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生物育种发展现状、存在问题及对策建议生物育种是指通过选择某些种质资源，利用基因工程、分子标记等技术手段，培育出具有优良特性的新品种。
生物育种在解决粮食安全、提高农业生产效益、推动农业可持续发展等方面具有重要作用。
下面将对生物育种的发展现状、存在问题及对策建议进行探讨。
一、生物育种发展现状随着生物技术的不断进步，生物育种也得到了广泛应用。
在种质资源的挖掘和收集方面，我国已经建立了一批大型的种质资源库，包括水稻、小麦、玉米等主要农作物的种质资源库，为生物育种提供了重要支撑。
在育种技术方面，我国也取得了一定的成就。
例如，通过选育高产优质的杂交水稻，我国水稻产量大幅提高，成为全球最大的水稻生产国之一。
同时，我国也在烟草、茶叶、经济作物等领域进行了一些成功的育种实践。
二、生物育种存在的问题尽管生物育种在提高农业生产效益方面取得了显著成效，但也存在一些问题。
一方面，我国生物育种研究的资金和人才投入相对不足，远远不能满足需求。
另一方面，我国农业生产面临的形势和挑战不断变化，需要育种研究人员根据不同地区、不同作物的需要进行精准育种，但目前我国的育种工作还存在着一些固有的问题，如育种周期长、育种效率低、育种成本高等。
三、对策建议为了进一步促进生物育种的发展，需要采取以下对策：1. 加大资金和人才投入力度，建立坚实的育种基础。
政府应进一步加大对生物育种的支持力度，加强对育种研究人员的培养和引进。
2. 推广新技术，提高育种效率。
应加强对新育种技术的研究和推广，提高育种效率，缩短育种周期。
3. 加强国际合作，拓宽育种资源渠道。
应与其他国家加强合作，共享优质种质资源，提高育种水平。
4. 优化育种策略，实现精准育种。
应根据不同地区、不同作物的需要，采用精准育种策略，提高育种的精准度和效果。
5. 提高育种成果的推广和应用。
应加强育种技术的推广，加快新育种品种的推广和应用，为农业生产提供更多的支持。
综上所述，加强生物育种的发展是非常重要的，需要采取一系列措施来解决生物育种存在的问题，推进生物育种技术的发展，为保障粮食安全、提高农业生产效益、推动农业可持续发展提供更多的支持。
农作物遗传育种的现状与发展趋势农业是人类社会的基础产业，而种植业中的农作物遗传育种则是保证全球粮食安全的重要手段。
农作物遗传育种是一项长期而繁琐的工作，它涉及到许多复杂的遗传学和统计学理论，需要耗费大量的人力、物力和财力。
在这篇文章中，我们将探讨农作物遗传育种的现状和发展趋势。
一、农作物遗传育种的现状农作物遗传育种是指在自然基础上，利用遗传学原理和手段，通过人为地选育优良的植株，繁殖后代，最终形成高产、高质、抗逆性强的新品种。
目前，世界各国均在进行农作物遗传育种，但不同地区、不同国家的农作物遗传育种方式和成果却存在很大差异。
在已经发展成熟的国家，比如美国、欧洲、日本等，农作物遗传育种已经进入高度自动化和工业化的阶段。
这些国家的农业科学家和工程师通过基因组测序、基因编辑等高科技手段，针对农作物中的具体基因进行研究和改造，以期取得更好的效果。
对于这些已经实现现代化的国家来说，农作物遗传育种不再是个体劳动，而是大规模的工业生产。
而在一些欠发达地区，农作物遗传育种的现状则相对落后，甚至还在使用传统的育种方法。
例如，中国的某些地区，仍然在使用“家族法”、“单株选优法”、“轮作法”等粗放、低效、浪费资源的育种方式。
这种传统的育种方法虽然存在缺点，但是对于一些人来说，它们也是非常重要的收入来源。
二、农作物遗传育种的发展趋势在未来的发展趋势中，有几个与农作物遗传育种紧密相关的趋势值得关注和探讨。
首先，随着技术的不断进步，农作物遗传育种将会进一步自动化和智能化。
在美国等发达国家，已经出现了一些针对农作物的智能种植系统，这些系统可以利用传感器和机器学习技术，实现对种植过程的自动化控制和调节。
这样的智能种植系统不仅提高了育种效率，也降低了育种成本。
其次，基因编辑技术将会对农作物遗传育种产生重大的影响。
传统的育种方法需要很长时间才能选育出优良品种，而基因编辑技术可以直接修改DNA序列，快速培育出所需品种。
这种技术的出现，将解决传统育种方法无法高效应对传染病、气候变化等问题的缺陷。
远缘杂交育种的定义远缘杂交育种是指通过不同品种或种属之间的交配，培育出具有优良性状的新品种或种群的一种育种方法。
远缘杂交育种在农业、园艺和植物育种领域中具有重要意义，可以增加遗传变异性，提高物种的适应性和抗逆性，丰富种质资源，促进新品种的创制和改良。
远缘杂交育种的基本原理是通过跨越物种间的遗传隔离，将不同物种的优良基因组合在一起，形成具有新性状和优势的后代。
这种育种方法可以克服物种内自交或近亲交配导致的基因固定和衰退，有效地提高物种的遗传潜力和适应性。
远缘杂交育种的过程包括选择亲本、授粉、后代选择和育种杂交。
选择亲本是远缘杂交育种的关键步骤，需要根据目标性状和亲本的遗传背景来选择合适的亲本进行交配。
授粉是将花粉从一种植物传递到另一种植物的花蕾上的过程，可以通过人工授粉或自然传粉的方式进行。
后代选择是根据目标性状对杂交后代进行筛选和评估，选择出具有优良性状的个体作为下一代的亲本。
育种杂交是将选出的优良个体进行再次杂交，以进一步提高目标性状和适应性。
远缘杂交育种的优点主要体现在以下几个方面：1. 增加遗传变异性：不同物种之间的交配可以带来更多的遗传变异，为育种提供更多的可能性和选择空间。
2. 提高抗逆性：远缘杂交可以引入抗病、抗虫、抗逆等性状，提高新品种的抗逆能力和生存竞争力。
3. 丰富种质资源：远缘杂交可以引入新的基因类型，丰富种质资源，为育种创新提供更多的材料基础。
4. 促进新品种的创制和改良：远缘杂交可以打破物种间的遗传壁垒，促进新品种的创制和改良，加快育种进程。
然而，远缘杂交育种也存在一些挑战和限制：1. 物种间的遗传隔离：不同物种之间的遗传隔离是远缘杂交育种的主要限制因素，需要克服物种间的生殖隔离和染色体配对障碍。
2. 杂种不稳定性：由于杂交后代的遗传背景复杂多样，杂种不稳定性是远缘杂交育种的一个主要问题，需要进行多代选择和后代交配来稳定杂种。
3. 遗传背景效应：远缘杂交会引入大量异源基因，可能导致遗传背景效应，影响杂交后代的表现和稳定性。
第八章远缘杂交育种第八章远缘杂交育种远缘杂交(wide cross或distant hybridization)：通常将植物分类学上用于不同种(species)、属(genus)或亲缘关系更远的植物类型间所进行的杂交。
远缘杂交又可区分为种间杂交：如普通小麦×硬粒小麦、陆地棉×海岛棉、甘蓝型油菜×白菜型油菜、栽培花生×野生花生等。
属间杂交：如玉米×高梁、玉米×摩擦禾、普通小麦×山羊草或偃麦草等。
亚远缘杂交(sub-wild cross)：种内不同类型或亚种间的杂交称为，如籼稻×粳稻等。
用途：克服品种间杂交难以完全满足育种目标要求的情况下，使育种工作有所突破，打破种间界限；充分利用野生资源所蕴藏的独特的特征、特性，扩大基因重组和染色体间相互关系变化的范围，创造出更加丰富的变异类型。
第一节远缘杂交育种的重要性一、培育新品种和种质系远缘杂交在一定程度上打破了物种间的界限，人为地促进不同物种的基因渐渗和交流，从而把不同生物类型各自所具有的独特性状相结合，创造出新的品种。
①1956年李振声等利用长穗偃麦草与小麦杂交，先后育成了一大批抗病的八倍体、异附加系、异置换系和易位系，为小麦育种提供了重要的亲本材料，同时培育成小偃4号、5号、6号品种在生产上推广。
②Laurenoe等(1975)用普通燕麦×野生燕麦，再用普通燕麦回交，将野生燕麦的抗性基因转入栽培品种。
③美国南卡罗莱纳州的PeeDee 试验站，利用亚洲棉、瑟伯氏棉和陆地棉三种杂交，所得的三元杂种(即ATH型)，再与陆地棉品种多次回交后，培育出一系列具有高纤维强度的PD品种和种质系。
二、创造新作物类型通过导入不同种、属的染色体组，可以创造新作物类型和新的物种。
①人类最早利用远缘杂交创造新物种的例子是用野生的心叶烟草(2n=24，GG)与普通烟草(2n=48，TTSS)杂交，F1加倍后，创造了结合两个亲本染色体组的异源六倍体新种(2n=72，TTSSGG)。
百合远缘杂交育种研究现状Ξ
张西丽 周厚高 周焱(广西大学农学院,南宁530005)
摘要 综述了国内外百合种间杂交育种的研究进展。包括百合种间杂交不亲和的机理的研究,克服种间杂交障碍的技术方法,杂种后代的鉴定及杂种后代不育的克服。关键词 百合;远缘杂交;柱头切割杂交;胚培养;杂种鉴定中图分类号 Q9491718123;Q943
AdvancesintheResearchofHybridizationBetweenDistantlyRelatedSpeciesofLilium
ZhangXili ZhouHougao ZhouYan(AgricCollege,GuangxiUniv.,Nanning530005)
Abstract ThisarticlesummarizestheadvancesinthestudyofhybridizationbetweendistantlyrelatedLiliumspeciesathomeandabroad,includingthecrossincompatibilitymechanism,theintegratedtechniqueofintrastylarpollinationwithembryoculture,identificationofhybridsandovercomingsterilityofhybrids.Keywords Lilium;distantcrossing;cutstylepollination;embryoculture;identificationofhybrids
百合(Lilium)作为世界重要切花品种,发展非常迅速。育种工作的迅速发展是其重要推动作用之
一。在最近十年中,仅荷兰平均每年育出的百合新品种约为100种,大部分品种是通过远缘杂交选育出来的,而柱头切割技术及胚抢救技术即是克服百合远缘杂交授粉前后障碍的有利手段。胚抢救技术的报道最早见于1940年,Nakajima用简单的含糖溶液培养Lilium.speciosum与L.auratum及L.
speciosum与L.japonicum杂交获得杂种胚,而Abe与Kawada通过回交后培养得到“和平”杂种系列[2]。胚抢救技术是克服百合杂交不亲和的有力手段为后来许多育种工作者所证实[1～5]。Asano提出最适合的基本培养基为MS培养基,并提出胚乳看护培养,而子房横片培养与胚珠培养也成为有效的方法[4]。许多重要栽培种是从以L.longiflorum或L.×formolongi为亲本的杂交中得来的,前者是百合育种中最重要的亲本。值得一提的是亚洲型百合杂种系与东方型百合杂种系之间由于其亲缘关系及外观性状相距都很远,二者之间进行杂交成功的报道始见于1994年Okazaki的论文[5]。柱头切割技术与胚胎抢救技术的结合将百合育种推至高潮,由这种技术所育出的百合栽培种在百合生产中占据重要而独特的地位。本文即对国内外在百合远缘杂交育种中的研究工作进行综述。
1 百合种间不亲和的机理研究111 染色体之间的差异百合属中不同种的染色体之间由于同源性的差异,种间杂种染色体的配对频率很低,表现为高度
第18卷 第2期Vol118No12广西农业生物科学JournalofGuangxiAgric.andBiol.Science1999年6月 June1999
Ξ第一作者:女,1972年生,硕士生。收稿日期:19980327的花粉不育。在浅野的报告中L.regale×L.leichtlinii及L.allratum×L.henryi的杂种花粉母细胞进行减数分裂时,中期染色体的配对频率仅为018和115[6],但在L.×formolongi×L.rubellum
的杂种中,由于产生双二倍体,所以后代花粉具有很高的可育性[5]。另一方面,染色体同源性的多少与亲缘关系的远近有关,所以当同源性程度低时,亲缘关系越远则杂交越难成功。112 双亲生理上的不协调及花柱长度不同在百合授粉过程中,柱头对花粉管壁的形成起着某种营养作用[7]。而种间杂交过程中,这种作用受到抑制,这种抑制作用在通过注入亲本的柱头分泌物后可得到缓解;另一方面,在无性系间亲和杂交中,花粉管在柱头溢出物的离体培养中伸长的速度要明显慢于在柱头上授粉的速度,说明花柱内存在一种促进因子,这种促进因子的作用却在种间杂交的过程中,受到了抑制[8]。因此在种间杂交过程中,
花粉管的延伸是不足的。在电镜观察下,还可看见花粉管停滞在花柱内并产生畸形的膨胀[9],通常亲和
组合的花粉管在4～5d可到达花柱底,但远杂组合在24h后,花粉管的生长常呈缓慢趋并停滞。113 胚及胚乳间的不亲和在远缘杂交过程中,胚的发育常常因为胚乳的败育及胚和胚乳的不亲和并死亡[10]。Dowrick认为这种败育是由于遗传物质的平衡混乱引起的[11]。
2 影响种子形成率的杂交技术问题211 花粉贮藏Yoshiji认为由于固有的遗传特性不同,不同品系的花粉表现出来的贮藏能力差距很大。高温高湿季节收集或者过高湿过低湿的贮藏方式都不利于花粉活力的保持。值得注意的是在利用贮藏花粉进行授粉时,即使在离体的情况下可以萌发,但在柱头授粉中并不一定能产生种子[12]。212 组合差异不同的组合之间杂交以及正反交不同所产生的成胚率是不同的[13]。如以L.×formolongi及L.
longiflorum的组合中,以前者做母本其成功率便高于以后者做母本。213 花期选择花期选择对杂交成功率的影响也很大,不同组合要求差异很大,有些组合如果在花期授粉是不能够得到胚的。对这种情况的解释是,相对衰老的花柱,其不亲和的作用会随着花柱的衰老而减弱[8]。最后值得一提的是,虽然在很多远缘杂交的组合中,柱头切割是很有力的手段,但并非所有的组合都可以通过切割柱头来克服授精障碍。少数组合利用柱头直接授粉所得的胚的比例要高于利用切割手段,例如L.enchatment×L.macullatum及L.speciosum‘Uchida’×L.auratum[14]。
3 胚抢救311 胚的培养方式胚抢救的技术被证实是一种非常有效的克服种间杂交障碍的手段。如果是30d以后的胚可以直接在解剖镜下取胚进行培养,但当胚很小时应先进行子房横切片培养再进行胚珠培养[4]。Keichi认为横切片培养应放置于25℃暗培,而待发芽的胚珠应进行1000～1200Lx的全天光培。通过子房切片培养,
可以从很小的胚,甚至10d的幼胚[14]中获得植株。但在子房仅存少数胚时,这种方法的意义不大[4,15]。除此之外,过于弱小的胚还应进行胚乳看护培养,即利用正常的胚乳放在MS培养基上,在胚乳上放置胚。此时,胚的生长方式是一种类似于自然体外生长方式,而不同于人工培养中的苗生长方式[16]。312 培养基在对所有的基本培养基的筛选中,目前认为MS培养基是最合适的,适宜pH为414～510,蔗糖浓度对百合胚的生长很重要,浅野认为蔗糖浓度在20～40gL最合适,过高的蔗糖浓度加强根的生长而抑制芽的生长。但是冈崎认为60gL的蔗糖浓度比较合适,而且用半乳糖代替蔗糖的效果会更好,
因为这些措施都可以把培养基调节在较高的渗透压[15]。另一方面对大多数杂种胚而言低浓度的NAA
851广西农业生物科学第18卷 对胚的成苗很有利,过高的NAA浓度促使胚产生大量的根毛并导致子叶的不正常生长。而BA则有可能导致愈伤组织的产生[6,15]。胚的成熟度越高则培养的成功率就越大。但是也有不同的看法,胚龄在30
～40d时,由于胚的活性高,处于较有利于培养的生理时期,培养的效果比培养50～60d的胚好。在对胚乳中的氨基酸进行定性定量分析,得到一种与之相似的组合培养基,在这种改良培养基上,胚的生长状况虽有所改进,但仍表明这种组合培养基与一般人工培养基一样,缺少一种胚乳中存在的未知因子[16]。需要说明的是,一些组合从胚培养中得到的幼苗需进行低温处理以打破休眠。
4 杂种鉴定411 杂种后代的表现由于杂种的遗传物质异源性很强,杂种一代通常表现为很广泛的分离,杂种一代的性状大都表现为介于两个亲本性状之间或者更靠近某一亲本的性状,如芳香性、颜色、花形、叶形、花着生方向都是如此[16]。但是值得我们注意的是一些有趣的现象,在组合L.longiflorum×L.‘Utagoe’的后代及L.longiflorum×L.‘Karakoma’的杂种后代都表现为三倍体,其中2n来自于麝香百合,因此后代的表现多与麝香百合相近。另一方面L.longiflorum×L.‘Utagoe’的后代以1∶1的比率出现橙黄色与粉红色,粉色是由于含液溶性的花苷素造成。目前估计L.‘Utagoe’可能有一个单一显性基因控制花苷素的形成。这一基因可能来自L.‘Utagoe’的一个深红色亲本L.×elegansTaishobeni。在L.×elegans的某些远杂后代中得到一个有意义的性状,植株可在叶腋产生能够生长一年即开花的珠芽[17]。
412 杂种后代的鉴定除了外型性的直接体现,目前进行杂种后代鉴定的方式多种多样。41211 根尖细胞的核型分析 比较父母本及子代的细胞分裂中期的染色体形态而得出结论[18]。
41212 同功酶谱分析 父母本及子代同功酶谱的分析与比较,如过氧化物酶、酯酶的酶谱[19～20]。
41213 柱头分泌物的碳水化合物及类黄酮物的分析 由于类黄酮具有稳定的遗传性,通过HLPCH的主要吸收类型,以每个吸收峰面积的比例为原始数据,输入计算机进行分析。41214 PCRRAPD技术 Lee用17个寡核苷酸引物对28个品种的DNA进行扩增,其中8个引物所得的带谱具有很强的多态性。另外,赵祥云提取百合品种DNA进行PCRRAPD分析而得各自独特的带谱,通过带谱的分析及数据处理,用计算机计算出品种间的遗传关系,结果也是令人满意的[21]。41215 PCRRFLP技术 Kazvhisa把叶绿体的1,5二磷酸核酮糖羧化酶大亚基(vbcl)基因和rRNA
基因特殊区域的PCR扩增产物,用20多种限制性内切酶进行酶切的DNA限制性片段长度多态性的观察。他认为这种方法对于百合的杂种鉴定是有效的[22]。
5 杂种不育的克服511 杂种不育的表现杂种一代由于遗传物质的不平衡性而表现为高度的花粉不育性,即使是同一后代的不同株系差异也很大。但在有些品种中,由于存在较近的亲源关系,或由于得到了自然的双二倍体,其后代花粉却表现出很高的可育性[5]。有趣的是在浅野的实验中,这些产生具可育性花粉后代的品种其花色都是呈白色的,因此他认为进行百合的种间杂交,亲本若存在相同的色素,则成功的可能性会大得多。他还因此认为花色可以作为品种的分类依据[16]。512 杂种不育的克服克服杂种不育常用的方法有:①继续进行胚抢救;②从杂种一代诱导双二倍体。由于遗传物质的失衡性,利用这种方法进行回交或杂交所得的后代苗仍很少,概率约为0～314%,但回交中所得的胚的大小都是大于杂种一代的胚,为不同于F1球型胚的鱼雷型胚。在进行回交时,除了少数F1的花粉育性较高时可作为父本,大多数的回交组合都以F1为母本[23]。同时,在回交过程中,正反交的父母本中
