现代数字育种技术的研究进展

现代计算机技术促进了作物育种技术的数字化进程.随着作物性状数据采集技术的发展成熟,作物育种过程中产生的数据呈指数增长,促使传统作物育种技术变革.作物育种过程中产生的数据类型十分复杂,数据的存储、分析和利用是作物育种技术的一个组成部分,促成了现代数字育种技术的迅猛发展.通过分析玉米育种过程中涉及到的各类数据,提出概念性的作物育种数据管理系统框架,并阐明各类数据之间的相互关系.完善的育种数据管理系统除核心数据库外,还包括多项数据分析模块,包括系谱树和亲缘分析、分子标记和基因定位、数据采集和性状分解、杂交组合和后代选择、育种策略分析、田间试验设计和统计分析、生长发育系统模拟和基因功能和调控网络等.数据分析模块可以根据作物育种实践的实际需要进行组合,但并非所有模块都是必需的.     

荞麦经济性状之间的关系

研究作物数量性状的相关对育种以及制定农业技术都有重要意义。在多数情况下,农作物的经济性状是多基因的,有相当大的诱发变异性。因此,当相关系数(r)在不同的栽培条件均能稳定地保持不变的情况下,才可根据某个性状的数据来确定该性状的变数。在研究表型相关系数的时候,要估计到这个事实:即品种是由不同的表现型所组成,这些表现型的     

信息技术在作物育种中的应用

作物育种是一项繁重的科研劳动，针对我国在作物育种过程中性状参数获取、分析利用等配套技术手段和设备落后的现状，国家农业信息化工程技术研究中心率先提出了精细育种的概念，以提高育种效率为目标，瞄准大规模、商业化育种需求，将现代信息科学技术与育种工作的关键环节紧密结合，进行育种信息化软硬件装备研究与示范应用。本文介绍了目前信息技术在种质资源管理、育种数据采集、育种过程数据综合管理分析等方面的应用。     

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。     

中国种业科技创新的智能时代——“玉米育种4.0”

二十一世纪是人类社会全面步入人工智能的时代。人工智能与生命科学的结合必将为医疗、健康、农业等行业带来革命性变革,同时也为我国玉米种业的发展提供了千载难逢的历史机遇。回顾育种发展历史,作物育种技术的变迁大致经历了3个阶段,即古近代耕作者基于表型观察开展的农作物驯化与农家品种选育;现代职业育种家借助遗传学与统计学知识,基于经验开展的新品种改良;分子育种工作者应用基因工程和分子标记技术定向改造作物性状。伴随人类社会步入互联网、大数据、人工智能"三位一体"的时代,育种学已步入第4个历史时期。美国科学院院士、玉米遗传育种学家Edwards Buckler教授提出"育种4.0"的理念,未来育种将在基因编辑与合成生物学、基因组与生物信息学、大数据与人工智能等跨学科、多技术支撑下,实现作物新品种的智能、高效、定向培育,最终推动育种学从"艺术"到"科学"到"智能"的革命性转变。     

芽用豆科作物的辐射敏感性研究进展

芽菜专用豆科作物优良品种的缺乏已成为制约我国现代芽菜产业快速发展的瓶颈.辐射诱变具有安全简便经济、突变频率高、变异性状稳定早等特点,可缩短育种年限,创造新的基因型,是现代作物育种的重要方法之一;作物辐射敏感性评价研究,是辐射育种的前提和基础,对芽用豆科作物辐射敏感性的研究有助于提高辐射育种的效率.文章从大豆、绿豆、蚕豆...     

相关反应在甘薯选择中的利用

甘薯(Ipomoea batalus(L.)Lam.)21个性状的遗传力和表现型、基因型以及环境的相关已由前人从亲一子研究中得到估计。主要及次要经济性状间的遗传相关表明,在甘薯育种中选择指数可能很有价值。Falconer曾提出一个简易选择指数概念,即对     

多基因型种群品种多集新3号的选育和相关问题说明

以第一个商业化的多基因型种群水稻品种多集新3号为例,从育种技术、种子生产和种子执法3个层面,澄清了人们对精准化多基因型种群品种所存在的一些疑惑问题,并分析了精准化多基因型种群育种对作物育种的价值和种业发展的意义。     

马铃薯实生种子千粒重、块茎产量及其他形态特性的相关研究

用马铃薯72个杂交组合和18亲本第一代(F_1)实生苗的9种性状一年的数据计算了表现型的、基因型的和环境的简单相关系数。用12个母本系和6个父本测交种按品系×测交种的模式做了杂交。试验设计采取了随机区组,重复3次,在Kafri,Simla(印度)于1979～1980年作物生长期进行。发现了实生种子千粒重与块茎总产量、主茎叶片数、单株茎数和收获指数的表现型的和基因型的正相关。试验结果指出,实生种子千粒重能用于对F_1代实生苗的产量和其他性状的选择。     

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、...     

Impact of biodiversity-climate futures on primary production and metabolism in a model benthic estuarine system

Background

A territory as a prerequisite for breeding limits the maximum number of breeders in a given area, and thus lowers the proportion of breeders if population size increases. However, some territorially breeding animals can have dramatic density fluctuations and little is known about the change from density-dependent processes to density-independence of breeding during a population increase or an outbreak. We suggest that territoriality, breeding suppression and its break-down can be understood with an incomplete-control model, developed for social breeders and social suppression.

Results

We studied density dependence in an arvicoline species, the bank vole, known as a territorial breeder with cyclic and non-cyclic density fluctuations and periodically high densities in different parts of its range. Our long-term data base from 38 experimental populations in large enclosures in boreal grassland confirms that breeding rates are density-regulated at moderate densities, probably by social suppression of subordinate potential breeders. We conducted an experiment, were we doubled and tripled this moderate density under otherwise the same conditions and measured space use, mortality, reproduction and faecal stress hormone levels (FGM) of adult females. We found that mortality did not differ among the densities, but the regulation of the breeding rate broke down: at double and triple densities all females were breeding, while at the low density the breeding rate was regulated as observed before. Spatial overlap among females increased with density, while a minimum territory size was maintained. Mean stress hormone levels were higher in double and triple densities than at moderate density.

Conclusions

At low and moderate densities, breeding suppression by the dominant breeders, But above a density-threshold (similar to a competition point), the dominance of breeders could not be sustained (incomplete control). In our experiment, this point was reached after territories could not shrink any further, while the number of intruders continued to increase with increasing density. Probably suppression becomes too costly for the dominants, and increasing number of other breeders reduces the effectiveness of threats. In wild populations, crossing this threshold would allow for a rapid density increase or population outbreaks, enabling territorial species to escape density-dependency.     

玉米衍生自交系的遗传相似性及相关概念

生物技术的发展推动玉米育种技术进步,同时为新品种保护提供了新的技术手段。采用DNA分子标记技术可以建立玉米品种DNA分子指纹图谱,育种家可以采用这项技术鉴定自交系的遗传特征,监测和保护其品种权免受侵犯。制定基于SSR技术的玉米品种分子测试技术指南是可行的,但仅凭借目前的SSR分子标记技术进行新品种DUS测试存在严重缺陷。从杂交种分离二环系是当前我国玉米育种者选育自交系的途径之一,确定适宜的衍生品系遗传相似性的临界值直接关系到玉米品种权的保护。发展中国家已经在生物技术发展的竞争中处于劣势,现阶段植物新品种保护DUS测试不能以谱带分析为标准,仍然以形态特征描述为主要依据,分子指纹图谱技术可以作为辅助证据。     

玉米育种目标的诱导创新因素

在市场经济条件下,农产品的市场需求和投入品的相对稀缺是诱导技术创新的主要因素,在我国,继续提高产量是技术采用的首要决定因素;但提高农民的经济收入会使其因素显得越来越重要。种质扩增、种质改良和种质创造是第一个重要的技术创新方向。第二是改善玉米品质。第三是培育抗逆境的新自交系和杂交种。耐旱、抗病和适宜的生育期都是我国玉米育种必须优先考虑的重要因素。     

玉米育种目标的诱导创新因素1,2

在市场经济条件下,农产品的市场需求和投入品的相对稀缺是诱导技术创新的主要因素。在我国,继续提高产量是技术采用的首要决定因素;但提高农民的经济收入会使其他因素显得越来越重要。种质扩增、种质改良和种质创新是第一个重要的技术创新方向。第二是改善玉米品质。第三是培育抗逆境的新自交系和杂交种。耐旱、抗病和适宜的生育期都是我国玉米育种必须优先考虑的重要目标。     

玉米种质创新和商业育种策略

种质扩增、改良与创新是玉米育种技术发展的基础,其目标是促进新品种选育。分子标记辅助选择技术正趋向于成熟,将大规模地推向育种应用。发展商业育种要明确产量与杂种优势的关系,还要分析自交系的一般配合力与亲本之间特殊配合力的关系以及它们对产量增长的相对贡献率。在这些因素的综合影响下,玉米商业育种要实行循环育种策略。     

大豆整体去雄杂交技术

大豆整体去雄杂交技术是作者近十年来摸索着总结出来的大豆杂交实用技术,该技术实用性强、可操作性强、效率高,为大豆育种工作者和直接参与杂交工作的人员提供一项新技术.     

玉米育种理论技术新拓展与商业育种实践

一套功能健全的商业育种技术体系是商业育种研发流水线的保障。新世纪伊始,各种玉米育种新技术层出不穷,例如分子标记辅助选择技术、单倍体育种技术、品种精确评价技术和高通量数据采集技术等,这些技术大大提高了商业育种研发流水线的效率。本文从我国玉米种业的研发现状出发,分析育种新技术在加速商业育种进步中的作用,提出切实可行的玉米种质资源创新体系,该体系整合了包括分子标记辅助选择技术、单倍体育种技术、品种精确评价技术、高通量数据采集技术和育种大数据管理技术在内的先进商业育种技术,构建了玉米规模化种质资源创新体系,可以更有效地加速我国玉米商业育种的进程。     

马铃薯育种方法的改进意见

本文简要回顾阐述了我国在马铃薯育种、种薯生产和栽培技术上存在的问题。指出在育种上首先要引进脱毒试管苗和微型薯作为育种亲本,并且应当将单株系选贯彻育种过程的始终。开展南北结合,加快育种速度。在种薯生产中,注意将育种和快繁结合起来,通过利用顶端优势等手段加快种薯的繁殖速度,促进马铃薯的生产发展。     

Potato Breeding: a Challenge, as ever!

Breeding efforts for the potato sector are faced with the classical questions “What to breed?” and “How to breed?”. The answers to these questions are very diverse and challenged. Until recently these two questions were unrelated. With the increase in scientific knowledge and the public debate on modern tools, these questions have become intertwined. The “What to breed?” question has changed: breeders nowadays have to breed for wider adaptation to increasingly stressful environments with an increase in focus on quality demands by an increasingly complex and diverse food processing industry and distribution networks. The “How to breed?” question has changed also: public funding is increasingly scarce for agricultural research in general and for research on the biotechnology, molecular genetics and molecular biology of potato in particular. Young scientists also move away from the potato crop. However, the complexity of the inheritance and of the physiology of potato combined with the diverse stress to which this crop is exposed, requires large investments to be able to use modern scientific tools. Such huge investments are mostly too costly for the traditional dominant players in potato breeding despite the mergers that have taken place. The only solution for this is to link up with and stimulate international networks and use the modern information technology to obtain access to valuable scientific information. The technology used also determines public acceptance of the product, thus making the “What to breed?” and “How to breed?” questions interwoven. Another important issue that has affected the environment for potato breeders is the fact that breeders have not been defending their rights very well. Counterfeited multiplication of protected varieties has become commercially more important whereas new conventions and treaties have made the exchange and use of germplasm much more complicated. Modern potato breeders, while maintaining their classical skills, have to be prepared to be more involved in basic science, more receptive to public concerns and more proactive to protect their rights.