉴定的一致性差异可将供试小麦品种(系)分为4种类型:(Ⅰ)分子标记检测和表型鉴定均为阳性;(Ⅱ)表型鉴定呈阳性,但分子标记检测为阴性;(Ⅲ)分子标记检测呈阳性,但表型鉴定为阴性;(Ⅳ)分子标记检测和抗性鉴定均为阴性。分子标记可用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型材料中目标基因的选择,而无法用于Ⅲ型材料。表型和分子标记检测符合度高的分子标记UTV14(Pm13)、Pm21D/E(Pm21)实用性好。上述结果为开展抗白粉病分子育种提供了重要的参考。     

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。     

2022年大豆抗病性、产量和品质相关性状分子标记研究进展

分子标记的应用对解析作物性状的分子遗传基础至关重要。当下，单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism, SNP)是研究作物性状相关位点的重要分子标记，可通过连锁分析和关联分析应用于大豆育种工作。相较传统杂交选育手段，分子标记辅助育种(Marker-Assisted Selection, MAS)以杂交育种为基础，凭借分子标记与目标性状基因紧密连锁的特点，通过检测分子标记即可高效快速检测目的基因的筛选策略，成为备受关注的育种方式。随着大豆各组学学科的兴起，基因组学研究与其他组学之间的联合分析使分子标记的应用范围得到进一步延伸，成为大豆现代育种工作中的关键部分，使所筛选的遗传位点被有效利用。此外，随着生物技术的不断更新，以往被忽略的microRNA (non-coding single stranded RNA,miRNA)和长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)重新进入育种家的视野，使其与分子标记相关联的目的性状基因组区域能够被更好识别。为了详细梳理分子标记在大豆育种中的应用范围，本综述汇总2022年大豆多种抗病性、...     

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.     

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.     

茶树分子标记辅助育种研究进展

茶树是多年生异花授粉作物,育种效率低.分子标记辅助选择技术可以显著提高育种效率,已成为作物遗传育种领域的研究重点.发掘与目标性状紧密连锁的功能性分子标记是开展分子标记辅助选择育种的前提,目前主要依靠QTL作图与关联作图两种方法.简述了QTL作图和关联作图在茶树分子标记辅助育种研究中的进展及存在的问题,并对其发展趋势进行了展望.     

稻瘟病抗性分子育种研究综述

对稻瘟病菌致病机理、抗性鉴定方法、抗源筛选、抗性基因定位和克隆及无毒基因研究、分子标记辅助育种和转基因育种等方面的研究进展进行了综述,同时对抗性基因的利用以及聚合育种进行了展望.     

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。     

DNA分子标记及其在大豆抗病育种中的应用

近年来 ,分子生物学发展异常迅速 ,其中与作物遗传育种密切相关的分子标记更是令人瞩目。在70和 80年代 ,科学家们对同功酶作为分子标记给予很大希望 ,投入了大量研究 ,结果证明同功酶分析虽简单经济 ,但由于其基因位点数目少 ,且多态性水平低 ,实际应用受到限制。 80年代末 ,90年代初 ,作物ＲＦＬＰ和ＲＡＰＤ研究异军突起 ,短短几年 ,不少作物 ,如大豆、玉米、番茄、水稻等都已建立了具有一定规模的分子标记遗传连锁图谱。ＤＮＡ分子标记是ＤＮＡ水平遗传变异的直接反映 ,与表型标记相比 ,ＤＮＡ标记具有如下特点 :(1)能对各发育时期的个…     

小麦水分高效利用分子育种研究进展

干旱缺水是引起全球作物减产的主要自然灾害。小麦水分高效利用遗传改良是一个重大课题。本文对小麦水分高效利用分子标记、功能基因克隆鉴定、转基因、分子设计育种等方面的国内外研究进展进行了综述。在小麦中已经鉴定出A组染色体上存在控制水分利用效率的QTL;开发出与TaSAP1等基因紧密连锁的功能标记;克隆了转录因子基因TaWRKY并对其抗旱抗逆功能进行了鉴定;转HVA1和DREB等基因的小麦可以明显提高水分高效利用能力;利用水旱地品种进行轮回杂交结合分子标记辅助选择育种技术进行了小麦水分高效利用分子设计育种初探。以上研究进展为小麦水分高效利用遗传改良提供了理论依据和技术支撑。     

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。