水稻品种设计与分子育种

随着水稻基因组计划的深入开展,水稻品种设计的诸项条件已经具备。为了实现快周期、持续性、定向性品种改良,已有一些分子改良的尝试和成功例证。针对常规育种和分子育种相脱节的突出问题和倾向,品种设计与分子育种必须定位大量QTL并对其进行评价。品种设计与分子育种的核心是积累不同品种的有益变异和组合形式,利用MAS、图示基因型、强化改良回交、计算机辅助育种等多种途径和综合育种技术培育骨干系,对品种进行持续定向改良。     

水稻分子标记辅助育种研究进展

对分子标记辅助技术应用于水稻基因转移、基因聚合、数量性状改良和杂交育种等方面的进展进行了综述。     

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。     

水稻等基因导入系构建与分子技术育种

本文概述了“参与全球水稻分子育种计划研究”项目的实施效果：从23个国家和地区引进了一批优良利质资源，选育了基于22个不同遗传背景的等基因导入系约6万余份，建立了节水抗旱、氮磷高效种质资源的鉴定设施与评价方法，发展了大规模、高通量、低成本的基因鉴定与分子标记技术。形成了一条较为成熟的基于等基因导入系的水稻有利基因发掘、种质创新和新品种选育的技术体系。育成了一批高产稳产优质节水抗旱的新品种（系）。     

分子标记辅助选择及其在水稻育种中的应用

植物育种中分子标记最直接的用途是对性状进行辅助选择(MAS),也就是利用目标性状基因与分子标记之间的紧密连锁关系进行间接选择.MAS不受其它基因效应和环境因素的影响,是对目标性状在分子水平上的一种选择,因此选择结果十分可靠,同时又可避免等位基因间显隐性关系的干扰.MAS一般可在育种早代时期完成,从而大大缩短育种周期,已引起育种学家的广泛关注.该文主要就MAS在不同育种程序中和不同类型目标性状(质量性状和数量性状)进行选择时应用的基本原理进行了阐述,并简要综述了水稻MAS育种所得的一些具体成果.     

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。     

花粉管通道转基因技术及在水稻分子育种中的应用

中国学者创立花粉管通道法转基因技术以来,在多种农作物分子育种中得到应用。广泛的研究表明,花粉管通道法转基因技术与其他转基因方法相比,具有能直接得到转化种子,转化频率高,操作简便经济,大量快捷,性状稳定快和导入材料多样性等优点。同时重点介绍了花粉管通道法转基因技术在水稻分子育种中的研究和应用,采用该方法将多种植物外源DNA导入水稻,获得了包括植株形态,产量性状,抗病虫性,稻米品质和生理生化等方面的变异,是一种简便有效的水稻分子育种方法。     

水稻耐盐性的遗传和分子育种的研究进展

盐胁迫是造成水稻减产的重要环境因素之一。本文从维护膜系统的完整性、离子的区隔化以及渗透调节等三个方面介绍了水稻耐盐性的机理;简要描述了水稻生物耐盐能力、农艺耐盐能力和离体细胞对盐害反应等三种耐盐鉴定方法。总结了近年来对水稻耐盐种质资源的发掘、耐盐性QTL定位和重要基因的克隆以及耐盐水稻选育所取得的进展。通过长期水稻耐盐性评价、已发掘了一些耐盐的水稻种质;定位了七十多个控制Na+/K+含量、存活天数等耐盐性相关性状的QTL;两个水稻耐盐基因SKC1和DST已被克隆;我们已获得系列不同程度耐盐的转基因植株和SKC1/BADH两类耐盐基因聚合系。本文进一步讨论了水稻耐盐性机制的研究以及在生产实践中应用的前景,试图为深入开展水稻耐盐性研究提供参考。     

关于举办“水稻优异资源现场展示会暨水稻分子育种学术研讨会”的预备通知

种质资源是水稻相关研究的物质基础。分子技术是品种改良中最为有效的手段之一。在国家自然科学基金、农业部“948”重大专项和科技部“863”分子育种专项的先后资助下,上海市农业生物基因中心和华中农业大学国家植物遗传改良重点实验室联合国内数十家农业大学和农科院,采用21个适应于我国不同生态区的优良品种(包括保持系和恢复系)作为受体亲本,导入来自全球24个国家180多个优异水稻资     

基因组测序技术解析耐除草剂转基因水稻G2-7的分子特征

外源DNA片段的拷贝数及插入位点的侧翼序列等分子特征信息是转基因植物安全评价过程中必需要提供的信息。本研究利用基因组测序结合生物信息学对耐除草剂转基因水稻G2-7的T-DNA插入位点、拷贝数和侧翼序列进行鉴定。利用Illumina NovaSeq 6000平台对G2-7进行全基因组测序,共获得47.13 Gb的测序数据,通过与转基因载体和参考基因组序列的比较,确定了G2-7中T-DNA在受体基因组中的插入位点。结果显示,外源DNA片段以单位点单拷贝形式插入到水稻1号染色体的36,189,491～36,189,507位置,造成水稻基因组16bpDNA缺失,无载体骨架的插入。同时我们获得外源基因插入位点5′侧翼序列375 bp和3′端侧翼序列353 bp,并通过PCR扩增和Sanger测序进一步证明获得的侧翼序列是正确的。研究结果为转基因水稻G2-7的安全评价及转化体特异性检测提供了有效的数据支撑,同时也证明全基因组测序(WGS)是解析转基因植物分子特征的有效方法。     

稻米营养品质的研究现状及分子改良途径

本文综述了稻米营养品质(蛋白质、赖氨酸和微量营养素)的经典遗传学和分子遗传学、分子育种的研究现状，并对利用分子标记辅助育种方法提高稻米营养品质作了展望。     

全球水稻分子育种亲本材料在福建的稻瘟病抗性评价

本研究对来源于全球22个国家的130份分子育种亲本材料,在福建省上杭县茶地上自然鉴定其田间苗瘟、叶瘟和穗颈瘟发病率,旨在筛选出稻瘟病抗性亲本,丰富现有的水稻品种资源。供试的130份水稻亲本材料中,高抗（脉）、抗性（R）亲本分别都占全部鉴定材料的11．5％,说明稻瘟病抗性资源丰富。但不同国家或地区存在的抗源丰富程度不同,在东南亚或南亚一些国家的抗源比较丰富,中国、日本、韩国等东亚国家的抗性材料相对较少。     

北方粳稻分子育种研究进展

本文介绍了北方粳稻分子育种课题的研究情况和所取得的研究成果。目前主要进行两方面的研究，一方面为特异基因型的鉴定：主要有筛选鉴定出抗旱性材料86份，苗期抗寒性材料40份，后期抗寒性材料629份，抗稻瘟病材料28份，对筛选出的抗旱性材料进行了第二轮聚合杂交，共配组合171个。另一方面是关于遗传与生理基础研究，对穗部性状、粒形、产量和品质以及它们之间的关系进行了深入的研究。另外本文对北方粳稻分子育种材料构建过程中存在的问题进行了综合讨论，并讨论北方粳稻分子育种今后的发展方向。     

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。     

花生分子育种研究进展

随着高通量测序技术、基因组学分析技术和分子生物学技术的发展,分子育种已成为花生育种的重要手段之一。在新一代高通量测序技术的影响下,大量的花生功能基因和分子标记被挖掘出来,遗传连锁图谱更加精细化,强化了分子标记与常规育种的有机结合,促进了花生转基因技术发展。本文对国内外花生分子育种的研究进展进行综述,并对花生分子育种的主要问题和发展前景进行了讨论。     

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。     

中国作物分子育种现状与发展前景

近年来,随着基因组测序等多种技术实现突破,基因组学、表型组学等多门“组学”及生物信息学得到迅猛发展,作物育种理论和技术也发生了重大变革。以分子标记育种、转基因育种、分子设计育种为代表的现代作物分子育种技术逐渐成为了全世界作物育种的主流,在我国也正在成为作物遗传改良的重要手段。本文在界定分子育种的基础上,简要分析了中国作物分子育种研究现状和面临的问题,探讨了未来我国作物分子育种的发展策略。