我国蔬菜种质资源研究进展与发展策略-推荐下载
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作物遗传育种学科在农业科学中占有核心地位[1],其根本任务是从基因型和环境2个层面研究并形成作物持续高产、优质、高效的理论、方法和技术,是关于大田作物生产与品种遗传改良的学科。
学科的创新发展,对保障国家粮食安全具有重大的意义。
粮食产量的“十一连增”[2]离不开作物遗传育种学科的创新和进步。
近年来,随着生物技术、信息技术和新材料技术的快速发展,我国的传统作物遗传育种学科迎来了新的发展机遇,成为生命科学领域具有发展潜力的学科之一,在基础、应用基础和应用研究方面取得了突破性进展,研发了1批重大的科技成果,对国家粮食安全和农业可持续发展做出了显著贡献。
1我国作物遗传育种学科的主要研究进展1.1基因组学等新技术广泛渗透近10a ,由“Next Generation Sequencing (NGS )”技术引领的基因组学技术正在一个空前的高速度推动下迅猛发展。
目前,高通量NGS 技术已经成为生命科学领域中应用最为广泛的研究手段。
例如,完成了小麦A 、D 基因组等图谱的绘制[3,4];构建了第2代玉米单体型图谱,其中包含了5500万个SNP 标记[5];对二倍体棉花———雷蒙德氏棉全基因组进行测序,并阐述了棉花基因组的多倍化及其纤维发育[6]。
此外,基DOI :10.16318/ki.hbnykx.2015.06.018河北农业科学,2015,19(6):66-70Journal of Hebei Agricultural Sciences编辑蔡海燕我国作物遗传育种学科的发展现状与“十三五”发展重点张江丽1,董文琦2,杜晓东3*(1.中国农业科学院科技管理局,北京100081;2.河北省农林科学院,河北石家庄050051;3.河北省农林科学院农业信息与经济研究所,河北石家庄050051)摘要:作物遗传育种学科的创新发展,对促进现代农业的健康发展和保障我国粮食安全具有重大的意义。
作者总结了近年来我国在作物遗传育种学方面取得的主要进展,从基因组学、种质资源保护与利用、新基因挖掘、作物杂种优势机理及利用、分子标记育种、分子设计育种、作物细胞工程和诱变育种等方面分析了“十三五”重点发展的方向。
中国瓜菜收稿日期:2023-08-06;修回日期:2023-08-31基金项目:国家自然科学基金(32002054,3217180155,3217180965,32272712,32222076);河北省自然科学基金-创新群体研究项目(C2020204111);中央引导地方科技发展资金项目(216Z2904G );河北省重点研发计划项目(21326344D );河北省引进留学人员资助项目(C20210363,C20200329)作者简介:魏书洞,男,在读硕士研究生,研究方向为蔬菜育种。
E-mail :*****************通信作者:卢银,女,讲师,研究方向为蔬菜分子染色体工程、蔬菜种质资源评价与创新利用。
E-mail :*********************马卫,男,教授,研究方向为大白菜等蔬菜作物基因组与功能基因组。
E-mail :****************引进大白菜种质资源表型多样性分析魏书洞1,孙晓雪1,孟川2,赵建军1,马卫1,卢银1(1.华北作物改良与调控国家重点实验室·河北省蔬菜种质创新与利用重点实验室·河北农业大学园艺学院河北保定071000;2.河北省农林科学院经济作物研究所石家庄050057)摘要:为了给大白菜新品种选育、种质改良和基础生物学研究提供新的材料和表型数据参考,通过调查和图像分析技术汲取了138份国内外大白菜种质资源的32个表型性状数据并进行多样性分析。
结果表明,32个性状变异系数、多样性指数和均匀度指数分别为3.64%~52.82%、0.69~2.09、0.68~1.00,平均值分别为33.73%、1.69和0.88,其中叶色变异系数最大,株高和最大外叶主叶脉多样性指数最大;荷兰引进材料以叶色浅绿、叶球筒形合抱为主,北京和河北2地种质表型具有多样性;经主成分分析将32个性状归为10个主成分,累计贡献率为72.70%,其中叶球的6个连续性性状和结球期最大外叶的6个连续性性状分别居于第1和第2主成分;聚类分析将138份材料聚为5类,经过典型特征性状分析可分别归纳为小株型、小外叶型、高产型、叶球松散型和大株型。
山东省国兰育种现状、问题及对策朱娇;马蕾;张冀华【摘要】Shandong is a big province of consuming Cymbidium but not producing Cymbidium. In the development of Cymbidium breeding with new breeding methods is still not very optimistic. Cymbidium breeding development strategies in Shandong Province include introduction and domestication, preservation of high-quality germplasm resources and cultivating new Cymbidium varieties with comprehensive measures. At present, it should also promote orchid culture, popular Cymbidium conservation knowledge, strengthen propaganda and guidance and so on. The situation, existing problems of Cymbidium breeding in Shandong province were reviewed. Meanwhile, the countermeasure and current priorities of Cymbidium breeding were proposed. This article provides theoretical basis for sustainable development of Cymbidium industry in Shandong province.%山东省是不产兰花的兰花消费大省,在运用新的育种手段发展兰花育种方面还不很乐观.山东省的兰花育种发展策略包括:引种驯化,保存优质种质资源;采取综合措施,培育国兰新品种等.当前,还应做好弘扬兰花文化、普及兰花养护知识、加强宣传引导等工作.【期刊名称】《北京农业职业学院学报》【年(卷),期】2015(029)005【总页数】5页(P23-27)【关键词】国兰;杂交育种;诱变育种;基因工程;山东省【作者】朱娇;马蕾;张冀华【作者单位】山东省农业科学研究院蔬菜花卉研究所,山东济南250000;山东省农业科学研究院蔬菜花卉研究所,山东济南250000;济南市麒麟花卉有限公司,山东济南250000【正文语种】中文【中图分类】S603.6广义的兰花是兰科植物(Orchidaceae)的统称,全世界约有6个亚科725个属近25 000~30 000个原生种和大量的变种,分布十分广泛(Arditti, 1992)。
我国辣椒抗病育种研究进展张海利;徐坚;陈永兵;宰文珊;唐筱春【摘要】概述了我国辣椒抗病种质资源、抗病毒病、抗真菌病、抗细菌病、抗根结线虫痛的研究进展,并对今后的辣椒抗病育种工作提出了建议.【期刊名称】《长江蔬菜》【年(卷),期】2008(000)004【总页数】5页(P37-41)【关键词】辣椒;育种;种质资源;抗病【作者】张海利;徐坚;陈永兵;宰文珊;唐筱春【作者单位】浙江温州市农科院蔬菜所,325011;浙江温州市农科院蔬菜所,325011;浙江温州市农科院蔬菜所,325011;浙江温州市农科院蔬菜所,325011;瑞安市农业局【正文语种】中文【中图分类】S6辣椒(Capsicum annuumL.)属于茄科辣椒属,是一种重要的蔬菜作物和调味品。
辣椒育种作为国家级研究课题在我国已经有了20年的历史。
为了促进辣椒产业的发展,国家给辣椒科研以很大支持,“十五”期间辣椒育种相继列入“863”第一批、第二批、“863”重大专项、国家攻关、种植资源创新等国家级项目。
现将我国辣椒在抗病方面的育种工作进展情况概述如下。
1.1 国内资源的搜集与研究20世纪50年代末至今,国家组织了对云南、西藏、神农架、秦岭等地的蔬菜种质资源考察,共发掘资源30 000余份。
从对辣椒、白菜、大白菜、菜豆、豇豆、黄瓜、萝卜、茄子等蔬菜的9 600份种质资源的抗病性鉴定中,发现了抗烟草花叶病毒(TMV)、耐黄瓜花叶病毒(CMV)和疫病的辣椒抗源材料13份,这有力地推动了我国辣椒的抗病育种。
王述彬等对从中国筛选出的154份辣椒种质资源在江苏、湖南、辽宁3个不同生态区进行田间抗病性、经济性状等评价,结果显示:“四川巫山小牛角”、“广西玉林羊角椒”和“云南思茅县大米椒”3份材料表现最优异,可直接用于目前辣椒生产或作为抗源材料用于辣椒抗病育种。
同时鉴定15份材料抗烟草花叶病毒(TMV)、11份材料抗黄瓜花叶病毒(CMV)、7份材料抗炭疽病、17份材料抗疫病、7份材料Vc含量极高、4份材料辣椒素含量极高,这些材料可用作扩大中国辣椒抗病育种的遗传背景材料[1]。
我国桃育种研究进展梅道源1,2王晨1,2王忠红1曾秀丽1(1西藏农牧学院,西藏林芝860000;2西藏自治区农牧科学院蔬菜研究所,西藏拉萨850032)摘要:桃在我国的栽培历史悠久,野生资源丰富。
为更好地了解我国桃育种研究现状和发展趋势,该文从桃资源、起源、育种方法等方面综述了我国桃育种研究进展,并提出了桃育种建议,以期为桃种质资源的保护与收集、育种技术的研究提供参考。
关键词:桃;栽培;种质资源;育种中图分类号S662.1文献标识码A文章编号1007-7731(2022)02-0055-04 Research Progress in Peach Tree Breeding in ChinaMEI Daoyuan1,2WANG Chen1,2WANG Zhonghong2ZENG Xiuli1(1Tibet Agricultural and Animal Husbandry College,Nyingchi,860000,China;2Institute of Vegetables,Tibet Acad⁃emy Agriculture,Lhasa,850032,China)Abstract:Peach has a long history of cultivation in China and is rich in wild resources.In order to better understand the status quo and development trend of peach breeding in China,the research progress of peach breeding in China was summarized from the aspects of peach resources,origin and breeding methods,etc.The opinions and suggestions on peach breeding were put forward in order to provide basic reference for the protection and collection of peach germplasm resources and the research of peach breeding technology.Key words:Peach;Cultivation;Germplasm resources;Breeding桃属蔷薇科李属,其中桃亚属真桃组的野生近缘种包括光核桃、甘肃桃、山桃、新疆桃等。
农作物种质资源是农业生产和育种的物质基础,种质资源的研究水平不仅关系到资源的利用效率、农作物育种和生产发展的水平,而且是衡量一个国家在全球“基因大战”中的竞争力的重要指标。
为此,“七五”至今,国家将其作为关系国计民生的战略物质予以高度重视,并投入巨资。
特别是“十五”以来,在国家基础性工作项目、国家自然科技资源共享平台项目、国家科技攻关项目、农业部资源保护项目、省(市)自然科学基金项目等的大力支持下,由中国农业科学院蔬菜花卉研究所主持,通过全国蔬菜科技工作者的协作攻关,中国蔬菜种质资源的高效、低能耗保存和评价技术研究,遗传多样性鉴定和核心种质研究,拥有自主知识产权的蔬菜种质创新、优异基因源挖掘和利用研究均有了显着进展。
1 我国蔬菜种质资源研究进展1.1 蔬菜种质资源保护体系的建立及安全保存技术研究1.1.1 蔬菜种质资源的收集和保存我国蔬菜种质资源考察、搜集工作始于上世纪五十年代。
至2005年底,我国国家农作物种质资源库(圃)收集、保存各类蔬菜种质资源35 580份,共214种。
国内资源约占资源总数的87%,来自全国除西藏以外的30个省或直辖市(包括台湾),以湖北、四川、山东、河南、江苏、河北、广东居多。
国外资源占13%,分别引自俄罗斯、亚美尼亚、立陶宛、韩国、日本、朝鲜、泰国、越南、印度、澳大利亚、美国、波兰、希腊、英国、荷兰、法国、意大利、丹麦、德国、捷克、匈牙利、保加利亚、以色列、古巴、巴西、阿根廷、秘鲁、赞比亚、津巴布韦、肯尼亚等63个国家或地区(图1)。
在所有资源中,有性繁殖蔬菜种质资源132种(变种)、33280份(图2),水生蔬菜12种、1538份(图3),无性繁殖和多年生蔬菜种质资源70种、776份(图4)。
“十五”期间,我国蔬菜种质资源收集、保存的突出特点为:加强了国外资源的引进,使国外资源的占有量由原来的不足5%提高到13%。
将无性繁殖蔬菜种质资源的收集、保存提到了议事日程,使一批濒临消失的资源得到了保护。
至此,以国家农作物种质资源长期库、国家蔬菜种质资源中期库、国家西甜瓜种质资源中期库、国家种质武汉水生蔬菜资源圃、无性繁殖蔬菜种质资源圃为支撑的国家蔬菜种质资源安全保护体系已基本形成。
1.1.2 蔬菜种质资源的安全保存技术研究①蔬菜种子超低含水量保存技术研究。
通过超干燥方法将13种主要蔬菜作物种子的含水量降至5%以下,分别贮存在-18℃、4℃、常温和40℃4个温度条件下。
贮存3a后,不经过任何老化处理,检测处理后的超低含水量种子的发芽率、发芽势、出苗率、生长量等指标。
结果显示:-18℃、4℃、常温下贮存3a的各作物超干种子的生活力均无显着变化,40℃贮存的大部分超干种子的生活力有不同程度的下降,如辣椒种子完全丧失了生活力。
但韭菜种子在40℃下贮存,其生活力不但没有下降,反而有所升高,可能是热刺激造成的结果。
说明超干燥常温短期(至少3a)贮存作为一种蔬菜种质资源节能保存方法是可行的。
不同蔬菜作物常温下贮存,其最佳含水量水平不同,如大白菜(87-3)的最佳含水量在2%-3%,黄瓜(中农5号)则在3.5%左右。
②无性繁殖蔬菜种质资源保存技术研究。
无性繁殖蔬菜种质资源安全保存的技术难度大。
“十五”期间研究了大蒜、生姜、百合种质资源的离体快繁技术,并在微型百合和微型生姜的繁殖技术上取得了一定的突破。
研究了大蒜、百合和生姜种质的离体低温保存技术。
在2℃低温下,不经过继代,大蒜组培苗保存18个月,百合组培苗保存20个月,存活率仍可保持在100%。
在20℃条件下,生姜组培苗可保存6个月不继代。
探讨了大蒜和百合种质资源的超低温保存技术,并获得了成功。
在大蒜的超低温保存中,一定长度的茎尖在0.7mol·L-1蔗糖的MS培养基上预培养5-7 d,室温下60%PVS2预处理60min,再用PVS2在0℃下处理30min,无论是冻存2d还是30d,成活率均达到100%。
解冻后的茎尖已成功地再生成株,且未发生遗传变异。
百合茎尖在0.5 mol·L-1蔗糖的MS培养基上预培养1—2d,0℃下用100%PVS2脱水处理20min,投入液氮保存。
48 h后取出,先在40℃水浴中化冻2 min,再在25℃水浴中化冻10min,经恢复培养,存活率最高可达到52.6%。
初步建成的上述几种无性繁殖蔬菜种质资源离体保存技术体系已经用于实践,为无性繁殖蔬菜种质资源的安全保存奠定了基础。
1.2 蔬菜种质资源的繁殖、更新技术体系的建立与应用1.2.1 蔬菜种质资源的繁殖、更新技术研究种质资源的更新是世界各国种质资源库(圃)不得不面对且又具挑战性的一项任务。
保持更新种质的遗传稳定性和遗传完整性的难度在于对特性各异的作物的适宜更新群体的确定、隔离措施和授粉方式的采纳、采种技术的优化等。
①更新群体的选择。
对菜薹种质内不同大小群体的遗传多样性鉴定和比较,认为大于30株的群体能反映其种质的遗传特征。
为保证更新过程中群体内各单株之间能随机交配,确保更新后种质的遗传完整性,认为更新群体以60株左右为宜。
②十字花科蔬菜的更新方法研究。
以60株为适宜的繁种群体进行3种不同目数的防虫网(20目、40目、60目)、3种授粉方式(不授粉、人工授粉、熊蜂授粉和敞开授粉)的田间试验。
结果表明,采用40目防虫网隔离、熊蜂授粉对十字花科蔬菜种质进行更新,不仅能提高种子产量和质量,而且能保证后代的表型纯度和遗传多样性,是较适宜的更新方法。
③菜豆采种技术研究。
以栽培密度、施氮量、施磷量、施钾量4个因子为研究对象,建立了以菜豆种子产量为目标函数的数学模型。
单因子对菜豆种子产量的影响均符合二次曲线关系,栽培密度、氮和钾对产量有极显著影响,而磷对产量影响相对较小,各因子对菜豆种子产量作用大小顺序为:栽培密度>氮>钾>磷。
栽培密度与氮、磷和钾的交互作用相对较大。
经计算机模拟分析,确定了每公顷菜豆种子产量2805.0kg以上的栽培因子优化组合方案:密度19.5万-21.3万株;氮:292.7-324.1 kg;磷:93.9-144.0kg,钾:93.9-144.0kg。
1.2.2 蔬菜种质资源更新制定了24种蔬菜的更新技术规程。
繁殖更新种质11608份。
完成了3万多个样品的种子活力检测,更新合格种质10 365份。
在更新过程中,对混杂严重的种质进行了去杂或单株采收分类处理;对每份种质的主要植物学和农业生物学性状进行了观测和核准,采集了每份更新种质的图片数据。
建立了更新数据库。
1.3 蔬菜种质资源的抗逆性、抗病虫性鉴定和品质评价总计对18种蔬菜45 204份次种质资源进行了抗逆、抗病、抗虫鉴定和品质分析,获得了2596份优异种质,占鉴定总数的5.74%。
其中,抗病虫鉴定涉及14种蔬菜共33种病虫害,鉴定种质25 218份次,筛选出抗病虫种质1 981份。
对10种蔬菜17 730份种质进行品质分析,获得了402份优质种质,占鉴定总数的2.3%。
对4种蔬菜1 836份种质共6项抗逆性进行了鉴定,筛选出抗逆种质194份,占鉴定总数的10.6%。
上述抗逆、抗病、抗虫、优质种质的获得,为优异基因的挖掘和种质资源的创新利用奠定了基础。
1.4 种质资源的遗传多样性鉴定与核心种质研究1.4.1 萝卜种质资源的遗传多样性鉴定和分类研究对来源于不同国家和地区的有代表性的56份萝卜种质资源的遗传多样性进行了RAPD和AFLP鉴定。
种质RAPD位点的平均期望杂合度为0.289,系统聚类分析将供试材料分为2大类、9组,主坐标分析将其分为3大类、4组。
所有AFLP位点的平均期望杂合度为0.362,显示出丰富的遗传多样性。
系统聚类分析将供试材料分为9组,主坐标分析将其分为7组。
两种鉴定方法的结果基本一致,地理分布远的种质归于不同的类群;形态相近的种质在分子分类上也较近。
两种分类方法结果也较一致。
但主坐标分析能提供更丰富的信息,能更为直观和清楚地反映群体之间的关系。
1.4.2 胡萝卜种质资源的遗传多样性鉴定与核心神质研究通过对340份胡萝卜地方品种的4个数量性状和9个质量性状的评价,通过聚类分组,分别按10%、15%和20%的比例初步构建了胡萝卜3种核心种质。
通过对3种核心样品的13个性状的基本参数与总体资源比较,结果表明,尽管3种核心样品的β-胡萝卜素、干物质及VC含量的平均值均与总体资源存在显着差异,但核心样品的4个数量性状与总体资源符合度(表型保留比例)比较好;核心样品的9个质量性状表现型频率与总体无显着差异,符合度均达到了100%。
但随着取样比例的减少,核心样品的地域分布迅速减少,10%的核心样品分布省、市比总体资源减少了8个,而且其资源主要来源省、市所占比例由原来的50%降到了35%。
综合比较认为,15%-20%可作为小规模胡萝卜资源构建核心样品的适宜比例。
1.4.3 黄瓜种质资源的遗传多样性鉴定和核心种质研究利用90份代表性黄瓜种质的RAPD数据探讨了黄瓜核心种质的构建方法,初步认为25%是构建黄瓜核心种质较为理想的取样比例,最大遗传距离法是利用RAPD数据构建黄瓜核心种质较为合适的方法。
进一步的验证表明,按上述方法构建的核心种质能较好地代表初始群体,同时也不能忽视保留种质的作用。
采用形态、RAPD和AFLP标记对不同来源和特性的黄瓜种质的遗传多样性进行了系统评价和分类研究。
从形态和分子方面均证明中国黄瓜种质资源具有丰富的遗传多样性,北方地区黄瓜遗传多样性的演化和分布除受自然因素的影响外,受人文因素的影响较之南方更大。
西双版纳黄瓜(Cucumis sativus var.xishuangbannesis Qi et Yuan)与其它野生和栽培种质的距离较远,群体内遗传多样性较低,说明它是一类处在演化的较初级阶段的特殊群体。
印度野生黄瓜[C.sativus var.harclwickii(R.)Alef.]亦远离栽培种质,具有许多栽培种质没有的特性和基因位点。
这两类黄瓜种质在分类和育种材料遗传背景的拓展上均有重要的地位和价值。
外来栽培种质虽然遗传背景较窄,但是也有一些中国栽培种质没有的特性或基因,所以有必要加强黄瓜种质资源的收集和评价,进一步拓宽中国黄瓜种质资源基因库。
1.5 抗逆和抗病相关基因的挖掘1.5.1 小白菜耐盐基因的差异表达研究对不同盐浓度诱导和盐诱导不同时间耐盐相关基因差异表达的研究,初步明确了耐盐相关基因的表达程序和特点,认为1.6%的NaCl 诱导48h比较适合小白菜耐盐相关基因的差异表达分析。
对耐盐性不同的2份小白菜种质经1.6%的NaCl诱导48h后的mRNA差异显示分析,78对引物组合在2份种质中产生了101条与盐诱导相关的差异带。
经反复PCR及Northern杂交鉴定出13条表达量高、易回收的盐诱导差异片段。