高粱品质性状改良的分子遗传学基础_张春来
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0引言高粱具有抗旱、耐涝、耐瘠、高产等特点,是全球第五大谷类作物,也是中国北方重要的粮食作物,在旱作农业生产中占有重要地位[1]。
1980s 中国改革开放后,随着国民经济的增长,人民生活水平的提高,高粱的用途发生了重大的改变,逐步从粮食作物转变为酿造工业原料,鉴于高粱用途的转变,高粱育种目标从1980s 中期开始由原来单一的以食用为目标的高产育种逐步向酿造、饲草等多用途转变,酿造高粱逐步替代食用高粱成为中国高粱育种和生产的主体,种植面积占到全国高粱生产的85%左右[2],支撑了中国酿酒产业的快速发展。
然而,中国北方缺乏适宜机械化生产的酿造基金项目:现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-06);山西省回国留学人员科研重点资助项目“适宜机械化高粱品种选育与机械化栽培技术研究”(2012-重点6)。
第一作者简介:张福耀,男,1956年出生,山西盂县人,研究员,中专,主要从事高粱遗传育种。
通信地址:030600山西省晋中市榆次区云华西街238号,Tel :0354-*******,E-mail :zfy5607@ 。
收稿日期:2018-03-19,修回日期:2018-09-05。
中国酿造高粱品质遗传改良研究进展张福耀,平俊爱,赵威军(山西省农业科学院高粱研究所/高粱遗传与种质创新山西省重点实验室,山西晋中030600)摘要:为了进一步提高酿造高粱遗传改良水平以及酿造高粱在优化种植结构中的作用。
笔者综述了1980s 以来高粱酿造品质遗传改良研究和产业化开发进展。
发现酿造高粱虽然在籽粒蛋白质、赖氨酸和单宁含量的遗传研究,品种改良以及籽粒品质性状的配合力分析与基因效应等方面有广泛的研究,但酿造高粱品质与酿酒品质的相关性研究不深入,适宜机械化生产的酿造高粱品种短缺,一些区域仍然使用农家品种,产量水平低而不稳,严重影响了酿造高粱产业的发展。
认为酿造高粱育种应进一步加强适宜机械化生产的酿造高粱品种选育,大幅度提高高粱生产水平;强化与酿造企业的合作,深入开展高粱品质和酿造品质的关联研究,揭示其内在本质,通过酿造高粱的遗传改良,支撑并引领高粱产业的发展。
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201780042875.X(22)申请日 2017.05.17(30)优先权数据2016902278 2016.06.10 AU(85)PCT国际申请进入国家阶段日2019.01.10(86)PCT国际申请的申请数据PCT/AU2017/050459 2017.05.17(87)PCT国际申请的公布数据WO2017/210719 EN 2017.12.14(71)申请人 联邦科学技术研究组织地址 澳大利亚澳大利亚首都领地(72)发明人 S ·贝利德 J ·R ·皮特里 S ·P ·辛格 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002代理人 左路 林晓红(51)Int.Cl.C12N 5/04(2006.01)C12N 5/10(2006.01)C12N 15/82(2006.01)A01H 5/00(2018.01)A01H 6/46(2018.01) (54)发明名称用于改进高粱的遗传转化的方法(57)摘要本发明提供了一种用于转化高粱以及产生遗传修饰的高粱的改进的方法。
特别地,描述了用于产生高质量、可转化的高粱植物细胞的方法和手段,所述高粱植物细胞在培养物中维持较长持续时间而不丧失其再生潜力和用于遗传转化的用途。
所述方法还描述了使用改进的培养基从转化的植物细胞有效再生植物,从而提供高粱的稳定转化频率的显著改进。
权利要求书5页 说明书39页序列表2页 附图7页CN 109496235 A 2019.03.19C N 109496235A1.一种用于制备高粱的分化胚胎发生愈伤(DEC)组织的方法,所述方法包括将来自高粱的分离的未成熟胚胎(IE)在愈伤组织诱导培养基(CIM)中在足以从所述IE产生DEC组织的时间内和条件下培养,其中所述CIM包含适于培养植物细胞的基础培养基,所述基础培养基补充有一种或多种生长素、一种或多种细胞分裂素和一种或多种减少氧化褐变的剂。
高粱遗传基础的分子生物学和生态学研究高粱是一种常见的粮食作物,其在农业生产中有重要的地位。
高粱的遗传基础的分子生物学和生态学研究对于优化高粱品种的培育和保护高粱的生态环境起着关键的作用。
高粱作为粮食作物,其高产性和品质优良是农民们追求的目标。
中科院遗传与发育生物学研究所的李卓教授团队利用高通量测序技术对高粱遗传基因进行了研究。
发现高粱的基因组大小约为五亿七千多万碱基对,较为宽容的基因组大小使得高粱基因工程改良的前景广阔。
早期的分子标记技术在高粱研究中也取得了一定的成绩。
李卓教授团队有利用分子标记技术鉴定了高粱的主要抗逆性状和构建基因图谱。
除了高粱基因的研究之外,高粱的生态学研究也是十分重要的。
高粱的耐旱适应性、抗灾防病性和耐盐性是高粱具有的重要生态特性。
因此,我们需要对高粱的生长环境和生态因素进行深入研究。
如田间试验中,可以通过监测土壤温度、土壤含水量和光照等因素,以建立高粱的适宜生长环境,满足高粱生长发育的需要。
研究高粱的逆境响应机制也是紧迫的任务。
由于环境的变化,高粱会经历各种逆境压力如亚硝酸盐、氢氟酸、干旱等。
李卓教授团队研究了高粱在亚硝酸盐和氢氟酸胁迫下的转录组响应,寻找到了一些重要的调控基因。
同时,他们还利用分子标记技术发现了高粱的抗旱性状对水分传输和利用的变化有着巨大的贡献。
在高粱生态保护方面,除了对高粱生态环境进行研究保护外,地下埋藏的高粱种质资源也是十分重要的。
高粱种质资源是指在高粱分子水平上存在的种群遗传多样性。
高粱种质资源保护的核心是收集、保存和利用高粱的遗传多样性,保护高粱基因资源遭到不良环境、物质的损害或遭到破坏的风险。
总之,高粱的遗传基础的分子生物学和生态学研究是十分重要的。
它不仅对高粱的遗传基因的优化和改良有着关键的作用,还对于高粱的生态保护和利用有着十分重要的意义。
我们需要深入研究高粱的生态系统和遗传基因,希望未来能够创造出更具有适应性和高产的高粱品种,同时也能够保护好高粱的生态环境。
高粱籽粒品质的遗传改良
张文毅
【期刊名称】《辽宁农业科学》
【年(卷),期】1996(000)004
【摘要】与高梁发育性状,产量性状相比较,揭示了品质性状的遗传特点,着重研究了籽粒角质率,单宁,蛋白质及其组分的遗传。
分析了它们的资源变异性与利用潜势,遗传表现与基因效应,杂种优势与配合力,遗传率与遗传相关以及遗传与环境的互作,根据所得结论,提出了品质改良必须遵循的原则和应当采取的育种措施。
【总页数】4页(P3-6)
【作者】张文毅
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】S514.032
【相关文献】
1.甜高粱耐盐碱、寒冷、铝毒胁迫遗传改良研究进展 [J], 赵文光;吴则东
2.甜高粱病虫草害抗耐性遗传改良研究进展 [J], 李斌山;张文彬;刘娜
3.甜高粱抗干旱胁迫遗传改良研究进展 [J], 赵文光;张文彬;李红侠
4.中国酿造高粱品质遗传改良研究进展 [J], 张福耀;平俊爱;赵威军
5.中国酿造高粱品质遗传改良研究进展 [J], 张福耀;平俊爱;赵威军;
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白粒高粱的品种改良研究及新品种选育白粒高粱(Sorghum bicolor)是一种重要的粮食作物,被广泛种植于全球各地。
其粒子呈白色,具有高蛋白质和丰富的营养价值,被许多人们用于食用和酿造酒精。
然而,由于环境适应性差、产量低、抗病能力弱等问题,现有的白粒高粱品种在一些地区无法满足农民和市场的需求。
因此,进行白粒高粱的品种改良研究并选育新品种,成为农业科研工作者和农民们关注的重要课题。
白粒高粱的品种改良研究是为了提高产量、改善品质和增强耐逆性。
首先,研究人员通过遗传育种方法,选取具有高产量和高营养价值的品种作为亲本,开展杂交育种。
这一过程利用了不同品种间的互补性,结合了其各自的优点,进一步提升了产量和品质。
其次,利用分子标记辅助选择技术,可以快速筛选出具有目标性状的后代,并加速育种进程。
该技术可以检测DNA上的特定标记位点,进而预测目标性状的遗传背景和育种效果。
这种方法可以大大缩短传统育种需要的时间,提高育种效率和成功率。
同时,通过基因编辑技术,可以针对特定基因进行精确的编辑和改造,以获得更好的特性。
这些技术的不断进步,为白粒高粱的品种改良提供了强大的工具。
在白粒高粱的品种改良研究中,选育新品种是一个关键的环节。
新品种的选育要兼顾提高产量、改善品质、增加抗病性和适应性等多个方面的要求。
首先,选育新品种需要结合当地的气候和土壤条件,选择适应性强的亲本进行杂交。
特别是在干旱和高温等恶劣环境下,选育耐逆性强的品种尤为重要。
其次,选育新品种也要考虑市场需求和消费者的口感偏好。
在保证产量的同时,提高粒子的品质特性,如稳定的口感和丰富的营养成分,对于市场竞争和消费者接受度至关重要。
因此,品种选育需要综合考虑多个因素,寻找最佳的平衡点。
白粒高粱的品种改良研究和新品种选育还面临一些挑战。
首先,白粒高粱的基因组复杂,目前对其基因组的了解还不够完全。
这对于深入研究其遗传机制和利用基因编辑等技术进行改良带来一定困难。
其次,粮食安全问题成为全球关注的焦点,同时也加大了对高产量高品质白粒高粱品种的需求。
白粒高粱的基础研究与应用研究的结合白粒高粱是一种重要的粮食作物,具有高产、抗逆和营养丰富等优点。
近年来,随着农业科技的进步和人们对食品安全的关注,白粒高粱的基础研究和应用研究逐渐得到了重视。
本文将探讨白粒高粱的基础研究与应用研究的结合,并讨论其在农业生产和食品工业中的应用前景。
首先,我们来看一下白粒高粱的基础研究。
基础研究主要关注白粒高粱的生物学特性、遗传育种、生长发育等方面。
通过对白粒高粱的形态学、解剖学、生理学和生态学等方面进行深入研究,可以揭示其生长发育规律、适应环境的机制以及其与其他作物的互作关系。
同时,基础研究也可以为高粱的遗传改良提供理论基础。
通过深入了解白粒高粱的遗传背景、基因组结构以及基因表达调控机制,可以开展有针对性的遗传育种工作,提高白粒高粱的产量和品质。
应用研究是将基础研究成果应用于实际生产和工业领域的研究。
在白粒高粱的应用研究中,一方面可以通过基因改良的方法培育出抗病虫害、耐逆性强、品质优良的新品种,从而提高农业生产的效率和质量。
另一方面,可以利用白粒高粱的营养成分进行食品加工和功能性食品的开发。
白粒高粱富含蛋白质、膳食纤维、维生素和矿物质等营养物质,具有调节血糖、降低胆固醇、增强免疫力等健康功能。
将白粒高粱作为原料,开发出高纤维、低糖、低脂的食品,可以满足人们对健康食品的需求。
基础研究和应用研究的结合是推动白粒高粱研究的重要途径。
首先,基础研究提供了应用研究所需的前提条件和理论基础。
只有对白粒高粱的生物学特性和遗传背景进行深入了解,才能有针对性地进行遗传改良和品种培育。
其次,应用研究可以进一步推动基础研究的深入。
应用研究将基础研究成果与实际问题结合,通过解决实际问题的方式来验证和完善基础研究的理论,推动学科的发展。
此外,白粒高粱的基础研究和应用研究的结合还能为农业生产和食品工业带来一系列的经济和社会效益。
在农业方面,培育抗病虫害、耐逆性强的新品种可以提高农作物的产量和质量,减少农药的使用量,降低农业生产成本。