棉花纤维品质改良相关基因研究进展

棉纤维是优良的、使用最为广泛的天然纤维。随着人们生活水平的提高,对天然纯棉织物的需求不断增加,同时对品质的要求也愈来愈高。因此,提高棉纤维产量和品质成为当前棉花遗传育种的重要目标,对棉纤维发育相关基因的克隆与功能研究是实现这一目标的重要基础。棉纤维发育由4个明显但又重叠的时期组成,包括纤维细胞的起始、伸长(初生壁合成)、次生壁合成和脱水成熟。起始是影响纤维细胞数量的重要时期,而纤维长度和强度的决定发生在次生壁合成期和脱水成熟期。棉纤维发育是一个复杂而有序的过程,由大量的基因参与调控。目前,已经有一些在棉纤维发育过程中发挥重要作用的基因被报道,包括各种转录因子、参与激素代谢基因、编码细胞壁蛋白和细胞骨架蛋白基因、活性氧代谢相关基因、以及参与糖和脂类代谢的基因等。文中对已报道的这些与棉花纤维发育相关基因的克隆和功能分析进行了系统总结,以期为棉花纤维发育及品质改良研究提供参考。     

谷子糜子育种专题导读:十五年区试数据分析展示谷子糜子育种现状

谷子（Setaria italica Beauv.）和糜子（Panicum miliaceum L.）是中国起源的古老粟类作物,在旱作生态可持续农业建设和种植业结构调整中具有重要作用,也是应对未来更加干旱环境的战略储备作物。自2001年到2015年,全国农技中心组织国家谷子糜子区域试验,对这个时期培育的谷子糜子品种的产量、适应性和品质进行综合鉴定,积累这个时期谷子糜子育成品种的产量和农艺性状表现的基础数据。本期《中国农业科学》发表了6篇对过去10—15年谷子糜子育成品种产量和农艺性状表现的分析评价文章,这些文章从整体上梳理了中国华北夏谷区、西北早熟区、西北中晚熟区、东北春谷区和糜子育成品种的产量水平、育种进步的性状和存在问题等,也提出了近期及将来的育种目标。本文是对这6篇文章进行的简评,希望能引导这6篇文章的深入研读。谷子糜子育种的突破有赖于关键性亲本的发现、创制和利用,以及有益产量性状累加育种技术的突破;商品性优质、食味优质、功能性优质专用和中矮秆适合机械化轻简化栽培应成为谷子糜子育种最应关注的重点方向。     

基于优异等位基因的棉花抗黄萎病性状的分子鉴定

【目的】发掘棉花抗黄萎病相关的优异等位基因,利用优异等位基因对棉花抗黄萎病性状进行分子检测,实现对抗病性的快速鉴定和对抗病基因型的直接选择,有效解决当前抗病性鉴定周期长、抗病性选择效率低的技术难题。【方法】选用125份陆地棉优异种质,分别采用田间黄萎病病圃鉴定和温室接种鉴定对材料进行抗黄萎病鉴定,分析材料的抗病性变异;通过筛选前期获得的与棉花抗黄萎病表型显著关联的优异等位基因位点并计算其效应值,分析不同材料中含有的优异等位基因数目及其优异等位基因效应值之和,研究利用优异等位基因位点进行棉花抗黄萎病预测的可行性,并比较基于优异等位基因位点的抗病性分子鉴定与传统抗病性表型鉴定的相关性。【结果】陆地棉在黄萎病抗性方面表现出广泛的变异,125份种质材料在田间病圃鉴定条件下和温室鉴定条件下的抗黄萎病相对病指变化范围分别为10.10—76.6和17.01—72.63;基于前期的研究结果共筛选到40个抗黄萎病优异等位基因,效应值的变化范围为-8.20—-0.39,每份材料含有的优异等位基因数目为1—24个,每份材料中的优异等位基因效应值之和的变化范围为-92.37—-0.86;相关性分析结果表明,每份材料中含有的优异等位基因效应值之和与材料的抗黄萎病相对病指极显著正相关,病圃鉴定与温室鉴定条件下两者的相关系数分别为0.616和0.566;材料的优异等位基因数目与材料的抗黄萎病相对病指极显著负相关,病圃鉴定与温室鉴定条件下两者的相关系数分别为-0.618和-0.535。【结论】棉花种质材料中含有的优异等位基因数目、优异等位基因效应值之和与材料的抗黄萎病相对病指间存在显著相关性,表明抗黄萎病优异等位基因的累加具有明显提高抗病性的作用,材料所含有的优异等位基因数目和优异等位基因效应值之和在一定程度上可以反映材料抗病性的强弱,从而实现对抗病性的分子鉴定。     

棉花抗逆育种研究进展

随着全球水资源短缺、土壤盐渍化、频繁的极端天气等威胁,以及粮棉争地矛盾的日益突出,对棉花耐逆能力的要求越来越高。本文综述了非生物逆境胁迫条件下棉花的抗逆性反应,棉花抗逆种质资源发掘、利用和分子育种研究进展,并提出棉花抗逆育种研究中存在的问题及未来棉花抗逆育种研究发展方向。     

黄河流域棉花轻简化栽培技术评述

黄河流域棉区是中国三大主要产棉区之一,改进栽培技术,对促进该区棉花生产可持续发展具有重大的战略意义。首先,文中分析了当前黄河流域棉区棉花栽培管理技术存在的主要问题,包括棉田种植制度和种植模式多样化对棉花轻简化和机械化生产的阻碍;棉花生产规模小,组织化程度低,难以获得规模效益;棉花管理复杂繁琐,机械化程度低、用工多,但随着城市化进程加快,农村劳动力数量减少、质量降低,难以支撑劳动密集型的传统精耕细作栽培,棉花生产投入大、效益低的问题成为黄河流域棉花生产可持续发展的主要障碍。作者认为实行轻简化栽培是提高黄河流域棉花竞争力水平、促进棉花生产可持续发展的重要途径。其次,回顾了棉花轻简化栽培技术形成和发展历程,对现行的棉花轻简化栽培的关键技术进行了总结性评述,重点论述了实现棉花生产轻便简捷、节本增效的主要技术措施,包括精准播种、轻简育苗、简化整枝、集中成铃、轻简施肥和节水灌溉等。最后,提出了进一步完善和发展轻简化植棉技术,促进棉花轻简节本、提质增效的设想。为实现更高层次的轻简化栽培,应进一步突出播种和采收2个环节,减少并进一步简化管理环节;要优化种植制度和种植模式,为推行机械化生产创造条件;要提升精准播种技术水平,确保一播全苗;继续研制新型肥料及其施用技术,进一步简化施肥和提高肥料利用率;加快选育适宜轻简化栽培、机械化收获的棉花品种,因地制宜地发展棉花采收机械化。在继续创新轻简化栽培关键技术的同时,还要加强良种良法配套、农机农艺融合。可以预见,在不远的将来,黄河流域棉花轻简化丰产栽培技术体系将得到进一步提升和完善,为棉花生产振兴和可持续发展发挥重要作用。     

棉花诱变育种研究进展

简述了诱变育种中常用的物理诱变和化学诱变在棉花育种上的应用及研究概况,提出了棉花诱变育种存在的问题,并对棉花诱变育种前景进行了展望。     

华北夏谷区2001—2015年谷子育种变化

【目的】对华北夏谷区近15年谷子区域试验数据进行分析,探讨谷子育种变化趋势,为谷子品种改良提供参考。【方法】利用2001—2015年华北夏谷区参试品种的主要农艺性状数据,研究其变化规律;以通过鉴定的51个育成品种为材料进行分析,并与15年间华北地区谷子生长季6—9月份气候因素进行相关分析,梳理通过鉴定的51个品种的类型。【结果】2001—2015年华北夏谷区区域试验参试品种各农艺性状在年度间变异较大,随着年份的推移,产量、生育期、株高、穗长、单穗重和穗粒重持续增加,千粒重基本不变,公顷穗数略有下降。51个通过鉴定品种的整体变化趋势与所有参试品种的变化趋势基本一致。51个通过鉴定品种间产量、生育期、株高、穗长、千粒重和公顷穗数差异极显著,单穗重、穗粒重和出谷率差异不显著。华北夏谷区谷子生育期气候趋向于暖湿的变化趋势。通过鉴定的品种产量和生育期、单穗重、穗粒重呈极显著正相关,与最低温、降水量呈极显著负相关。最低温、最高温、降水量、生育期、穗粒重、出谷率决定谷子产量85.17%的变异。对产量贡献较大且为负效应的是最低温,为正效应的是最高温。近几年谷子育种水平有所提高,品种类型较丰富多样,抗除草剂品种和优质米类型逐渐增多,反映了轻简栽培和优质是目前的主要育种方向。但是以冀谷19、豫谷1、冀谷25等3个主干品种为亲本来源的品种数为26个,占杂交选育品种的57.8%,育成品种亲本范围相对较窄的问题越来越严重。【结论】2001—2015年华北夏谷区区域试验育成品种产量有所提高,品种类型较丰富多样,育种水平取得一定的进步。然而,造成产量显著差异的原因主要取决于气候因素,而且品种培育的亲本选择狭窄可能是育种突破的关键瓶颈。在今后的育种过程中,要从亲本创制和选择着手,丰富亲本类型;提高品种穗粒重和出谷率,以适应气候变化,提高夏谷产量。     

我国棉花育种方法的演进与评价

近百年来我国的棉花品种改良工作取得了重大的进展。亚洲棉、草棉以及一些过时的陆地棉品种都已经被陆地棉推广品种所取代,各地正在采用近代的育种方案进行棉花品种改良工作。 在棉种改良的过程中,有两个引人注意的转折,一是由完全依赖外国棉品种转变为依靠由我国育种家自己培育的品种;一是由初级的、简单的育种方案转变为此较高级的、复杂的育种方案。 引种曾经起过重要作用,但它的重要性迅速地低落。我国各地研究或生产单位培育的品种比由国外引进品种更适于我国种植,更受生产者的欢迎。我国培育的品种逐渐取代了外来品种。系统育种也曾起过重要作用,但这一作用也逐渐低落。目前杂交育种成为棉花育种中的主要方案,复合杂交的趋势表现出更为明显的育种效果。     

棉花遗传育种现状及展望

棉花是我国重要的经济作物,新品种的选育和应用对我国棉花产业的发展具有重要意义。综述了不同育种方式在棉花遗传育种中应用的现状,指出目前我国棉花新品种选育进展缓慢,抗病虫、抗除草剂、抗逆、高产、高纤维品质、无酚棉、彩色棉等优良品种资源缺乏,高光效、高产、新型抗虫抗病等优良基因的挖掘和利用不足。并针对性地提出必须进一步加强传统育种和现代分子育种手段的有效结合,进行基础研究和目标育种,不断优化和改进育种方式,扩大我国棉花产业的优势,提高我国棉业的国际竞争力。     

我国棉花株型性状遗传育种研究进展

株型育种对提高棉花产量和纤维品质意义重大,是作物遗传育种的重要组成部分,因此株型遗传育种一直受育种者的关注。棉花是重要的纤维和油料作物,棉花株型育种研究已经引起重视,尚待进一步深入。本文综述棉花株型遗传育种在我国的研究进展,介绍株型性状研究的理论发展过程以及棉花株型性状遗传的主要研究内容,并对棉花株型的育种措施进行展望,旨在为棉花株型性状遗传育种研究提供参考。     

水稻超高产育种的分子生物学研究进展

水稻超高产育种杂种优势的有效利用、目标性状的选择和评价过程。水稻超高产育种理论落后于实践，这种局面长期制约了水稻更大范围内有效利用杂种优势。本文简要地分析水稻超高产育种现状和存在的主要问题，评述了水稻超高产育种的分子生物学基础研究进展。     

棉花雌雄异熟“两系法”育种研究与展望

摘要：该文根据对雌雄异熟“两系法”杂交棉育种的数年研究,归纳了棉花雌雄异熟“两系法”育种的原理与方法,总结了雌雄异熟“两系法”育种,具有程序简便、成本低、易选育出强优势组合等特点,分析了雌雄异熟“两系法”育种的优越性和应用前景。     

低酚棉亲本产量有关性状的遗传研究

应用双列杂交法研究低酚棉亲本产量性状的遗传表现。结果表明：陕９７０２,中１３和冀２０３１为一般配合力较好的优良亲本。结合特殊配合力分析表明,较强杂种优势组合是陕９７０２×中１３,石１６×中１３和陕９７０２×冀２０３１;单株籽棉、单株皮棉、单株铃数一般配合力和特殊配合力效应值均较高。根据遗传力的表现,这些性状在低酚棉育种后代选择中应放在早代进行。     

低酚棉的丰产育种目标及方法

本文综述了低酚棉育种的国内外研究动态及其进展,着重讨论了有关低酚棉产量及产量构成因素的育种问題。资料表明,随着遗传背景的不断改良,低酚棉与高酚棉的产量差异正在逐渐缩小,许多品种都已赶上甚至超过推广品种。本文提出了在主攻低酚棉产量时,应着重注意提高衣分,并注意单株铃数、铃重、烂铃率和单株结铃性的改良。提高衣分,应在确保较大籽指的基础上,通过提高衣指来实现提高衣分育种目标。另外,本文还对低酚棉的几种育种方法进行了讨论。     

高产棉花生理机制研究

综述了高产棉花在生理基础方面取得的成就及新进展,并对有关问题进行了讨论。综述和讨论的主要问题：①棉花的影响及水分利用效益;②棉花各生长期的需肥特性;③光合系数对棉花群体透光率的影响,种植密度对光能利用率的影响及光合速率和蒸腾速率变化规律的研究。     

棉花高产优质栽培技术

根据棉花不同生育时期的特点,因苗因地制宜,采取不同的栽培管理技术,满足棉花生长发育的需要,达到提高作物产量和改进品质的目的。     

中国转基因棉花研发应用二十年

转基因技术是指利用重组DNA原理,将优良目的基因整合到靶标生物基因组中,并使靶标生物得以表达目的性状的技术。这一技术克服了生物有性杂交的限制,使物种间基因交流的范围无限扩大,既可以从原核生物到真核生物,也可以从单细胞生物到多细胞生物,还可以从低等生物到高等生物,反之亦然。因此,这项技术自发明以来,即广泛应用于农业、林业、医学等领域,为其研究开辟了一个全新的时代。转基因植物是以农杆菌等为媒介,将来源于动物、植物或微生物等其他生物甚至人工合成的外源基因转入基因组中,使之稳定遗传并赋予其靶标性状,如抗病、抗虫、抗逆、高产、优质等的植物。以1972年构建第一个重组DNA分子为契机,1983年首次获得转基因烟草为起点,植物转基因技术在近30年的时间内发展迅猛,至今已有200多种植物已成功获得转基因株系,40多种数千例转基因植株进入田间试验。根据国际农业生物技术应用咨询服务中心（ISAAA）统计,全球转基因植物的种植面积由1996年的260万hm2已经迅速增到2014年的1.815亿hm2,累计种植面积大约比中国国土总面积还多80%。在全球转基因植物研发和应用迅猛发展的同时,中国也先后批准了7种转基因植物的生产应用,其中,抗虫棉是唯一大规模应用的转基因农作物。从1994年中国研制成功国产单价抗虫棉（GK）,以及1995年美国保铃棉进入中国至今,抗虫棉已经在中国推广应用了近20年的时间。文章介绍了这20多年来,中国科学家在抗虫、抗旱耐盐碱、抗除草剂、抗病以及纤维品质改良等性状方面所取得的转基因棉花研究进展;在农杆菌介导、基因枪轰击、花粉管通道介导、茎尖或芽尖转化、农杆菌液浸染和纳米载体花粉介导等不同转化技术上所进行的探索;同时,介绍了中国转基因植物的安全性评价状况,并从抗虫棉品种审定、发展趋势和产业化状况几个方面,介绍了转基因抗虫棉在中国的应用,最后对未来转基因棉花研究方向进行展望。     

北疆棉区棉花高产栽培技术的研究

主要论述了北疆棉区棉花高产栽培的关键技术,从种植密度、群体结构、化控技术、田间管理等几方面概括了北疆棉区采用的高产栽培技术,为基层科技工作者提供理论指导。     

棉花高产栽培技术探讨

通过对棉花种植模式、管理方法及一些配套技术措施进行探索,研究,以此总结出棉花超高产栽培技术,为今后棉花再创高产提供参考。     

棉花高产优质高效栽培技术

根据棉花不同生育时期的特点,因苗因地制宜,采取不同的栽培管理技术,满足棉花生长发育的需要,达到提高作物产量和改进品质的目的。