作物基因聚合分子育种
分子标记辅助育种技术
分子标记辅助育种技术分子标记辅助育种技术第一节分子标记的类型和作用原理遗传标记是指可以明确反映遗传多态性的生物特征。
在经典遗传学中，遗传多态性是指等位基因的变异。
在现代遗传学中，遗传多态性是指基因组中任何座位上的相对差异。
在遗传学研究中，遗传标记主要应用于连锁分析、基因定位、遗传作图及基因转移等。
在作物育种中，通常将与育种目标性状紧密连锁的遗传标记用来对目标性状进行追踪选择。
在现代分子育种研究中，遗传标记主要用来进行基因定位和辅助选择。
1、形态标记形态标记是指那些能够明确显示遗传多态性的外观性状。
如、株高、穗型、粒色等的相对差异。
形态标记数量少，可鉴别标记基因有限，难以建立饱和的遗传图谱。
有些形态标记受环境的影响，使之在育种的应用中受到限制。
2、细胞学标记细胞学标记是指能够明确显示遗传多态性的细胞学特征。
如染色体的结构特征和数量特征。
核型：染色体的长度、着丝粒位置、随体有无。
可以反映染色体的缺失、重复、倒位、易位。
染色体结构特征带型：染色体经特殊染色显带后，带的颜色深浅、宽窄和位置顺序,可以反映染色体上常染色质和异染色质的分布差异。
染色体数量特征—是指细胞中染色体数目的多少。
染色体数量上的遗传多态性包括整倍体和非整倍体变异。
细胞学标记优点：克服了形态标记易受环境影响的缺点。
缺点：（1）培养这种标记材料需花费大量的人力物力；（2）有些物种对对染色体结构和数目变异的耐受性差，难以获得相应的标记材料；（3）这种标记常常伴有对生物有害的表型效应；（4）观察鉴定比较困难。
3、蛋白质标记用作遗传标记的蛋白质分为酶蛋白质和非酶蛋白质两种。
非酶蛋白质：用种子储藏蛋白质经一维或二维聚丙烯酰胺凝胶电泳，根据显示的蛋白质谱带或点，确定其分子结构和组成的差异。
酶蛋白质：利用非变性淀粉凝胶或聚丙烯酰胺凝胶电泳及特异性染色检测，根据电泳谱带的不同来显示酶蛋白在遗传上的多态性。
蛋白质标记的不足之处：（1）每一种同工酶标记都需特殊的显色方法和技术；（2）某些酶的活性具有发育和组织特异性；（3）标记的数量有限。
作物育种学总论第十四章分子标记辅助选择育种
PCR-based markers
PCR: polymerase chain reaction（多聚酶链式反应）
amplification of tracts of DNA defined by border sequences that hybridize to selected DNA polymerase primers
How to use a genetic marker for marker-assisted selection
Weaver Carrier Sire
M1
M2
W
+
M1
M3 M2
M3
W
++
+
W=Weaver +=Normal
目标基因的标记筛选（gene tagging）是 进行分子标记辅助选择（MAS）育种的基 础。用于MAS育种的分子标记须具备三个 条件：
生化标记
主要包括同工酶和等位酶标记。同工酶是：指结构 不同、功能相似的酶，也即具有同一底物专一性的 不同分子形式的酶。属于一个以上基因座位编码的 酶的不同形式；而等位酶是指由一个基因座位的不 同等位基因编码的酶的不同分子形式。分析方法是 从植物组织的蛋白粗提物中通过电泳和组织化学染 色法将酶的多种形式转变成肉眼可辩的酶谱带型。
供体
M
R
受体
m
r
M
m
R
r
RR Rr rr
(1-r)2 2r(1-r) r2
目标基因与DNA标记间的遗传距离位p
亲本中DNA标记的带型
M—抗性标记 R—抗性基因 m—感病标记 r—感病基因
F1杂种中DNA标记的带型
在F2分离群体中分子标记类型 即MM,Mm,mm
作物分子育种
一、作物分子育种作物育种基本任务：1.在研究和掌握作物形状遗传变异规律的基础上，发掘研究和利用作物种植资源；2.选育优良品种或杂种以及新作物；3.繁殖生产用种。
作物分子育种：即在经典遗传学和分子生物学等理论指导下，将现代生物技术手段整合于传统育种方法中，实现表现型和基因型选择的有机结合，培育优良新品种。
分子标记育种：又称为分子标记辅助选择，是利用与目标基因紧密连锁的分子标记，在杂交后代中准确鉴别不同个体基因型，从而进行辅助选择育种。
特点：能有效结合基因型与表现型鉴定，显著提高选择的准确性。
转基因育种：利用基因重组DNA技术，将功能明确的基因通过遗传转化手段导入受体品种的基因组，并使其表达期望形状的育种方法。
特点：能打破基因不同物种交流障碍，克服传统育种的困难问题。
分子设计育种（刚起步）：目的——通过各种技术的集成与整合，在育种家的田间试验之前，对育种程序中的各种因素进行模拟、筛选和优化，确立目标基因型，提出最佳亲本选配和后代选择策略，提高育种试验可见性。
我国作物分子育种中存在的问题：1.基因资源挖掘力度有待加强；2.实用分子标记和具重要育种价值的基因十分贫乏；3.作物分子育种技术尚待突破；4.通过分子育种培育的突破性品种不多，产业化程度不高；5.作物分子育种的组织体系和实施机制需要创新。
作物分子育种意义：1.发展作物分子育种是保障国家安全的重大需求；2.全面实现作物分子育种相关技术突破；3.加速作物分子育种研发和产业化。
常规育种和分子育种比较：1.常规育种表现型选择时，会受时空因素影响，而分子育种不会；2.常规育种来源广，育种亲本贫乏；分子育种基因来源广，基因资源丰富。
3.常规育种基因局限于种内，少数局限于亚种间；分子育种基因交流不受物种限制。
4.常规育种目标性状有不明确性；分子育种目的基因功能已知，目标性状明确。
5.最明显特征：常规育种选择时间长；分子育种选择时间短，可调控基因及其产物的功能、表达。
作物育种学复习资料
1、名词解释：雄性不育性：植株的雌蕊正常而花粉败育，不产生有功能的雄配子的特性。
自交不亲和性：指具有完全花并可形成正常雌雄配子，但是缺乏自花授粉结实能力的一种自交不育性。
自花授粉：同一朵花的花粉传到同一朵花的雌蕊柱头上，或同株的花粉传播到同株的雌蕊柱头上，都称为自花授粉。
自花授粉作物（自交作物）：通过自花授粉方式繁殖后代的作物。
天然异交率：作物不同品种间天然杂交的概率。
自交衰退：异花授粉作物自交后代的生活力衰退。
杂种优势：后代的生长势、生活力、抗逆性等方面增强和产量提高，成为杂种优势。
杂交种品种：在严格选择亲本和控制授粉条件下生产的各类杂交组合的F1 植株全体。
植物细胞工程：以植物细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖或人为的使细胞某些生物学特性按人类意愿生产某种物质的过程。
种质资源：具有特定种质或基因，可供育种及相关研究利用的各种生物类型。
有性繁殖：凡是雌雄配子结合，经过受精过程，最后形成种子繁衍后代的繁殖方式。
无性繁殖：不通过两性细胞受精的过程而繁殖后代的方式。
作物起源中心：野生植物最先被人类栽培利用或产生大量栽培变异类型的比较独立的农业地里中心。
杂交育种：不同品种间杂交获得杂种，继而在杂种后代进行选择以育成符合生产要求的新品种。
远缘杂交：植物分类学上不同种、属或亲缘关系更远的植物类型间进行的杂交。
作物的育种目标：在一定的自然、栽培和经济条件下，对计划选育的作物新品种在生物学和经济学性状上的具体要求。
育种目标是动态、相对稳定的。
引种：泛指从外地或外国引进新植物、新作物、新品种、品系以及供研究用的各种遗传资源材料。
诱变育种：利用理化因素诱发变异，再通过选择而培育新品种的育种方法。
自交系：经过多年、多代连续的人工强制自交和单株选择所形成的基因型纯和的、性状整齐一致的自交后代。
配合力：一个亲本与其他若干个亲本杂交后杂种F1 的生产力或某个数量性状指标的大小。
一般配合力：某一纯系品种与若干纯系品种杂交后，其杂种一代在某个数量性状上的平均表现。
作物QTL分析的原理与方法
作物QTL定位方法与技术作物QTL定位的方法主要有传统连锁分析、基因芯片 技术和深度学习等。连锁分析通过群体遗传学手段，鉴定两个或多个基因位点 间的连锁关系，进而确定控制性状的QTL。基因芯片技术利用基因组wide的标 记分布，对大量基因位点进行同时检测，高效地定位QTL。深度学习则利用神 经网络等算法，自动化学习和识别数据中的特征，实现对QTL的精准定位。
四、自然群体
自然群体是指在没有人为干预下自然形成的群体，如野生种、地方品种、自然 变异群体等。这些群体通常具有丰富的遗传变异和复杂的遗传结构，对于研究 作物的适应性、抗逆性和产量等性状的遗传基础非常有用。此外，自然群体还 可以用于发现和克隆稀有或特殊的QTL。
五、基于基因组的作图群体
随着基因组学技术的发展，基于基因组的作图群体越来越受到重视。这种群体 可以通过重测序技术获得大量的SNP（单核苷酸多态性）标记，并利用这些标 记构建高密度的遗传图谱。这种图谱可以用于精细定位和克隆QTL，以及研究 基因组中的结构变异和非编码区基因组。
2、QTL分析的具体步骤
（1）数据采集：收集作物的基因型和表型数据。基因型数据可以通过高通量 测序技术获得，而表型数据则可以通过田间试验和室内分析等方法获得。
（2）作图：利用作图软件将基因型和表型数据组装成图，以展示它们之间的 关系。常用的作图软件包括QTL Cartographer、QTL IciMapping等。
原理
1、QTL的概念及定义
QTL是指作物基因组中控制数量性状的基因座位，它们可以通过影响表型变异 来影响作物的农艺性状。QTL通常分为两类：主效QTL和微效QTL。主效QTL是 指对表型变异起主要作用的QTL，而微效QTL则是指对表型变异起较小作用的 QTL。
分子标记辅助育种技术
分子标记辅助育种技术分子标记辅助育种技术是在水稻、小麦、玉米、大豆、油菜等重要作物上，通过利用与目标性状紧密连锁的DNA分子标记对目标性状进行间接选择，以在早代就能够对目标基因的转移进行准确、稳定的选择，而且克服隐性基因再度利用时识别的困难，从而加速育种进程，提高育种效率，选育抗病、优质、高产的品种。
（一）发展回顾我国的农作物分子标记辅助育种的研究始于90年代初，在过去的近十年时间里，取得了重要的研究进展：1.构建了水稻等作物的染色体遗传图谱；2.构建了水稻染色体物理图谱；3.利用分子标记对我国作物种质资源遗传多样性进行了初步的研究；4.对一些重要的农艺性状进行了定位、作图与标记，相应的基因克隆已在进行。
在基因组计划开展以来的短短的几年时间内，主要农作物的遗传连锁图的绘制均已完成。
1996年我国用RFLP标记对水稻进行作图，构建了水稻12条染色体的完整连锁图。
此后，又构成了有612个标记的水稻遗传连锁图，较好地满足水稻遗传育种工作的需要。
除水稻之外，还绘制了谷子的RFLP连锁图。
构建了大豆分子标记遗传框架图、小麦野生近缘植物小伞山羊草的连锁图以及小麦的第1、第5、第6染色体部分同源群RFLP连锁图等。
1997年，利用广陆矮4号水稻品种构建的BAC文库，建立了631个长度不同的跨叠群。
用水稻遗传图谱上的RFLP标记及STS标记确定了631个跨叠群在水稻12条染色体上的位置，绘制出了水稻的染色体物理图。
该物理图长为352284Kb，覆盖了水稻基因组的92%。
我国近年来对作物的重要性状，如育性基因、抗性基因及产量性状基因的作图与标记方面开展了大量研究工作。
在育性方面，找到了与光敏核不育水稻的光敏不育基因位点连锁的RFLP标记。
定位了水稻不育系5460F的育性隐性单基因tms1，并找到与之紧密连锁（1.2cM）的RFLP标记。
定位水稻野败不育系恢复基因的两个主效基因Rfi3和Rfi4，初步确定了与其中Rfi3基因紧密连锁(2.7cM)的RFLP标记，并已转化为STS标记。
基因聚合选育抗赤霉病小麦新品系百农4299
作物学报ACTA AGRONOMICA SINICA 2022, 48(9): 2221 2227 / ISSN 0496-3490; CN 11-1809/S; CODEN TSHPA9E-mail:***************DOI: 10.3724/SP.J.1006.2022.11085基因聚合选育抗赤霉病小麦新品系百农4299张一铎1李国强1孔忠新1王玉泉2李小利2茹振钢2贾海燕1,*马正强11 南京农业大学作物基因组学与生物信息学中心 / 作物遗传与种质创新国家重点实验室, 江苏南京 210095;2 河南科技学院小麦中心, 河南新乡 453003摘要: 小麦赤霉病是一种严重危害小麦生产的真菌性病害, 其抗性由多基因控制, 抗性机制复杂。
type I (抗侵入)和type II (抗扩展)是小麦抵御赤霉病侵害的2种最主要抗性类型。
在抗赤霉病育种中兼顾2种抗性, 对于保证生产上抗性的稳定和持久有着重要意义。
在前期研究中, 作者所在课题组从小麦地方品种望水白中克隆了抗赤霉病扩展的主效QTL Fhb1, 精细定位了Fhb4和Fhb5, 获得了功能性/紧密连锁的分子标记。
本研究利用这些标记, 以小麦品系NMAS022作为供体亲本, 现代小麦品种百农4199作为受体亲本, 通过分子标记辅助回交育种方法选育成了聚合望水白Fhb1、Fhb4、Fhb5的小麦新品系百农4299。
与百农4199相比, 百农4299在2年的田间试验中type I抗性至少增加了73%~74%, type II抗性至少增加了83%~88% (以病小穗数计), 并且产量潜力也得到了提高。
上述结果证明了通过分子标记辅助选择聚合不同类型抗赤霉病QTL以提高小麦赤霉病抗性的可行性。
抗赤霉病小麦品系百农4299有望成为一个新的抗赤霉病小麦品种。
关键词:小麦; 赤霉病; 抗病基因聚合; MAS; 百农4299Breeding of FHB-resistant wheat line Bainong 4299 by gene pyramidingZHANG Yi-Duo1, LI Guo-Qiang1, KONG Zhong-Xin1, WANG Yu-Quan2, LI Xiao-Li2, RU Zhen-Gang2, JIAHai-Yan1,*, and MA Zheng-Qiang11 Crop Genomics and Bioinformatics Center, State Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement, Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095, Jiangsu, China; 2 Center of Wheat Research, Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang 450003, Henan, ChinaAbstract: Fusarium head blight(FHB) is a devastating fungal disease in wheat production. Wheat FHB resistance is controlled bymultiple genes and has complicated resistance mechanisms. Type I (resistance to invasion) and type II (resistance to expansion)are two main resistance types of wheat against FHB. Combining both types of FHB resistance in breeding is vitally important forthe resistance durability and stability of cultivars. In fine mapping and cloning of type I resistance QTL Fhb4 and Fhb5 and type IIresistance QTL Fhb1 in wheat landrace Wangshuibai, functional/tightly-linked molecular markers for them had been obtained. Inthis study, a new wheat line named Bainong 4299 was bred after introduction of these QTL from NMAS022 with the help of thesemarkers and using modern wheat variety Bainong 4199 as the recipient parent. Compared with Bainong 4199, Bainong 4299 in-creased type I resistance by at least 73% to 74% and type II resistance by 83% to 88% increase (in terms of the number of dis-eased spikelets per spike) in two field trials. Moreover, its yield potential had moderate elevation. In conclusion, this study pro-vided another successful illustration of marker-assisted selection and pyramiding of FHB QTL in improving wheat FHB resistance.Bainong 4299 had the potential to become a new FHB resistance cultivar.Keywords: wheat; Fusarium head blight; pyramiding of resistance genes; MAS; Bainong 4299本研究由国家重点研发计划项目(2016YFD0101802), 国家自然科学基金项目(31930081, 30430440)和现代作物生产(省部共建)协同创新中心资助。
传统与现代植物育种方法的优缺点,分子育种的进展马云海
传统与现代植物育种方法的优缺点，分子育种的进展生物工程系马云海学号：8201203077摘要: 植物育种是一门很复杂的技术，针对不同的植物应采用不同的育种方式，要对各种育种方式进行比较，选择简易、可操作的方式。
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,本文在比较传统育种和现代育种的优缺点, 由于传统育种工作依赖于育种家的经验和机遇, 往往存在很大的盲目性和不可预测性, 而分子育种能显著提高育种效率, 为保障我国粮食安全、生态安全提供更强有力的技术支撑。
关键词: 植物育种; 传统植物育种;; 分子育种;增加作物单产对于社会稳定与可持续发展具有重要的战略意义。
良种是一种最为经济有效的增产因素，而良种的获得与作物育种方法的不断改进密不可分。
随着人类文明的不断进步，作物育种经历了一个漫长的发展过程，从最初的系统选育，到后来的杂交育种、杂交优势育种、诱变育种、分子标记辅助育种、转基因育种等。
从20世纪60年代起，我国进入了现代多样化育种阶段，方法的创新呈现出快速发展态势，现在基本形成了以杂交育种方法为主，多种育种方法并存的局面。
近些年来，生物技术广泛应用于作物育种当中，展示了其特有的作用和前景，如分子标记辅助育种和转基因育种，但是这些技术或方法在育种中的应用还处于起步阶段，还有很多基础理论和具体应用技术需要解决。
以水稻为例，目前已拥有较完整全基因组数据、高密度分子标记和转化技术等，但仍然缺乏品质、产量、抗性等复杂性状综合改良的高效育种策略；目前采用的转化方法对外源基因在受体植物上的整合是随机的且单基因导入，在定点整合和多基因导入技术等方面有待进一步改进和提高。
同时，作物育种还存在育种周期长、公共平台和共享资源建设不够、遗传基础狭窄等一系列其他问题。
作物分子设计育种课件
对每个三交组合,2 种标记选择方案得到的 F8家系数相等(表1) 。从三交组合1 平均获得 716 个目标基因型F8 家系,三交组合2 平均获得 2318 个,三交组合3 平均获得1118 个(表1) 。但 从2 种标记选择方案需要测试的DNA 样品数和 每个中选的F8家系需要测试的DNA 样品数来 看,2 种标记选择方案有着巨大的差异。以三交 组合1 为例,利用标记选择方案1 需要测试3000 个DNA 样品,而利用标记选择方案2 需要测试 459 个DNA 样品;对标记选择方案1 来说,每个 中选的F8 家系需要测试的DNA样品数是395 , 对标记选择方案2 来说,这个数字只有60 。因此, 包含两个阶段标记选择的方案2 在基因聚合过 程中可以大大地降低实验室测定标记的花费。
1、重要农艺性状基因/QTL 高效发掘 构建作物的高代回交导入系群体, 并结合
定向选择,消除复杂的遗传背景对基因 /QTL 定位精度的不良影响,高效发掘种质 资源中重要农艺性状的基因/QTL 。
三、我国作物分子设计育种的研 究重点
2、建立核心种质和骨干亲本的遗传信息 链接
获取亲本携带的基因及其与环境互作的 信息预测不同亲本杂交后代在不同生态 环境下的表现提供信息支撑。
不同三交组合获得目标基因型的几率有显
著差异。三交组合2 的几率最高,达0181 % ,组合1 的几率最低,只有0125 %。因此 三交组合2 结合标记选择方案2 是最佳的 实现目标基因型的途径。
2、结合育种目标设计目标基因型
（1）QTL 在染ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ体上的位置 （2）遗传效应 （3） QTL 之间的互作 （4） QTL 与背景亲本和环境之间的互
作 （5）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。
分子标记技术在玉米育种中的应用
分子标记技术在玉米育种中的应用摘要分子标记技术是一种基因组学研究中常用的技术手段，近年来在玉米育种领域得到了广泛应用。
本文将介绍分子标记技术的基本概念和分类，并重点讨论其在玉米育种中的应用。
通过利用分子标记技术，可以加快玉米育种进程和提高育种效率，为玉米产业的发展提供了重要的支持和指导。
1. 引言玉米是世界上最重要的粮食作物之一，也是全球农业生产中最常见的作物之一。
为了满足不断增长的人口需求和提高粮食产量，玉米育种成为了一个重要的研究方向。
然而，传统的育种方法通常耗时且费力，因此需要一种高效、可靠的技术来加速玉米育种进程。
分子标记技术的出现为玉米育种带来了新的希望。
2. 分子标记技术的基本概念和分类2.1 基本概念分子标记技术是一种通过检测某一特定序列在基因组中的存在和变异来进行遗传多态性分析的方法。
它是基于DNA序列的变异性，利用特定的PCR（聚合酶链式反应）引物来扩增目标序列，并通过不同的检测方法来分析扩增片段的差异，从而实现对个体或群体的鉴定和分析。
2.2 分类分子标记技术可以根据检测方法和标记类型的不同进行分类。
主要的分类包括：•RFLP（限制性片段长度多态性）技术：通过限制性内切酶对DNA分子进行切割，生成不同长度的片段，并通过凝胶电泳等方法分析和鉴定这些片段。
•PCR（聚合酶链式反应）技术：通过特定的引物扩增目标序列，并通过扩增片段的长度差异来进行分析。
•SSR（简单序列重复）技术：通过检测基因组中特定的短重复序列来进行分析。
•SNP（单核苷酸多态性）技术：通过检测基因组中单个核苷酸的变异来进行分析。
3. 分子标记技术在玉米育种中的应用3.1 品种鉴定和纯度检测通过分子标记技术可以对玉米品种进行鉴定和纯度检测。
通过对玉米基因组中特定的DNA序列进行扩增和分析，在不同品种之间可以检测到明显的差异，从而实现品种鉴定和纯度检测。
这种方法比传统的鉴定和纯度检测方法更为快速和准确。
3.2 遗传图谱构建分子标记技术还可以用于构建玉米的遗传图谱。
分子标记聚合育种在作物新品种选育中的应用
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广 西 农 业科 学 ２ ０ ０ ６年 第 ３ ７卷 第 ４期
・３ ５ ・ ４
分子标记聚合育种在作物新 品种选 育中的应用
秦 钢 ， 李 杨 瑞ｈ ， 陈 彩 虹
（． 西 农 业 科 学 院 ， 南宁 ５ ０ ０ ； ２ 广 西 大 学 农 学院 ． 南 宁 ５ ０ ０ ） １广 ３０ ７ ． ３０ ５
摘要 ： 分子 标 记 的 应 用 途 径 主 要 包 括 分 子 遗 传 图 谱 的 构 建 和 基 因 定 位 、 传 多 样 性 与 种 质 鉴 定 、 子 标 记 辅 助 遗 分 选 择 育 种 等 ３个 方 面 。 子 标 记 在 基 因 聚合 育 种 中应 用 的可 行 性 已经 得 到 证 实 ， 在 水 稻 白 叶枯 病 抗 性 育 种 上 取 得 分 并 了 明显 的进 展 ， 有 可 能 将 与 产 量 、 质 或 抗 性 等 相 关 的 不 同 基 因 或 ＱＴＬ聚 合 到 一 个 品 种 之 中 ， 品种 在 多 个方 还 品 使
作物基因聚合分子育种
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｌｎｔＧｅ ｅｉ ｓ ｕ ｃ ｓ ｏ ｒ ａ ｆＰ ａ ｎ ｔｃ Ｒｅ ｏ ｒ ｅ
作 物基 因 军 罗 少波 李 颖 ， ， ， ， 王恒 明
化 基 因聚 合 分 子 育 种和 分 子 标 记 筛选 基 因 聚合 分 子 育种 。本 文 简 要 综 述 了 近 年 来 作 物 基 因聚 合 分 子 育 种 的 研 究进 展 ， 析 分 了遗传 转 化 基 因聚 合 分子 育 种 以及 分 子标 记 基 因聚 合 分 子 育种 技 术 的研 究 方 法及 基 因 聚合 分 子 育 种 存在 的 问题 。
（ Ｖｇ ｔｂｅＲ ｓａｃ ｎｔ ｕｅ Ｇ ａ ｇ ｏ ｇＡ ａ ｅ ｇｉｕｔｒ ｌ ｃｅ ｃｓ Ｇ ａ ｇｈ ｕ５ ４ ’ ｅ ｅａ ｌ ｅｅ ｒｈＩ ｓｔｔ， ｕ ｎ ｄ ｎ ｃ ｄ ｍｙｏ Ａ ｒ ｌ ａ ｉｎｅ ， ｕ ｎ ｚ ｏ ６ ０； ｉ ｆ ｃ ｕ Ｓ １ ０
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植物分子育种复习题(1)
名词解释1. 分子育种：利用DNA相关的理论和技术展开的育种工作包括转基因和分子标记辅助选择两方面2. 前景选择：用目标性状的连锁标记对目标基因的选择称为前景选择。
3. 背景选择：用基因组中均匀分布的标记对基因组中除了目标基因之外的其它部分（即遗传背景）的选择，称为背景选择4. 基因聚合：基因聚合（gene pyramiding）就是将分散在不同品种中的有用基因聚合到同一个基因组中5. 基因转移：基因转移（gene transfer）或基因渗入（gene transgression）是指将供体亲本（一般为地方品种、特异种质或育种中间材料等）中的有用基因（即目标基因）转移或渗入到受体亲本（一般为优良品种或杂交品种亲本）的遗传背景中，从而达到改良受体亲本个别性状的目的6. 转基因育种：作物转基因育种就是根据育种目标，从供体生物中分离目的基因，经DNA重组与遗传转化或直接运载进入受体作物，经过筛选获得稳定7. 基因定位：基因定位（Mapping of genes ）是指通过遗传作图的方法，确定基因与遗传标记之间的关系。
8. 遗传标记：遗传标记是指在遗传分析上用作标记的基因，也称为标记基因。
遗传标记在重组实验中多用于测定重组型和双亲型。
9. 遗传多态性：遗传多态性（genetic polymorphism）同一群体中两种或两种以上变异类型并存的现象，其中最少的一种类型也并非由于反复突变才得以维持，并且变异类型不包括连续性变异如人的高度等10. 遗传图：遗传图（genetic map），又称为连锁图(linkage map），是指基因或DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离11．遗传作图：是指应用遗传学技术构建能显示基因以及其他序列待征在基因组上位置的图，遗传图谱的构建即遗传作图(Genetic mapping) 。
它是利用遗传学的原理和方法，构建能反映基因组中遗传标记之间遗传关系的图谱。
或者是：制作遗传标记连锁图。
分子育种
分子育种是指把供体植物带目的性状的遗传信息分离提取出来，导入待改良受体细胞中（受精卵、种胚细胞等，使它整合、父子、表达和遗传，并根据人们的农业生产需要选育出带有目的性状的优良个体，培育出具有农业经济价值的新品种。
设计育种的核心是建立以分子设计为核心的育种理论和技术体系，通过各种技术的集成与整合，对生物体从基因到整体、从分子到系统进行不同层次设计和操作，在实验室对育种程序各种因素进行筛选和优化，通过在室内电脑模拟，在田间实现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育种的转化，以大幅度提高育种效率。
广义的分子标记是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质。
狭义分子标记是指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特异性DNA片段。
启动子：RNA聚合酶识别并与之结合，从而起始转录的一段特异DNA序列。
终止子：位于基因的编码区序列之外(一般在下游)的一段标志着转录停止的RNA聚合酶识别位点内含子是基因内的间隔序列，不出现在成熟的RNA分子中，在转录后通过加工被切除。
基因工程也叫基因操作、遗传工程或重组体DNA技术。
它是一项将生物的某个基因通过基因载体运送到另一种生物的活细胞中，并使之无性繁殖（克隆）和行使正常功能（表达），从而创造生物新品种或新物种的遗传技术。
限制性内切酶是一类能够识别双链DNA分子中某种特定的核苷酸序列，并能精确特异地切割双链DNA 分子的核酸内切酶。
愈伤组织：经细胞与组织培养产生的可传代的未分化的细胞团。
脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞，经离体培养产生愈伤组织的过程。
再分化：指脱分化的分生细胞重新恢复分化能力，沿着正常的发育途径形成具有特定结构和功能的细胞的过程。
种质：也称遗传质，是亲代传给子代的遗传物质，是控制生物体本身遗传和变异的内在载体。
携带遗传物质载体包括动植物个体。
具有遗传全能型的器官。
细胞；染色体；控制生物遗传性状基因。
种质库：指以种为单位的群体内的全部遗传物质，它有许多个体的不同基因所组成。
作物基因聚合分子育种
植物遗传资源学报2010，11（3）：364-368J o ur na l o f P l a nt G e ne t i c R e s o ur c e s作物基因聚合分子育种徐小万1，雷建军2，罗少波1，李 颖1，王恒明1（1广东省农业科学院蔬菜研究所，广州510640；2华南农业大学园艺学院，广州510642）摘要：基因聚合分子育种与常规育种技术相结合已成为今后作物育种的主流方向。
基因聚合分子育种主要包括遗传转化基因聚合分子育种和分子标记筛选基因聚合分子育种。
本文简要综述了近年来作物基因聚合分子育种的研究进展，分析了遗传转化基因聚合分子育种以及分子标记基因聚合分子育种技术的研究方法及基因聚合分子育种存在的问题。
关键词：作物；基因聚合分子育种；分子标记；遗传转化C r opG e n e P yr am i d i n g Mol e c u l ar B r e e d i n gX UX i a o -w a n 1，L E I J i a n-j un 2，L U OSha o -bo 1，L I Y i ng 1，W A N GH e ng -m i ng1（1V e ge t ab l e R e s e ar c h I ns t i t ut e ，G uangdo ng A c ade m y o f A gr i c ul t ur al Sc i e nc e s ，G uangz ho u 510640；2H o r t i c ul t ur al C o l l e ge ，So ut h C hi na A gr i c ul t ur al U ni v e r s i t y ，G uangz ho u 510642）A b s t r ac t ：：M o s t a g r o no m i c c ha r a t e r i s t i c s a nd c o m pl e x bi o s y nt he t i c pa t hw a y s a r e de t e r m i ne d by t he c o o r di na -t i o n o f m ul t i pl eg e nee x pr e s s i o n ，a nd g e nepy r a m i di ngm o l e c ul a r br e e di ngc o m bi ne d w i t h c o nv e nt i o na l br e e di ng t e c hni que s ha v e be c o m e t he m a i n m e a ns f o r t he c r o p br e e di ng .G e ne py r a m i di ng m o l e c ul a r br e e di ng i nc l ude s g e ne t -i c t r a ns f o r m a t i o n m o l e c ul a r br e e di ng a nd m a r ke r -a s s i s t e d s e l e c t i o n m o l e c ul a r br e e di ng .G e ne t i c t r a ns f o r m a t i o n m o -l e c ul a r br e e di ng ，m a r ke r -a s s i s t e d s e l e c t i o n m o l e c ul a r br e e di ngi n c r o ps w e r er e v i e w e d i n r e c e nt l yy e a r s .T her e -s e a r c h m e t ho ds ，t he c o unt e r m e a s ur e s o n t he e x i s t i ng pr o bl e m s o f g e ne py r a m i di ng m o l e c ul a r br e e di ng w e r e di s c us s e d a nd t he pr o s pe c t s w e r e de s c r i be d a s w e l l i n t hi s pa pe r .K e y w or d s ：C r o ps ；G e ne py r a m i di ng m o l e c ul a r br e e di ng ；M o l e c ul a r m a r ke r s ；G e ne t i c t r a ns f o r m a t i o n收稿日期：2009-07-05 修回日期：2009-12-07基金项目：国家863计划（2008A A 10Z150-53）；广东省科技计划项目（2009B 060600004）；现代农业产业技术体系建设专项资金资助作者简介：徐小万，博士，助理研究员，从事辣椒育种与生物技术研究。
作物育种学资料总结
作物品种：人类在一定的生态条件和经济条件下，根据人类的需要所选育的某种作物的一定群体。
自然进化：由自然变异和自然选择演变发展的进化过程。
人工进化：是指由于人类发展生产的需要，人工创造变异并进行人工选择的进化，其中也包括有意识的利用自然变异和自然选择的作用。
自交不亲和性：指具有完全花并可形成正常雌、雄配子，但缺乏自花授粉结实能力的一种自交不育性。
雄性不育性：植株的雌蕊正常而花粉败育，不产生有功能的雄配子的特性称为雄性不育性。
自交系（ inbred line ）: 经过多年、多代连续的人工强制自交和单株选择所形成的基因型纯合的、性状整齐一致的自交后代，主要为异花授粉作物的杂交制种提供亲本。
杂交种品种：它是在严格选择亲本和控制授粉的条件下生产的各类杂交组合的F1植株群体，其基因型是高度杂合的，群体又具有不同程度的同质性，表现出很高的生产力。
群体品种：其基本特点是遗传基础比较复杂，群体内植株的基因型有一定程度的杂合性或异质性。
无性系品种：是由一个无性系或几个遗传上近似的无性系经过营养器官繁殖而成的。
种质资源：具有特定种质或基因, 可供育种及相关研究利用的各种生物类型。
育种目标：是指在一定的自然、栽培和经济条件下，对计划选育的新品种提出应具备的优良特征特性，也就是对育成品种在生物学和经济学性状上的具体要求。
广义引种：指从外地或外国引进新植物、新作物、新品种、品系以及为供研究用的各种遗传资源材料。
生产上的引种：指从外地引进作物新品种，通过适应性试验，直接在本地推广种植。
驯化：人类对植物适应新的地理环境能力的利用和改造。
杂交育种：利用不用基因型的品种或类型杂交，创造变异，并从中进行鉴定选择，培育成符合生产需求的新品种。
组合育种：是将分属于不同品种的，控制不同性状的优良基因随机结合后形成各种不同的基因组合，通过定向选择育成集双亲优势于一体的新品种。
其遗传机理主要是基因重组和互作。
超亲育种：是将双亲中控制同一性状的不同微效基因积累于一个杂种个体中，形成在该性状上超过亲本的类型。
聚合育种
分子标记辅助选育多抗番茄品系摘要本论文介绍了分子标记育种的研究近况本，实验利用复合杂交技术将含抗叶霉病（Cf-5）、枯萎病（I-1）、根结线虫（Mi-1）、番茄烟草花叶病毒（Tm-2）、番茄黄化曲叶病毒（Ty-2）、成熟抑制基因（rin）的亲本杂交，利用分子标记辅助选择和接种鉴定相结合的方法在杂交后代分离群体中选出具有四个抗性基因的植株，培育具有多抗性的亲本体系，为培育多抗性番茄优良品种做好基础工作。
关键词番茄；分子标记；抗病性；聚合育种番茄(Lycopersicon.esculentum Mill)是世界上重要的蔬菜作物之一，也是保护地内经济效益较高的蔬菜，它适应范围广，分布于世界各地，被列为全世界产量最高的30种农作物之一。
品种多，产量高，具有丰富的营养，富含多种维生素以及多种矿质元素。
此外，番茄中含有的番茄红素及胡萝卜素具有抗氧化功能，食用番茄可以预防衰老及癌症等，不仅作为果蔬食用，还可以作为重要的加工原料，有重要的经济价值。
但是由于连年重茬种植，病害严重，病害种类已多达40多种(杜永臣，1999)，成为限制其产量和品质的一个重要因素，且造成大面积减产。
因此如何提高番茄产量、改进品质、提高抗病性己成为番茄育种的重要课题。
1番茄主要病害及延熟突变研究概况番茄由于营养丰富，香味浓郁，适应性强，较易于栽培，产量高，用途广，因而在世界各地被广泛种植，成为各国的主要蔬菜作物之一。
但在生产的过程中，由于病虫害的危害，而造成大面积的减产，严重影响经济效益。
1.1番茄抗叶霉病育种研究进展国外很早就有关于抗叶霉病育种研究报道。
在加拿大、美国、荷兰、英国等温室番茄生产发展较早的国家，从20世纪30年代起就开始了番茄抗叶霉病育种的研究。
据加拿大的Langford报道，在20世纪30年代初期，几乎所有的温室番茄品种都经过了对叶霉病抗性筛选。
1942年美国的Cuba氏发表了第一个抗叶霉病品种Bay state。
欧美国家早期培育的品种有Stirling Castle、Leaf Mould Resister、V473、V121、STEP390、Vagabond等。
生物育种中优异基因的鉴定与特征分析
生物育种中优异基因的鉴定与特征分析在生物育种领域中，优异基因的鉴定和特征分析是非常重要的工作。
通过对优异基因的鉴定和特征分析，可以深入了解其对物种遗传和生理特性的影响，为育种工作提供重要的科学依据。
本文将从基因鉴定的方法、优异基因的特征分析以及应用案例三个方面介绍生物育种中优异基因的鉴定和特征分析。
一、基因鉴定方法1. 传统育种方法传统育种方法通常采用选择育种和杂交改良来获得更为优异的植物和动物品种。
在选择育种中，通过选择某些具有优异性状的个体进行繁殖，以期获得更多优异基因。
而在杂交改良中，通过将两个或多个品种之间的雄性和雌性生殖细胞结合来获得新品种，从而获得更多优异基因。
这些方法虽然简单易行，但缺乏精细的基因鉴定和特征分析，无法深入了解基因对物种遗传和生理特性的影响。
2. 分子生物学方法随着分子生物学技术的快速发展，越来越多的基因鉴定方法被开发出来。
其中最常用的方法是PCR（聚合酶链式反应）和DNA芯片技术。
通过PCR，可以直接扩增特定基因片段，从而了解某些基因变异的情况。
而DNA芯片技术则可以同时细致地检测数千、数百万个基因的表达水平，以便进一步了解基因的功能和特征。
二、优异基因的特征分析1. 基因型基因型是指个体的基因组成。
在优异基因的特征分析中，基因型是非常重要的一部分。
通常采用PCR等方法对某些特定基因片段进行扩增和分析，以获得个体的基因型信息。
基因型的鉴定可以用于检测基因变异的情况，以及研究基因对某些物种遗传和生理特性的影响。
2. 表型表型是指个体的外在性状。
在优异基因的特征分析中，表型是另一个非常重要的方面。
通过收集个体的各种生理、形态和行为数据，可以了解个体与其他个体之间的差异，以及这些差异与基因型的关系。
此外，表型还可以用于鉴定和评估不同品种的生产性能和商品价值。
3. 生化特性生化特性是指基因对生物分子的合成、降解和利用等过程的影响。
在优异基因的鉴定和特征分析中，生化特性通常是通过测量特定酶或代谢物的活性和浓度来进行评估。
分子育种题库
分子育种题库一、名词解释：1.分子育种2.植物育种3.分子标记辅助育种4.转基因育种5.基因组6.基因组学7.启动子8.终止子9.内含子10.外显子11.DNA的变性和复性12.转化体13.转化受体载体16.共整合载体系统17.双元载体系统18.Southern杂交19.Northern杂交20.Ti质粒21.报告基因22.标记基因23.T-DNA24.转基因植物安全性25.遗传标记26.同工酶27.分子标记28.RFLP29.RAPD30.SSR31.AFLP32.AP-PCR33.SCAR34.ISSR35.STS36.CAPS37.VNTR38.RGA39.遗传图谱40.物理图谱41.比较基因组学42.同线性43.共线性44.基因定位45.RIL46.NIL47.DH48.QTL49.近等基因系50.连锁累赘51.基因聚合（基因垒集）52.MAS53.BSA分析法54.RACE55.PFGE二、简答题：1.转基因育种包括哪些基本过程？与杂交育种比较，有何优越性？2.简述分子标记辅助育种的基本原理，在育种选择中，显示出哪些优点？3.简述提取细胞DNA的原理和主要过程。
4.试述植物转基因育种的主要步骤。
5.克隆植物基因的途径有多条，试举2-3例。
6.什么叫质粒?在分子育种的基因操作中起何作用？7.用于基因转化的Ti质粒必须具备那些条件？8.基因的转化途径有那些？9.获得转基因植物后，如何对转基因植物进行检测？10.转基因的遗传成分有那些？对受体植物有什么影响？11.转基因植物及其产品的安全性评价主要包括那些内容？12.在植物遗传育种研究中可被利用的遗传标记应具备那些条件？13.简述RFLP标记的原理和特点。
14. 简述RAPD标记的原理和特点。
15.简述SSR标记的原理和特点。
16.简述AFLP标记的原理和特点。
17.分子标记与形态标记、细胞学标记和生化标记相比，有那些优越性？18.分子标记的主要应用有那些。
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植物遗传资源学报2010，11（3）：364-
368J o ur na l o f P l a nt G e ne t i c R e s o ur c e s
作物基因聚合分子育种
徐小万1，雷建军2，罗少波1，李 颖1，王恒明1
（1广东省农业科学院蔬菜研究所，广州510640；2华南农业大学园艺学院，广州510642）
摘要：基因聚合分子育种与常规育种技术相结合已成为今后作物育种的主流方向。
基因聚合分子育种主要包括遗传转化基因聚合分子育种和分子标记筛选基因聚合分子育种。
本文简要综述了近年来作物基因聚合分子育种的研究进展，分析了遗传转化基因聚合分子育种以及分子标记基因聚合分子育种技术的研究方法及基因聚合分子育种存在的问题。
关键词：作物；基因聚合分子育种；分子标记；遗传转化C r opG e n e P yr am i d i n g Mol e c u l ar B r e e d i n g
X UX i a o -w a n 1，L E I J i a n-j un 2，L U OSha o -bo 1，L I Y i ng 1，W A N GH e ng -m i ng
1（1V e ge t ab l e R e s e ar c h I ns t i t ut e ，G uangdo ng A c ade m y o f A gr i c ul t ur al Sc i e nc e s ，G uangz ho u 510640；
2H o r t i c ul t ur al C o l l e ge ，So ut h C hi na A gr i c ul t ur al U ni v e r s i t y ，G uangz ho u 510642）
A b s t r ac t ：：M o s t a g r o no m i c c ha r a t e r i s t i c s a nd c o m pl e x bi o s y nt he t i c pa t hw a y s a r e de t e r m i ne d by t he c o o r di na -t i o n o f m ul t i pl eg e nee x pr e s s i o n ，a nd g e nepy r a m i di ngm o l e c ul a r br e e di ngc o m bi ne d w i t h c o nv e nt i o na l br e e di ng t e c hni que s ha v e be c o m e t he m a i n m e a ns f o r t he c r o p br e e di ng .G e ne py r a m i di ng m o l e c ul a r br e e di ng i nc l ude s g e ne t -i c t r a ns f o r m a t i o n m o l e c ul a r br e e di ng a nd m a r ke r -a s s i s t e d s e l e c t i o n m o l e c ul a r br e e di ng .G e ne t i c t r a ns f o r m a t i o n m o -l e c ul a r br e e di ng ，m a r ke r -a s s i s t e d s e l e c t i o n m o l e c ul a r br e e di ngi n c r o ps w e r er e v i e w e d i n r e c e nt l yy e a r s .T her e -s e a r c h m e t ho ds ，t he c o unt e r m e a s ur e s o n t he e x i s t i ng pr o bl e m s o f g e ne py r a m i di ng m o l e c ul a r br e e di ng w e r e di s c us s e d a nd t he pr o s pe c t s w e r e de s c r i be d a s w e l l i n t hi s pa pe r .
K e y w or d s ：C r o ps ；G e ne py r a m i di ng m o l e c ul a r br e e di ng ；M o l e c ul a r m a r ke r s ；G e ne t i c t r a ns f o r m a t i o n
收稿日期：2009-
07-05 修回日期：2009-12-07基金项目：国家863计划（2008A A 10Z
150-53）；广东省科技计划项目（2009B 060600004）；现代农业产业技术体系建设专项资金资助作者简介：徐小万，博士，助理研究员，从事辣椒育种与生物技术研究。
E -
m a i l ：x x w 7505@163.c o m 通讯作者：王恒明，E -m a i l ：w hm i ng 2006@21c n.c o m 自然界中植物的许多农艺性状和生理生化代谢都是由多基因调控。
长期以来，育种家通过回交、远缘杂交、物理化学诱变等手段培育高产、优质、多抗作物品种。
近年来，随着分子生物学的发展，研究者试图通过多基因聚合分子育种手段来达到上述目的。
简单地说基因聚合分子育种就是在常规育种的基础上通过分子生物学手段实现2个或2个以上基因整合到同一个体的育种方法。
到目前为止，植物基因聚合分子育种主要包括两个方面的内容：（1）遗传转化基因聚合分子育种方法。
该法结合常规育种技术，运用农杆菌介导法、植物D N A 病毒介导法、电激法、显微注射法、基因枪轰击法、花粉管通道法等基本的植物转化方法，采用不同策略将人工分离和修饰的2个或2个以上的基因导入受体植物，由于导入基因的表达，引起生物体的性状可遗传的修饰，从而培育具有特异目标性状的植物新品种。
（2）分子标记辅助选择基因聚合分子育种方法。
该法通过成对杂交、回交、添加杂交、合成杂交、多父本混合授粉杂交等技术，将有利基因聚合到同一个基因组，在后代中通过分子标记选择含有多个目标基因的单株，再从中选出优良株系，以实现有利基因的聚合[1-2]。
1遗传转化基因聚合分子育种
多数遗传转化研究都是将单一的外源基因转入受体植物。
可能有时单一基因表达强度不够或作用。