玉米育种技术研究进展
玉米栽培新技术的研究与展望
玉米栽培新技术的研究与展望1. 引言1.1 玉米栽培的重要性玉米是我国重要的粮食作物之一,具有重要的经济和社会影响。
玉米是广大人民群众的主粮之一,是农民种植的主要经济作物之一,也是畜牧业的重要饲料来源。
玉米种植面积广阔,产量稳定,适用性强,对缓解我国的粮食压力,保障国家粮食安全具有不可替代的作用。
玉米还是许多工业和生活领域的重要原料,如食品加工、饲料生产、生物质能源等。
玉米在我国的发展对农民的收入增加、农业的发展、乡村的振兴有着重要的推动作用。
加强玉米栽培技术的研究是当前农业生产中的重要课题,从而提高玉米产量,保障粮食安全,促进农业的可持续发展。
【玉米栽培的重要性】的提升对我国农业产业的发展及国家粮食安全具有重要意义。
1.2 玉米栽培技术的现状玉米是世界上最重要的粮食之一,被广泛种植用于人类和动物的食物。
玉米栽培技术的现状在不断发展和改进,以提高产量和品质,应对气候变化和病虫害等挑战。
目前,传统的玉米栽培技术主要包括种植密度、施肥、灌溉、病虫害防治等方面。
随着科技的发展和创新,新技术不断被引入玉米栽培中,以提高产量和减少对环境的影响。
传统的玉米栽培技术仍存在一些问题,如土壤质量下降、病虫害防控困难、产量不稳定等。
需要更加先进和可持续的技术来解决这些问题,提高玉米产量和质量,确保粮食安全。
在未来的发展中,玉米栽培技术将继续创新和改进,结合基因编辑技术、生物技术和信息技术等新兴技术,以应对不断变化的环境和市场需求。
通过不断探索和创新,玉米产量将得到提升,对农业生产也将有积极的影响。
2. 正文2.1 新技术介绍玉米是世界上最重要的粮食作物之一,因其在食品、饲料和工业方面的广泛应用而备受关注。
为了提高玉米的产量和质量,科研人员一直在探索和应用新的栽培技术。
本文将介绍一些最新的玉米栽培新技术,包括基因编辑技术、生物技术和信息技术。
基因编辑技术是一种通过修改植物基因来改善其性状的方法。
通过利用CRISPR/Cas9等工具,科研人员可以精确地编辑玉米基因,使其具有更高的抗病性、耐旱性和产量。
玉米单倍体育种技术应用研究进展
摘要与常规选育方式相比,玉米单倍体育种技术可以在很大程度上优化传统育种技术方法。
高效利用该技术,可以节省很多的时间和育种成本,获得明显的成效。
现阶段,玉米单倍体育种技术相对较多,应用的鉴定方式也比较多元化。
为保证玉米单倍体育种技术广泛应用和推广,应该结合现状,科学地研究和运用。
本文对玉米单倍体获取方法及其鉴定方法的研究进展进行了综述,并对玉米单倍体育种技术的应用进行了展望,以期为该技术的推广应用提供参考。
关键词玉米;单倍体育种技术;应用中图分类号S513.035文献标识码A 文章编号1007-5739(2022)12-0013-03DOI :10.3969/j.issn.1007-5739.2022.12.005开放科学(资源服务)标识码(OSID ):玉米单倍体育种技术应用研究进展邵泽广(郯城县农业农村局,山东郯城276100)玉米是较早发现和利用杂交优势的农作物之一。
玉米杂交种丰产性好,适应性强。
常规选育法和单倍体育种法是目前应用最为广泛的2种自交系选育方式[1]。
常规选育法在运用期间,需要花费相当长的时间进行育种,一般为4~6年,整体选择效率不高。
在应用单倍体育种技术的过程中,可以直接借助配子体,周期比较短,能被控制在2~3年,育成的纯系很稳定,应用和发展前景非常广阔。
1玉米单倍体获取方法1.1自然发生的单倍体所谓自然发生的单倍体,是指在玉米种植期间,因为其生殖发育过程中会出现异常的情况,最终可能会出现孤雌或孤雄生殖。
一般情况下,自然发生的单倍体出现概率非常小。
因为这种单倍体高度不育,所以无论是玉米植株,还是玉米组织器官等均较二倍体弱小。
因此,在自然界中,单倍体的数量并不多。
1.2孤雌生殖一般而言,在玉米单倍体获取阶段,诱导玉米孤雌生殖的方式相对较多。
在实际生殖期间,可以采取授粉方式,刺激未受精的卵细胞,让其生长和发育,最终引起孤雌生殖,从而获得单倍体。
同时,也可以使用紫外线对玉米花粉进行高效处理,处理完毕后为正常玉米植株实施授粉,使其可以形成单倍体胚。
玉米耐密育种技术研究进展
te a to ay e ef a i i t lc ig a d b e d n e ai t stl rn ih pa t g d n i n O o n r n h c — h u h ra l z d t e bl y o s e t n r e i g n w v rei oe a t o h g l i e st i u c u t a d t e me h n h s i f e n e t n n y r y
vn gt ru codn e rs oe cnut gc t a e ict nt tfrhi teac i l t gdni t i t e dgopacrigt ht oi m d ; od cn u i r i n f a o s e l n et h p i esya ga e r o e s i l v s dt i i e s o t ro r o g a n h n t
关键词 : 米; 密; 玉 耐 分子 标 记 ; 基 因 转
中图分类号 :53 文献标识码 : 文章编号 : 0 — 5 1 2 l )7— 03— 4 ¥1 A 1 1 88 (o 10 09 0 0 Re e r h v n e i Br e i g Te h l g fDe s — o e a tM a z s a c Ad a c n e d n c no o y o n e- t l r n ie
玉米栽培新技术的研究与展望
玉米栽培新技术的研究与展望玉米作为全球重要的粮食作物,除了在饮食方面发挥着重要的作用外,在工业和能源领域也具有广泛的应用。
为了满足不断增长的需求,保障粮食安全,提高产量和质量,玉米栽培技术的研究一直是农学界的热点。
随着科技的发展,越来越多的新技术被应用到玉米栽培中,促进了其可持续发展。
本文重点介绍了几种新技术的研究与展望。
1. 遗传改良技术遗传改良技术是受欢迎的提高农作物产量的一种方法之一。
通过选择有利的遗传特征并在品种间进行杂交,可以提高产量和耐受逆境的能力。
现代遗传改良技术包括基因编辑等创新技术,能够精确地修改目标基因,促进玉米产量和品质的改进。
2. 气象预测气象预测技术是预测未来气候变化和天气变化的一种技术。
气象预测技术可以帮助农民指导种植季节和防灾减损,从而减少损失和提高产量。
气象预测技术可以利用统计学算法、深度学习等方法来提高预测准确性,促进玉米的高产、质优。
3. 农业机器人农业机器人是一种搭载农作物识别和操作系统的机器人。
自动化技术越来越普及的今天,农业机器人也被广泛应用于玉米种植中。
农业机器人的应用可以自动化完成插秧、施肥、除草、收割等过程,从而避免人工操作带来的劳动力浪费和农药威胁。
随着农业机器人技术的不断进步,将对玉米生产产生起到重要的推动作用。
4. 全景图像技术全景图像技术是一种高分辨率成像技术,可用于获取农场内植被高度和生长状态,帮助农民评估植物的健康、病虫害发生与否,并根据植物的状态进行相应的处理。
全景图像技术为精准农业提供了更全面、更准确、更及时的数据,并提供了帮助农民向可持续农业的方向迈进的工具。
5. 水肥一体化技术水肥一体化技术是一种通过科学配置肥料和水,调节土壤水分和肥料的有效利用率的技术。
水肥一体化技术可以帮助降低浪费,减少资源的损失,同时提高对玉米生长的影响和控制。
随着水肥一体化技术的不断完善,将为农民提供更有效、更可靠和更可持续的农业模式。
总之,玉米的栽培是农业领域中一个重要的科研方向。
玉米单倍体育种技术的研究进展
基 因频率 是有 效 的 。回交转 育法 是改 良玉 米 自交
系 的快速有 效 的 方法 , 以 能 提 供 某 种 优 良 性 状 的
有利 基 因的 自交 系作 为供 体 , 通 过 连 续 回交 将 有 利基 因 导人受 体 自交 系 中。二环 系法是 目前育种 中 的常用 方法 , 具有 操作 简易 、 见效快 等优 点 。但
黑龙江农业科 学 2 0 1 4( 9 ): 1 5 0 ~1 5 3
H e i l o n g j i a n g A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s
凝
玉米 单 倍 体 育种 技 术 的研 究 进 展
张 强 ( 黑龙 江省 农业 科 学院 草业研 究所 , 黑龙 江 哈 尔滨 1 5 0 0 8 6 )
单倍 体诱 导 方法包 括 花药 培养 和小 孢子 培养 等 。 目前 , 在 玉 米 育种 实 践 中 主要 利 用单 倍 体诱
导 系杂 交人 工诱 导产 生单 倍体 。其 基本 过程 是 以 选 系用 的基 础材 料 为 母 本 , 以孤 雌 生 殖诱 导 系 为
父 本进 行杂 交 , 在 当 代 杂 交 果 穗 上 就 可 以 产 生 一
的方 法 Ⅲ 3 ‘ 是 单倍 体 育种 技术 的必 要基 础 。
1 玉 米 单 倍 体 育种 的研 究情 况
单倍 体 是 指 只具 有 配 子 染 色 体 的 个 体 或 细 胞 。单倍 体可 由雌 配 子或雄 配子 产 生 。高等植 物 中 自然 出现 的单倍 体 几乎 都是 由于 生殖 过程 不正 常产 生 的 , 如 孤 雌 生 殖 和 孤雄 生殖 等 。孤 雌 生 殖 是 自然 产生单 倍 体 的主 要方 式 , 它 是指 卵 细胞 未 经受 精 而发 育成 单倍体 的孢子体 。 单倍 体 可 自然 发 生 , 也 可 以通 过 诱 导 的方 式
玉米种子生产关键性技术的研究及发展趋势
玉米是我国最重要的粮食作物之一,玉米种子生产关键性技术对于玉米的种植产业具有重要影响。
作为吉林省玉米产区的代表地区,伊通满族自治县的玉米种子生产在技术发展和实践应用上具有一定的代表性。
根据相关数据统计,伊通县种子生产企业在种子质量监测中合格率达到90%以上,其中种子纯度、发芽率、活力等指标均达到标准要求。
伊通满族自治县还积极采取病虫害绿色防控措施,有效减少了病虫害对玉米种子生产的影响。
据当地农业部门数据显示,通过科学施药和选用抗病虫害品种,病虫害发生率较之前减少了15%以上,有效保障了玉米种子的生产质量。
此外,伊通满族自治县还充分利用包括大数据、物联网技术在内的现代信息技术手段,进行精准施肥、水肥一体化等技术的应用研究。
相关数据表明,在玉米种子生产中,种植面积相对减少了10%,而产量却增加了15%以上,有效提高了农业资源利用效率。
一、研究背景玉米是全球重要的粮食作物之一,广泛用于食品、饲料和工业原料等领域。
其种植面积广大,是农业经济的支柱之一。
玉米种子的质量直接决定着种植者的投入产出比,因此,种子质量的全面提升可以提高生产效益,良好的玉米种子生产也有利于资源的合理利用,减少农药和化肥的使用。
玉米种子生产是现代农业发展中至关重要的环节。
优质的玉米种子直接影响着农作物的产量、品质和抗病虫害能力。
研究玉米种子生产的关键性技术,有助于培育高产、抗逆强的新品种,提高玉米作物的产量和质量,进而增加农民的收入和粮食供应。
此外,玉米种子生产还对农业的可持续发展和粮食安全具有重要影响。
优质的种子使农作物更具耐候性和抗病虫能力,减少了农药使用和农业废弃物的排放,有助于环境保护与生态平衡的维护。
通过提高玉米种子的产量和质量,可以增加农业生产的韧性,应对气候变化对农作物生产的不利影响。
二、研究方法1、研究区域选择和样本收集选择合适的玉米种植区域和样本收集是确保研究代表性的关键。
在研究区域选择方面,考虑到本研究的主要目的是研究玉米种子生产关键性技术,伊通满族自治县则是该地区玉米种植的代表性地区,因此选择该县作为研究区域。
玉米新品种的育种研究
玉米新品种的育种研究育种是指通过选择和交配,培育出具有优良性状和表现良好的新品种。
玉米作为世界上最重要的粮食作物之一,其育种研究对于提高产量、改良品质和抗逆性具有重要意义。
本文将介绍玉米新品种的育种研究的背景、方法和进展。
1. 研究背景玉米是我国的主要粮食作物之一,对粮食安全具有重要意义。
然而,现有的玉米品种在产量、抗病性和适应性方面还存在一些不足之处。
因此,进行玉米新品种的育种研究,旨在提高玉米的产量和品质,提高抗逆性,满足人们对高产优质玉米的需求。
2. 育种方法玉米育种主要依靠选择和交配两种方法。
选择是通过挑选和保留具有优良性状的个体或种群,逐步提高群体的性状表现。
交配则是将具有不同有益性状的个体进行杂交,通过基因重组产生新的组合,引入新的基因,提高品种的遗传潜力。
3. 玉米新品种的特点通过育种研究,我们可以培育出具有以下特点的玉米新品种:3.1 高产性:通过选择和交配,我们可以提高玉米的单株产量和单位面积产量,实现高产目标。
3.2 抗病性:通过选择对病害具有抵抗能力的个体,引入抗病基因,提高玉米品种的抗病能力,减少病害对产量的影响。
3.3 适应性:通过选择对特定环境条件适应性强的个体,提高玉米品种的适应性,扩大种植范围。
3.4 优质性:通过选择和交配,在保持高产的同时,提高玉米的品质,如蛋白质含量、油脂含量等。
4. 玉米新品种的评价对于每一个新育成的玉米品种,需要进行全面的评价。
评价的内容包括产量、品质、抗病性、适应性等。
通过大面积的试种和比对,确定新品种的实际价值和应用前景。
5. 玉米新品种的应用前景玉米新品种的成功育成将为农业生产提供重要保障,满足人们对高产优质玉米的需求。
新品种的推广应用可以提高农民的收益,促进农村经济的发展。
此外,玉米新品种的抗病性和适应性的提高,还能够减少农药的使用,对环境保护也具有积极意义。
6. 玉米新品种的研究进展在近年来,我国玉米新品种的育种研究取得了许多重要进展。
玉米单倍体育种技术研究进展及展望
宁夏农林科技,基金项目:宁夏农林科学院自主研发项目(DWHZC-2017007)。
作者简介:佘奎军(1982-),男,宁夏平罗人,副研究员,硕士研究生,主要从事玉米遗传育种工作。
E-mail:通信作者:杨国虎(1970-),男,宁夏银川人,博士,研究员,主要从事玉米遗传育种工作。
E-mail:收稿日期:2020-04-26修回日期:2021-06-091单倍体的发现及单倍体诱导系的选育玉米单倍体育种技术研究进展及展望佘奎军1,刘艳妮2,程晋龙1,杨国虎11.宁夏农林科学院农作物研究所,宁夏银川750002;2.银川能源学院,宁夏永宁750105摘要:玉米是重要的粮食、饲料作物,以及医药、工业原料。
选育优质高产的玉米杂交种对保障粮食安全,推动畜牧业的发展和保障工业原料的持续供给具有非常重要的作用。
单倍体育种技术是利用诱导系诱导产生孤雌生殖单倍体,单倍体加倍后可以快速获得纯系。
利用该技术可加快玉米自交系选育进程,提高选育效率。
文章阐述了单倍体育种的关键技术,包括单倍体诱导系的选育、单倍体诱导的机理、影响单倍体诱导率的因素、单倍体的鉴定方法、单倍体加倍的条件,分析了单倍体育种技术存在的问题,展望了玉米单倍体育种技术应用前景。
关键词:玉米;单倍体育种技术;诱导系中图分类号:S513文献标识码:A文章编号:1002-204X (2021)10-0025-06doi:10.3969/j.issn.1002-204x.2021.10.007Research Progress in Double Haploid Breeding Technology of MaizeAbstract Key words 2562卷10期R njABPI2产生单倍体诱导的机制qhirBqhirMATRILINEL MATLZmPLA NOTLIKE DAD NLDZmPLA MATRILINEL MATL NOT LIKE DAD NLDqhirZmDMP ZmPLA ZmDMPZmDMP3单倍体的诱导率及其影响因素佘奎军,等玉米单倍体育种技术研究进展及展望264单倍体的鉴定方法R njR njR njR nj R njR njR nj6单倍体育种技术存在的问题及展望R njABPI5单倍体的二倍体化方法CRISPR CasgRNACRISPR Cas参考文献:[1]CHASE S S.Selection for parthenogenesis and monoploids[J].Agronomia,1952,44:263-267.[2]COE E H.A line of maize with high haploid frequency[J].The American Naturalist,1959,93:381-382.[3]KERMICLE J L.Androgenesis conditioned by a mutationin maize[J].Science,1969,166:1422-1424.[4]LASHERMES P,BECKERT M.Genetic control ofmaternal haploidy in maize(Zea mays L.)and selection of haploid inducing lines[J].Theoretical&Applied Genetics,1988,76:405-410.[5]CHALYK S T.Creating new haploid-inducing lines ofmaize[J].Maize Genet Coop Newslet,1999,73:53.[6]Röber F K,GORDILLO G A,GEIGER H H.Invivo haploid induction in maize-performance of new inducers and significance of doubled haploid lines in hybrid breeding[J].Maydica,2005,50:275.[7]CHEN S J,Song T M.Identification haploid withhigh oil xenia effect in maize[J].Acta Agronomica Sinica,2003,4:19.[8]CAI Z G,XU X H,LIU Y L et al.The breeding ofJAAS3-haploid inducer with high frequency partheno-genesis in maize[J].Jorunal of Maize Sciences,2007, 151:1-4.[9]LI L,LI H C,XU X W,et al.Preliminary optimiza-tion of in-vivo haploid induction in maize[J].Journal of China Agricultural University,2012,171:9-13.[10]李向永,姜龙,王薪淇,等.糯玉米单倍体诱导和加倍的研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2016,44(8):90-96.[11]WEBER D F.Today’s use of haploids in cornplant breeding[J].Advances in Agronomy,2014,123:123-144.[12]HU H,SCHRAG T A,PEIS R,et al.The geneticbasis of haploid induction in maize identified with anovel genome-wide association method[J].Genetics,2016,202:1267-1276.[13]PRIGGE V,MELCHINGER A E.Production ofhaploids and doubled haploids in maize[M].In:Loy-ola-Vargas VM,Ochoa-Alejo N(eds)Plant cellculture protocols.Berlin:Springer,2012:161-172. [14]DONG X,XU X,MIAO J,et al.Fine mapping ofqhir1influencing in vivo haploid induction in maize[M].Theoretical&Applied Genetics,2013,126:1713-1720.[15]SCHNABLE P S,WARE D,FULTON R S,et al.The B73maize genome:complexity,diversity,anddynamics[J].Science,2009,326:1112-1115.[16]KELLIHER T,STARR D,RICHBOURG L,et al.Matrilineal,a sperm specific phospholipase,triggersmaize haploid induction[J].Nature,2017,542:105-109.[17]LIU C,LI X,MENG D,et al.A4-bp insertion atZmPLA1encoding a putative phospholipase a gener-ates haploid induction in maize[J].Molecular Plant, 2017,10(3):520-522.[18]GILLES L M,KHALED A,LAFFAIRE J,et al.Losso f pollen‐specific phospholipase NOT LIKE DAD triggers gynogenesis in maize[J].The EMBO Journal, 2017,36:707-717.[19]ZHONG Y,LIU C X,QI X L.et al.Mutation ofZmDMP enhances haploid induction in maize[J].Nature Plants,2019,5:575-580.[20]KRIZ A L,LARKINS B A.Molecular genetic approachesto maize improvement[M].Berlin:Springer-Verlag,2009.[21]CHALYK S T.Creating new haploid-inducing linesof maize[J].Maize Genet Coop Newslet,1999,73:53 [22]ROTARENCO V A,DICU G,STAGE D,et al.New inducers of maternal haploids in maize[J].Maize Genet Coop Newsl,2010,84:15.[23]GEIGER H H.Doubled haploids.In:Bennetzen JL,Hake S(eds)Handbook of maize[M].New York: Springer,2009,641-657.[24]LIU Z Z,SONG T M.The breeding and identifica-tion of haploid inducer with high frequency parthenogenesis in maize[J].Acta Agronomica Sinica, 2000,26:570-574.[25]LASHERMES P,BECKERT M.Genetic control ofmaternal haploidy in maize(Zea mays L.)and selection of haploid inducing lines[J].Theoretical&Applied Genetics,1988,76:405-410.[26]EDER J,CHALYK S.In vivo haploid induction inmaize[J].Theoretical&Applied Genetics,2002,104: 703-708.[27]LI L,XU X,JIN W,et al.Morphological and molecu-lar evidences for DNA introgression in haploid induction via a high oil inducer CAUHOI in maize[J].Planta, 2009,230:367-376.[28]PRIGGE V,SCHIPPRACK W,MAHUKU G,et al.Development of in vivo haploid inducers for tropical maize breeding programs[J].Euphytica,2012,185: 481-490.[29]CHAIKAM V,NAIR S K,MARTINEZ L,et al.Marker-assisted breeding of improved maternal hap-loid inducers in maize for the tropical/subtropical regions[J].Front Plant Science,2018,9:1527.[30]刘志增,宋同明.玉米高频率孤雌生殖单倍体诱导系(上接第19页)[8]何进尚,柳伟祥,刘阳春,等.宁夏灵武市郝家桥镇农田土壤盐分含量的空间分布特点[J].安徽农学通报,2009,15(3):54-56.[9]黄绍文,金继运,杨俐苹,等.土壤养分空间变异的影响因素[M].金继运,白由路.精准农业与土壤养分管理.北京:中国大地出版社,2001.39-50.[10]何文寿,何进勤,王菊兰,等.宁夏引黄灌区春小麦不同生育期土壤有效氮磷钾养分含量的动态变化特点[J].西北农业学报,2006,15(3):54-59.责任编辑:达海莉的选育与鉴定[J].作物学报,2000,26(5):570-574. [31]SARKAR K R,PANKE S,SACHAN JKS.Devel-opment of maternal haploidy-inducer lines in maize (Zea mays L.)[J].Indian Journal Agricultural Sciences, 1972,42:781-786.[32]BELICUAS P,GUIMARAES C,PAIVA J,et al.An-drogenetic haploids and SSR markers as tools for the development of tropical maize hybrids[J].Euphytica, 2007,156:95-102.[33]Preciado-Ortiz R E,García-Lara S,Ortiz-Islas S,etal.Response of recurrent selection on yield,kernel oil content and fatty acid composition of subtropical maize populations[J].Field Crops Research,2013,142(20):27-35.[34]DONG X,XU X W,LI L,et al.Marker-assistedselection and evaluation of high oil in vivo haploid inducers in maize[J].Molecular Breeding,2014,34: 1147-1158.[35]MELCHINGER A E,SCHIPPRACK W,Würschum T,et al.Rapid and accurate identification of in vi-vo-induced haploid seeds based on oil content in maize[J].Scientific Reports,2013(3):2129.[36]YU W,BIRCHLER J A.A green fluorescent pro-tein-engineered haploid inducer line facilitates haploid mutant screens and doubled haploid breeding in maize [J].Molecular Breeding,2016,36:1-12.[37]MOLENAAR W S,de Oliveira Couto E G,PIEPHOH,et al.Early diagnosis of ploidy status in doubled haploid production of maize by stomata length and flow cytometry measurements[J].Plant Breeding,2019, 138(3):266-276.[38]CHOE E,CARBONERO C H,MULVANEY K,etal.Improving in vivo maize doubled haploid produc-tion efficiency through early detection of false positives [J].Plant Breeding,2012,131:399-401.[39]BLAKESLEE A F,AVERY A G.Methods of induc-ing chromosome doubling in plants by treatment with colchicine[J].Journal of Heredity,1937,28(12): 393-411.[40]MELCHINGER A E,BRAUNER P C,Böhm J,et al.In vivo haploid induction in maize:comparison of dif-ferent testing regimes for measuring haploid induction rates[J].Crop Science,2016,56:1127-1135.[41]MOLENAAR W S,SCHIPPRACK W,BRAUNET PC,et al.Haploid male fertility and spontaneous chro-mosome doubling evaluated in a diallel and recurrent selection experiment in maize[J].Theoretical and Ap-plied Genetics,2019,132:2273-2284.[42]魏俊杰,张晓丽,陈梅香,等.6叶期秋水仙素注射处理玉米单倍体的加倍效果研究[J].玉米科学,2007,15(4):49-51.[43]VIJAY C,WILLEM M,ALBRECHT E,et al.Dou-bled haploid technology for line development in maize:technical advances and prospects[J].Theoretical and Applied Genetics,2019,132:3227-3243.[44]WANG B,ZHU L,ZHAO B,et al.Developmentof a haploid-inducer mediated genome editing system for accelerating maize breeding[J].Molecular Plant, 2019,12(4):597-602.[45]KELLIHER T,STARR D,SU X,et al.One-stepgenome editing of elite crop germplasm during haploid induction[J].Nature Biotechnology,2019,37:287-292.责任编辑:达海莉。
玉米单倍体育种的研究应用进展
植物组织培养结业总结玉米单倍体育种研究进展姓名:张曦班级:农学 101学号:指引教师:张素勤玉米单倍体育种研究进展摘要:阐述了玉米单倍体育种技术研究进展及在玉米育种中应用。
涉及玉米单倍体获得办法、鉴定办法、二倍体加倍办法、在玉米育种中应用等,重点阐述了加倍办法和基本材料选取,指出单倍体育种应注意几种问题,并提出单倍体育种技术发展前景。
核心词:玉米;育种;单倍体;二倍体加倍随着人口增长和经济发展,玉米需求量不断上涨。
耕地面积减少和环境恶化使人们对高产、优质、抗逆性强玉米新品种需求日益迫切。
而当前用常规育种办法获得高配合力纯合自交系需耗费大量人力和时间。
常规育种技术已经越来越不能满足人们育种需求。
近年来,单倍体育种技术、基因工程育种、分子标记辅助育种等生物技术手段发展提高了育种效率,开辟了玉米育种新途径。
单倍体技术选育玉米自交系在国外已经广泛使用,当前国外大概60%马齿型自交系, 30%硬粒型自交系由单倍体技术选育出来。
在国内最早开展此项研究是中华人民共和国科学院遗传所,通过孤雌生殖技术,在不到里育成3000 各种孤雌生殖纯系,其中综合性状优良或个别性状突出,可直接或者间接用于育种近350个。
此外近几年中华人民共和国农业大学、华中农业大学、河北农业大学、吉林省农业科学院、山东省农业科学院和辽宁省农业科学院等也都先后从事了这方面研究,当前也都育成了各种性状较优良DH系,并且选育出各种优良组合参加国家级和省级区域实验,遗单6号、科玉10号、秦单5号已通过审定,并在生产上进行推广。
一、单倍体发现单倍体是指只携有配子染色体数目个体,自然界中单倍体是通过不正常受精形成,普通发生频率很低。
1922年,Dorothy Bergner 初次发现了野生曼陀罗单倍体,此后,烟草、小麦等其她物种单倍体被相继发现。
玉米单倍体发现相对较晚,Randolph一方面观测到品种间或自交系间杂交后裔中有0.011%~0.103%孤雌生殖单倍体,并且不同杂交组合中单倍体产生频率存在较大差别。
玉米单倍体育种技术的研究进展
1获取单倍体的技术
获 得 玉 米 单 倍 体 植 株 的 方 法 主 要 有 以 下几 种 。 1 . 1 自然 发 生 自 然 界 中 很 多生物 都 是 二 倍 体 , 动 物 基 本 上都 是 二 倍 体 。 自然 界 中很 多低 等 植物 都 是孢子繁殖, 也就是单倍体, 因此也 就 不 存 在 不 育 的 问题 。 高 等 植 物 在 生 长 过 程 中可 能 发 生 变 异 而 出现 单 倍 体 植 株 , 但 是 相 对 于 二倍 体 和 多倍 体 , 单倍 体 植 物 非 常弱 小 ,
1 . 5 高 频诱 导 美国威斯康 星大学在1 9 5 0 年 获 得 了一 种白色、 早熟 、 粉质的玉米 , 这 种 玉 米 能 够 实现高频诱导单倍体 , l 9 5 6 年 Ed Co e 在 这 种 玉 米 基 因 中导 入 了 P 1 和 R—n j 两 种 显 性 基因, 起 到标 记 作用 , 经 过 自交 和 回交 各 两
效益 。同时, 单倍体 隐性性状不会 受到显性性 状的掩盖 , 因此我们可以更加方便地 淘汰不良个体 ,为培 养优 良的玉米后代打 下基础 。 该文将就 玉束 的单倍体育种技术展开探讨。 关键 词: 玉米 单倍体育种 技术发展
中图分类号 : ¥ 5 1 3
文献标识码 : A
文章编 号: 1 6 7 4 - 0 9 8 X ( 2 0 1 5 ) 0 1 ( c ) - 0 1 1 6 - 0 1
因 为这 种 方 法 得 到 的 植 株可 能 发 生 形 态 或
者 生 理 方面 的 畸变 。
1 . 3 花 粉 刺激 产 生 单倍 体 用花粉 刺激 玉米子房 的方法 , 能 够 获 得 单倍 体 , 并 且获 得 单倍 体 诱导 体 系 , 体系 的 优 点 是 高 效 并 且稳 定 。 这 种 诱 导 效 果 会 受 到 授 粉 季 节 和 授 扮 时 间的 影 响 , 控 制 授 粉时间在l 2 - 2 2 h质检 , 有 概 率 从子 房 中获 得单倍 体植株 , 夏 季 诱 导 的 效 果 不 如 春 秋 两季, 实验表 明, 在2 5 5 0 0 个 子 房 中能 够 获 得再生植株 2 7 8 株, 经检 查 , 单 倍 体 植株 有 2 2 株, 因此 花 粉 刺 激 子 房 诱 导 单 倍 体 的 方 法 具 有可 行 性 , 但是 需 要 注 意 控 制好 时 间 , 子 房传 粉1 5 h 就 有 获 取 单倍 体 的可 能 , 随 着 时 间延 长 , 子房 授 精 的危 险会 增 加 。 1 . 4 利 用花 药 和 花 粉 获 得单 倍 体 利 用 花 药 和 花 粉 获 得 单 倍 体 主 要 是 培 养 植 物 组 织 后 诱 导 愈伤 组 织 , 愈 伤 组 织 分 化 产生 植 株 , 但 是并 不是 所 有 的孢 子 都 能 够 实现 无性繁殖 , 获 取 单 倍 体 时 还 可 能 出 现 双倍 体和二倍 体 , 植 株 二 倍 体 化 可 能 无 法 结 实 或 者 生 长 困难 , 理 论 上 这 是 一 种 获 得 [ 3 】刘 俊 , 尹晓红, 刘君, 等. 不 同加 倍 方法 处 纯 系的 快 速 、 有 效 的方 法 , 但 实 际 上 应 用 非 3 单倍 体加 倍 方 法 理玉米单倍体的加倍效果研究[ J 】 . 种 子 常 少。 因 为成 功 诱 导 愈 伤组 织并 不 简 单 , 遗 3 . 1 自然 加倍 科学, 2 0 1 4 ( 4 ) : 8 . 传 因 素 都 非 常 重要 的 影 响 , 并且 单 倍 体 玉 单倍 体 自 然加倍的概率不高, 频 率 占据 米 植 株 染 色体 很 难 加 倍 , 较 难 获 得 玉 米 的 全 部 单 倍 体 植 株 的 l 0 %左 右 , 因 此 自然 加 倍 再 生植 株 。 显然无 法满足育种需 求 , 人 工单 倍 体 人 工
玉米育种技术研究进展
玉米育种技术研究进展作者:唐军王文强黄春琼白昌军来源:《热带农业科学》2017年第05期摘要玉米是世界第一大粮食作物,综述及分析国内外玉米生产概况、玉米育种方法及研究技术、育种目标,并对国内玉米育种研究及推广方式提出展望。
关键词玉米;育种技术;研究目标中图分类号 S513 文献标识码 R Doi:10.12008/j.issn.1009-2196.2017.05.009Research Advances in Breeding of MaizeTANG Jun WANG Wenqiang HUANG Chunqiong BAI Changjun(Tropical Crops Genetic Resources Institute, CATAS / Key Laboratory of Crop Gene Resourcesand Germplasm Enhancement in Southern China, Ministry of Agriculture, Danzhou Hainan 571737)Abstract Maize is the largest food crop in the world. Maize production has been reviewed analysised including breeding technology, breeding methods and maize research target. The prospects of future domestic maize breeding research and development has been put forward.Keywords Maize ; breeding technology ; research target玉米,属禾本科玉蜀黍属(Zea mays L.)植物,原产于南美洲大陆,如墨西哥、秘鲁及智利等国家。
转基因玉米育种的研究进展与展望
权价值评估 和认 可机制 尚不健 全 的情 况下 . 行投 资设 先
立植物 品种权信 用担保 基金 . 以推动金 融机构 开展植 物
【] 淑 庚. 2戴 高科 技 产 业 融 资: 论 模 式 创 新 . 京 : 国发 展 出 版 社 ,0 5 理 北 中 20
参考 文 献
f1 国 保 , 春 桂 . 子 企 业 品 种 权 质 押 担 保 贷 款 问 题 的 思 考 . 国种 1袁 张 种 中
业 ,0 5, : - 20 55 8
济优势 . 推进 种 子行业 乃至种 植 业 的产业 化升 级 . 同时 还 能促 进金融企 业的创新 发展 。当然 . 目前植物 品种权 质押融 资业务在我 国 尚处 于探索 阶段 . 要将 该业务 培植 成为一项 常规 的金融 产品 . 还有 很 多环节需要 协调 和完 善 。一方面 , 政府部 门要积极 发挥引导作用 . 在植物 品种
期短 . 垂直 抗性强 . 有效地控制 了玉米 螟 的危 害性蔓延 。
膦等广谱性 除草剂在 玉米上 的使 用获 得 了成 功 . 更多 的
免除 了玉米 田间锄草 作业 . 免 了农 业 劳动 强度 . 减 促进 了机械化 程度的提高 和免耕法 在玉米上 的进一 步推广
19 9 0年 . 国 的孟 山都 公 司 和 迪 卡 ( e l ) 司 美 Dlb公 u 首 次报道 获得 了正常 结实 的转 B 基 因玉 米 . t 随后 美 国 些 大公 司都 纷纷 开 展抗 虫转 基 因玉米 的研 制 虽然
米 螟 的危 害 .但玉米 的 内源抗性是 受多基 因控 制的 , 且
心叶期抗 性和穗期 抗性基 因各 自独 立遗 传 , 常规育种 用 方法培育 抗螟杂交 种不仅 周期 长 。 而且很难 获得兼 抗两 个 世代玉 米螟 的亲 本 同时 . 玉米 抗螟基 因与高产 性状 呈 负相关 .0年来 . 国抗螟 育种均 未取得 明显进展 。 2 各 进入 2 0世 纪 9 0年代 . 通过转基 因途径 将基 因导人
玉米育种的创新与突破
玉米育种的创新与突破玉米作为世界上重要的粮食作物、饲料作物和工业原料作物,其育种创新与突破一直是农业领域关注的焦点。
一、传统玉米育种的回顾在早期,玉米育种主要依赖于农民的经验选择和简单的人工选育。
农民们会在田间观察玉米植株的表现,挑选那些穗大、粒饱满、抗倒伏能力相对较强的植株留种。
这种传统的育种方式虽然在一定程度上提高了玉米的产量和品质,但效率极低,且改良的幅度有限。
随着遗传学理论的发展,杂交育种逐渐成为玉米育种的主流。
杂交育种利用了不同亲本的优良基因组合,产生杂种优势。
例如,将具有高产基因的亲本与具有抗病虫害基因的亲本杂交,得到的杂交种可能同时具备高产和抗病虫害的特性。
这一时期,育种家们通过大量的杂交组合试验,筛选出了许多优良的杂交玉米品种,大大提高了玉米的产量,对解决全球粮食问题做出了巨大贡献。
二、现代玉米育种的创新技术(一)分子标记辅助育种分子标记辅助育种是现代玉米育种的一项重要创新。
分子标记就像是玉米基因上的“标签”,育种家可以通过检测这些标记来了解玉米植株的基因组成。
例如,某些分子标记与玉米的耐旱基因紧密连锁。
育种家在早期幼苗阶段就可以检测这些标记,从而快速筛选出具有耐旱潜力的植株,而不必等到植株生长到成熟期,经历干旱胁迫才能判断其耐旱性。
这大大缩短了育种周期,提高了育种效率。
(二)基因编辑技术基因编辑技术如CRISPR-Cas9的出现为玉米育种带来了前所未有的突破。
通过基因编辑技术,育种家可以精确地对玉米的基因进行修饰。
比如,如果想要提高玉米的赖氨酸含量(赖氨酸是一种重要的氨基酸,对于动物饲料的营养价值有很大影响),可以定位到控制赖氨酸合成的基因,利用基因编辑技术对其进行优化,从而使玉米籽粒中的赖氨酸含量显著提高。
而且,基因编辑技术还可以用于增强玉米的抗逆性,如编辑与抗盐碱相关的基因,使玉米能够在盐碱地中生长。
(三)航天育种航天育种是一种利用太空特殊环境诱导玉米种子发生变异的育种方法。
玉米单倍体育种技术研究进展之单倍体的诱导与鉴定
玉米(Zea Mays L.)是世界三大粮食作物(玉米、小麦、水稻)之一,是世界范围内种植最广、产量最大的作物。
玉米也是我国第一大粮食作物,广泛应用于深加工、食品、饲料、植物绿色清洁能源等多种产业。
传统的育种方法主要是通过不断选育优良自交系,大量的杂交选育等手段进行,这个过程主要依靠育种者的育种经验,存在工作繁琐,任务量大,育种周期长,用地面积大等问题,不利于规模化和商业化育种。
1929年Randolph和Stadler首次报道了玉米单倍体[1],开始了育种专家和遗传学家对于单倍体育种的探索和研究。
随着全球商业化玉米育种的竞争日益激烈,玉米单倍体育种这一革命性的技术被越来越多的遗传育种家和种业公司广泛应用[2]。
玉米单倍体育种技术主要是通过单倍体诱导,经染色体加倍后能获得基因位点完全纯合的双单倍体系(DH系)的育种技术,在国内外应用和发展迅速,与常规育种方法相比,具有加快育种进程、直接淘汰含有不利性状的隐性基因、作为纯合的遗传学和育种研究材料等多方面优势。
因此该技术已经与转基因育种技术、分子标记辅助育种技术共称为现代三大玉米育种技术[3]。
单倍体育种主要包括单倍体产生、单倍体鉴定、单倍体加倍产生DH系、DH系育种等几个主要步骤。
本篇文章主要就单倍体的诱导和鉴定环节进行综述。
1单倍体的产生具有配子体染色体组的个体、细胞或组织,它们分化生长出的植株称作单倍体植株。
单倍体可通过自然发生和人工干预两种方法获得。
1.1自然产生单倍体玉米单倍体自然发生的频率很低,约为0.002%~ 0.02%[4],一般是因为在生殖期出现异常所形成的,且单倍体高度不育,因此在自然界存量极小,无法满足现代育种对庞大的纯系需求,所以通过人工干预方法成为主要的手段。
玉米单倍体育种技术研究进展之单倍体的诱导与鉴定宋俊乔张盼卢道文孙海潮牛永锋董文恒李永江张莹莹张晓辉(安阳市农业科学院河南安阳455000)摘要:玉米是我国重要的粮食作物,也被广泛用于饲料及工业深加工。
玉米栽培新技术的研究与展望
玉米栽培新技术的研究与展望玉米是我国重要的粮食作物之一,在农业生产中起着重要的作用。
随着科技的不断进步和农业现代化的推进,玉米栽培新技术的研究也日趋深入。
本文将对玉米栽培新技术的研究现状进行介绍,并展望未来的发展方向。
目前,玉米栽培新技术的研究主要集中在以下几个方面。
遗传育种是玉米栽培新技术的重要组成部分。
通过遗传育种的手段选择高产、抗病虫害和适应性强的新品种,能够提高玉米的产量和品质。
近年来,在遗传育种领域,利用生物技术手段进行转基因玉米的研究也取得了一些突破,使得玉米具备了更强的抗虫能力和耐逆境能力。
精细施肥是玉米栽培新技术的重要方向之一。
通过土壤测试和作物需求分析,合理调整施肥量和施肥时机,使得玉米能够获得足够的养分供给,从而提高产量和品质。
精细施肥不仅能够节约施肥成本,还能够减少对环境的污染,是可持续农业发展的重要手段。
水分管理也是玉米栽培新技术的研究热点之一。
通过合理调节灌溉量和灌溉时机,提高玉米的抗旱能力和水分利用效率,是当前玉米栽培研究中的重要问题。
目前,水分管理方面的研究主要包括精确灌溉以及节水灌溉技术的应用,以实现对玉米生长过程中不同生育阶段的水分需求的精确管理。
病虫害防控技术也是玉米栽培新技术的研究方向之一。
通过优化种植结构、合理轮作和采用生物防治等手段,减少病虫害对玉米产量和质量的影响,能够保证玉米的稳定产量和品质。
展望未来,玉米栽培新技术的研究方向将进一步拓宽和深化。
一方面,随着基因编辑技术的不断发展,将有望研发出更多抗病虫害和逆境的新品种,提高玉米的产量和品质。
随着人工智能技术的应用,精细施肥和水分管理的精确性将得到进一步提高,为玉米的高效栽培提供技术保障。
玉米新品种选育科技项目
玉米新品种选育科技项目
玉米新品种选育科技项目是近年来国内农业领域重点研究领域,其代表着农业研究的最高水平和技术力量。
本文将通过以下几个方面介绍玉米新品种选育科技项目:
一、技术原理
玉米新品种选育基于生物技术、遗传学和育种技术,依托于功能基因的研究和基因编辑技术,通过精确定位、排除杂质等手段,筛选并培育具有高产、抗病、优质的新种。
二、研究进展
目前,国内玉米新品种选育科技项目的研究进展已经取得了重要的突破。
例如,国家农业科技创新项目“玉米优质高产型新品种选育”,不仅实现了玉米优质高产新品种的筛选和培育,而且还加速了设置新一代农业科技创新的步伐,提高了农业科技的整体水平。
三、研究意义
科技项目为玉米种植和玉米产业的发展提供了重要支撑,不仅提高了农民的收益,还有利于玉米的优质生产,具体体现为:
1、实现农业质量提升:玉米新品种选育科技项目研究的结果,能够大大提高玉米的产量和品质等级,从而提升农业种植业的水平,影响中国农业的整体发展。
2、促进农业科技的普及:玉米新品种选育科技项目研究的成果,能够促进农民了解和学习现代农业科技,引领农业向科技化和现代化方向
发展,推进中国农业科技的整体提升。
四、前景展望
根据科技研究的发展趋势,玉米新品种选育科技项目将在未来得到更多的关注和投资,进一步提高玉米种植的水平和农业的发展,同时,也会进一步推动中国农业科技的发展,并为中国农业未来的发展奠定坚实基础。
总之,玉米新品种选育科技项目的研究,正成为中国农业发展中重要的一环。
经过不断研究和探索,其在未来将为农业科技创新提供有力支撑,并推进中国农业高质量发展。
优质高效栽培技术玉米的优质品种选育新进展
优质高效栽培技术玉米的优质品种选育新进展玉米是世界上最重要的粮食作物之一,具有广泛的应用价值。
随着农业科技的不断发展和农业生产的需求不断增加,人们对于玉米优质高效栽培技术和优质品种的选育越来越重视。
本文将介绍玉米优质高效栽培技术以及近年来在玉米品种选育方面取得的新进展。
一、玉米优质高效栽培技术1.土壤管理技术玉米的生长对土壤的要求较高,适宜的土壤管理可以提高玉米的产量和品质。
目前,常见的土壤管理技术包括有机肥的施用、绿肥的利用、合理施肥等。
有机肥的施用可以改善土壤结构,提高土壤蓄水保肥能力;绿肥的利用可以增加土壤有机质含量,提高土壤肥力;合理施肥可以根据土壤养分状况和玉米生长期对养分的需求来制定施肥方案。
通过科学的土壤管理,可以为玉米的健康生长提供良好的土壤环境。
2.水肥一体化技术水肥一体化技术是指在施肥的同时进行灌溉,通过合理的水肥配比,提高施肥的利用率,减少养分的流失和污染。
优质高效栽培技术中,水肥一体化技术起到了关键作用。
通过合理的水肥管理,可以提高玉米根系的吸肥能力,促进玉米发育,提高玉米产量和品质。
3.病虫害综合防治技术病虫害是玉米生产中常见的问题,不仅会导致玉米减产,还会对玉米品质产生负面影响。
为了有效防治病虫害,需要采取综合管理措施。
包括病虫害监测和预警、合理使用农药、合理轮作和间套等。
病虫害综合防治技术的应用可以减少农药的使用量,降低生产成本,同时保护环境和农业生态系统。
二、优质品种选育新进展1.耐逆性品种的选育近年来,气候变化对农业生产带来了新的挑战。
高温、干旱、病虫害等极端环境条件对玉米的生长发育造成了不利影响。
因此,选育抗逆性强、适应性广的玉米品种成为研究热点。
通过遗传改良和基因工程等技术手段,目前已经成功选育出一批具有耐高温、耐干旱、抗病虫害等特点的玉米品种,大大提高了玉米的抗灾能力和适应性。
2.优质高产品种的选育优质高产是玉米选育的重要目标之一。
近年来,通过分子标记辅助选育、转基因技术等手段,成功培育出一批高品质高产的玉米品种。
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·18·种业导刊,2019年第2期Journal of Seed Industry Guide玉米育种技术研究进展王鹤桦,刘金海(信阳职业技术学院/医药生物检测河南省高校工程技术研究中心,河南 信阳 464000)玉米是我国播种面积和总产量最大的粮食作物,也是主要的饲料原料和重要的工业原料。
近年来,随着畜牧业的快速发展,玉米的需求日益增加。
与此同时,我国玉米品种营养品质差,赖氨酸、色氨酸含量低等,严重影响了畜禽发育以及人民的身体健康。
因此,亟需加快育种步伐,生产出更多质量更好的玉米来满足生产、生活的需要。
1 玉米育种技术1.1 单倍体育种单倍体是用天然或人工诱导方法(例如孤雌生殖)获取单倍体生物以及用单倍体生物培育后代的育种方式,主要有诱导品系、组织体外培养和化学诱导的杂交方法等。
单倍体诱导商业价值巨大,常规的杂交育种周期长,诱导单倍体加倍产生纯合的二倍体,直接利用配子体进行选择,只需2~3 a 即可育成稳定的纯系,可大大缩短育种时间、减少成本。
中国农业大学陈绍江团队创建了玉米单倍体育种高效技术体系,将基础研究与技术发明以及育种实践结合起来。
吴鹏昊等比较了多个不同遗传背景的单倍体雄穗自然加倍能力,探明单倍体雄穗育性恢复不受细胞质基因的控制,而受核基因控制。
有学者认为基因型在单倍体雌穗育性恢复中起主要作用,单倍体雌穗育性恢复过程与雄穗育性恢复过程相对独立。
北京市农林科学院玉米研究中心已经创制出8个具有诱导率高、结实性好等优良特性的玉米单倍体诱导系,并率先利用和选育出3个单交种型诱导系,选育出系列优良玉米品种11个。
有学者认为用同族单倍体诱导剂生产母体单倍体是常用的单倍体育种方法,在玉米育种中非常有效,并开发了一种从花粉粒中分离出3个核和从四分体中分离出4个小孢子的方法,观察到非整倍性在三核期高发,表明配子体减数分裂后发生的连续染色体断裂可能形成胚胎的单倍体。
1.2 远缘杂交育种远缘杂交育种指的是不同种、属间甚至亲缘关系更远的物种间的杂交产生的后代。
远缘杂交可以创造和利用杂种优势来创造新物种、改良旧物种,是育种现阶段生产形势下,亟需突破传统玉米育种方法,选育出满足多种需求的育种材料。
就玉米单倍体育种、远缘杂交育种、分子标记辅助育种、分子模块设计育种和基因工程育种等新技术进行了介绍,并对未来玉米育种工作中可能存在的问题提出了展望,以期为育种工作提供借鉴。
中图分类号:S513.035文献标志码:B文章编号:1003-4749(2019)02-0018-03玉米育种;单倍体育种;远缘杂交育种;分子标记辅助育种关键词:收稿日期:2018-12-11基金项目:河南省科技攻关项目(172102110200);河南省高等学校青年骨干教师培养计划项目(2016GGJS-274)作者简介:王鹤桦(1979-),女,河南沈丘人,副教授,硕士,主要从事动物营养与饲草资源利用研究。
E-mail:hehua317@摘 要:doi : 10. 3969/j.issn. 1003-4749. 2019.02.006的重要手段。
现代栽培的玉米大约在10 000a前由野生大刍草(Zea mays ssp.Parviglumis)驯化而来,在长期的栽培过程中丢失了大量的优质基因,极大地降低了玉米的遗传多样性。
在高原地区生长的大刍草可以与现代栽培的玉米自由杂交,为现代栽培玉米的遗传改良提供了新思路。
现阶段,育种学家对两者间基因渗透的范围和对现代玉米遗传改良的贡献仍然知之甚少。
一个重要的原因是,野生大刍草和现代玉米的基因组都高度复杂,相互渗透并组装起来相当困难。
华中农业大学科研团队把玉米和类蜀黍的基因组分成超过100 个小区段,基因组复杂性大大降低,并混合组装出了较高质量的玉米及类蜀黍基因组。
通过比较分析,发现栽培玉米品种和野生品种在基因组间存在大量的结构变异,其中包括300万碱基的结构变异,以及9号染色体上的3 000万碱基的反转。
这种倒置可以引起某些农艺性状的变化,例如玉米叶型的变化。
统计发现,大刍草的基因组片段几乎存在于每个玉米材料中,玉米基因组与大刍草基因组大约有10%左右的基因渗透。
1.3 分子标记辅助育种分子标记辅助育种技术和传统的杂交育种技术不同,可以定向选择和改良目标性状,不但有效、准确,而且可大大缩短育种时间,加快育种速度。
基于分子标记辅助选择技术的分子标记辅助育种技术,可以快速有效地获得具有靶基因的个体,被广泛应用于育种。
在提高产量、含水量和茎秆硬度方面,分子标记辅助选择技术的效率是传统育种技术的2倍以上。
学者通过软件模拟比较了9种育种策略,发现2种利用分子标记的MAS育种策略具有较高的育种效率和经济效益。
目前,分子标记辅助育种已经取得了一些进展,但培育出的新品种或品系相对较少。
主要原因有以下几点:第一,辅助育种的标记资源有限。
标记应与相关的基因紧密连接,大多数农艺性状作图仅保留在主要位置,一些主要的数量性状基因位点(QTL)仍未发现,定位精度还不能满足标记辅助育种的需要。
第二,QTL间存在互作效应,辅助标记育种仅对已知部分的QTL进行选择,具有互作效应的QTL并未被选择到同一个个体内,使QTL失去了相互作用效应,并且在表型鉴定中消除了所选择的个体。
第三,我国长期存在基础研究与育种实践相脱节的现象,导致用于QTL定位的材料在育种中的应用价值有限,定位到的QTL难以发挥作用。
1.4 分子模块设计育种随着生物技术的迅速发展,分子育种技术已成为玉米育种的重要方向和必然选择,其中分子模块设计育种将是多学科的,在全基因组水平上实现多模块优化组装将极大地促进玉米育种的未来。
分子模块化设计育种是一种新的分子育种技术,综合系统生物学、分子生物学、基因组学和计算生物学等技术,将玉米育种与多学科发展相结合,培育成具有目标性状的新品种。
分子模块化设计育种主要包括3个方面:第一,对控制复杂性状的重要基因或QTL进行功能研究;第二,挖掘模块的有机耦合、理论模拟和功能预测,提出最佳匹配策略;第三,在全基因组水平上进行多模块优化组装,实现复杂性状的定向改进。
在理论和技术方面,分子模块设计育种技术是中国玉米育种业的新突破,是玉米复杂性状分子改良的基础,也将成为未来实践中创造新品种的重要方法。
1.5 基因工程方法育种玉米转基因技术是利用基因工程构建能表现出优良性状的基因(如抗虫性、抗病性、抗逆性、高质量和高产量)等,将有效的转化方法引入玉米受体系统,获得高效稳定表达的过程。
已有研究结果表明,通过转基因技术培育抗旱玉米新品种是一条有别于传统育种且行之有效的途径,正成为引导玉米种业发展的一个强力引擎。
目前,在玉米抗旱转基因研究中,渗透调节物质合成相关基因、转录因子基因和信号传导相关基因已取得了新的进展。
与此同时,在植物抗旱性作用机制方面,对伴侣蛋白基因、解毒酶相关基因、代谢相关基因和转运蛋白基因的研究正逐步展开,为培育抗旱转基因玉米品种奠定了坚实的基础。
2 问题与展望2.1 加强玉米种质资源扩增加强玉米种质资源扩增是创新玉米新品种育种的关键。
目前玉米品种中有很多品种亲本血缘关系较近,同时遗传基础也较单一。
为了有成效地选育出具有优·19·良性状的玉米新品种,加强玉米安全育种的生产系数,减少某些品种的集中使用,促使玉米育种上一个新台阶,玉米育种需要从种质资源的丰富性、优良种质资源挖掘上进行具体的研究工作,积极开展优质种质资源分子评价的相关研究。
2.2 进一步完善玉米品质评价体系玉米品质除了受内、外部因素的综合影响。
要遵从遗传机制和规律,从提高品质鉴定的准确性上判定育种的成效,全面、深入地加强玉米的品质性状和遗传机制的研究,明确玉米各品质性状间的遗传机制,逐步建立和完善玉米综合评价体系和操作规程,制定出快速、易行的鉴定标准,加速育种进程。
2.3 加强新技术与常规育种技术的结合随着基因鉴定、分子标记辅助育种等相关技术的发展,现代生物技术在玉米育种中发挥着越来越重要的作用。
玉米育种技术的发展,要不断利用新的科学技术来改进现有的育种技术和常规育种方法。
在常规育种的同时,注重分子标记辅助技术、转基因育种等现代分子育种技术体系的应用。
加强种质系统评价,建立资源多样性分析、表型分析、材料创新、基因型检测相结合筛选等系统培育的技术路线,通过多学科间协作、技术结合、亲本配组、区点选拔鉴定等方法,创新优化种质资源,突破传统玉米育种方法在高产稳产、优质、多抗、商品性好等多种优良基因结合方面的难题。
参考文献:[1] 赵久然,王帅,李明,等.玉米育种行业创新现状与发展趋势[J].植物遗传资源学报,2018(3): 435-446. [2] 陈秀华,于丽娟,罗黎明,等.玉米分子标记辅助育种及标记开发研究进展[J].中国农业科技导报,2016,18(1): 26-31.[3] 林霞,高波,王志安,等.单倍体育种技术在玉米育种中的研究与应用进展[J].中国种业,2014(3): 18-20.[4] 唐军,王文强,黄春琼,等.玉米育种技术研究进展[J].热带农业科学,2017(5): 42-50.[5] 张培风,王长彪,赵兴华,等.玉米单倍体加倍技术的研究进展[J].山西农业科学,2018,46(2): 299-302. [6] 文科,黎亮,刘玉强,等.高效生物诱导玉米单倍体及其加倍方法研究初报[J].中国农业大学学报,2006,11(5): 17-20.[7] 吴鹏昊,任姣姣,田小龙,等.玉米单倍体自然加倍若干问题探讨[J].玉米科学,2016(4): 7-11.[8] 张如养,段民孝,赵久然,等.玉米单倍体诱导系诱导性状的杂种优势分析[J].种子,2016(1): 77-80.[9] Li X, Meng D, Chen S, et al. Single nucleus sequencingreveals spermatid chromosome fragmentation asa possible cause of maize haploid induction[J].Nature Communications, 2017,8(1): 991.[10] 丁明亮,赵红,顾坚,等.小麦×玉米远缘杂交诱导小麦双单倍体的研究及育种应用进展[J].农业科学与技术,2017,18(12): 2202-2208.[11] 张美玲,陈洪伟,王红利,等.植物远缘杂交育种现状与展望[J].安徽农业科学,2015(1): 11-17.[12] 何莉莉.玉米-大刍草重组自交系群体的遗传评价与重要性状QTL定位[D].武汉:华中农业大学,2016. [13] 陈景堂.玉米×Teosinte远缘杂种后代重要性状的表型及遗传分析[D].保定:河北农业大学,2011.[14] 郝怀庆,刘丽丽,姚远,等.分子模块设计育种技术在玉米育种中的应用及前景展望[J].中国科学院院刊,2018,33(9): 923-931.[15] 娜李,程贯召,李学红,等.玉米转基因育种研究进展[J].江苏农业科学,2012,40(11):85-89.[16] 韦正乙,张玉英,王云鹏,等.基因工程在玉米抗旱育种中的应用[J].玉米科学,2014,22(4): 1-7.·20·。