生物技术在作物育种上的应用

1 生物技术的内涵 生物技术是以现代分子生物学、生物化学和细胞生物学等生命科学最新成就为基础的现代综合性技术。采用组织培养、细胞融合、基因重组、微生物发酵等手段在细胞、染色体、基因水平方面对生命进行复制、重组，按人类的需要创造生物体最优状态，生产新的……     

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。     

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。     

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。     

试论作物常规育种与其它育种途径的关系

作物育种又称遗传改良 ,是粮食增产中投入最少而效益显著的一项技术措施。在不增加投入的情况下 ,种植优良品种就能起到增产、改善品质的作用。据测算 ,新品种的应用对大田作物的年增产率为 l%～2 % ,而粮食品质 (包括营养品质和加工品质 )的改进主要依靠育种来实现。育种的途径与方法因作物种类而异。自花授粉作物如小麦是先杂交 ,将不同品种的优良性状“组装”在一起 ,形成新的纯系品种 ;异花授粉作物 (如玉米 )一般先创制 (或引进 )优良群体 ,然后自交提纯 ,选择优良自交系 ,再杂交 (自交系间 )筛选强优势组合 ,这种途径除聚合优良性状外…     

基因工程在玉米遗传育种上的应用

回顾了分子标记技术和转基因技术等基因工程技术在玉米遗传育种上的应用及所取得的成就,并就我国玉米育种的实际情况阐述了基因工程技术在玉米遗传育种上的运用所应该注意的问题.     

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。     

发展生物技术促进作物育种科技革命

发展生物技术促进作物育种科技革命辛志勇马有志(中国农业科学院作物育种栽培研究所北京100081)我国粮食生产将面临更加严峻的挑战。以传统的育种方法为基础,结合基因工程,细胞工程及分子标记辅助育种等生物技术,深入开展遗传育种基础理论研究及优化育种程序……     

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。     

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。     

花卉基因工程育种研究进展

花卉育种是花卉业发展的基础。不断成熟的基因工程技术解决了传统育种工作中不能突破的问题,其优点在于可有目的地改变花卉的某一性状而不影响其它性状,并缩短育种周期,为花卉的性状和品质改良提供了全新的思路和手段。近年来,花卉基因工程育种一直是花卉育种研究的热点。目前的花卉基因工程已在植物花期、花色、花型、株型等方面取得了重要进展。本文就近年来与花卉基因工程相关的研究与应用进行综述,同时简单评述了花卉基因工程育种研究中存在的问题并展望其应用前景。     

作物抗旱性及抗旱育种研究进展

干旱胁迫严重影响着作物生长发育。主要从作物形态、渗透调节、光合作用、细胞膜及其结构的保护机制、干旱传感和信号转导、转录因子以及干旱诱导蛋白等方面对作物杭旱生理及其分子机制研究进展进行概述。以及对传统杭旱育种和现代分子杭旱育种作一简要概述。以期为我国杭旱农业研究与杭旱育种提供一些思路。     

南瓜属作物分子育种研究进展

比较系统地介绍了南瓜属蔬菜作物的分子育种研究进展。全文从南瓜属作物的基因资源研究、分子标记的应用和转基因育种等方面，总结了近几年来取得的成果和存在的问题，提出了南瓜属作物育种的努力方向。     

组织培养在作物育种上的应用研究进展

植物组织培养技术自1902年德国科学家G·Haberlandt提出细胞全能性和进行离体培养开始,迄今已有90多年的历史。经过无数科学家的努力,这项技术已逐渐趋于完善,近十几年来已逐渐应用于生产。它是应用分子生物学和细胞生物学的理论、方法和技术,有计划、有目的地进行组织或细胞培养,从而改变细胞的遗传信息,以创造植物新物种或     

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。     

作物育种工程化与工程化育种思考

工程化育种是现代育种的基本方式之一,也是我国作物育种发展的重要方向。基于对我国作物育种工程化现状和存在问题以及解决路径分析,认为利用系统科学理论和工程化思想改进我国育种学科及研发体系是必要与可行的。以系统工程科学理论为指导,发展作物育种工程学理论,有利于强化自主创新思想和能力;推进生物技术、装备技术和管理技术等在育种领域的工程化应用,有利于加快我国作物育种的现代化进程;加强学科互鉴,有利于培养新型育种人才。     

第二届植物分子育种国际学术研讨会

现代农业已经发展到了“分子农业”时代，基因工程、转基因技术等分子生物学手段广泛应用于植物的遗传育种，基因组学的研究成为植物基因资源发掘的基本科学平台，分子育种成为植物育种的最主要手段之一。为加强与国际植物分子育种领域的合作与交流，推动应用基因与组学植物分子育种科学的发展。The Generation Challenge Programme（全球挑战计划）、中国农业科学院等单位发起定于2007年3月23—27日在海南省三亚市举办“第二届植物分子育种国际学术研讨会”。