作物野生近缘种的研究与保护需要重视

<正>作物野生近缘种(crop wild relatives,CWR)是宝贵的植物遗传资源,对于改良作物品种,提高粮食和其他栽培植物的产量和质量具有十分重要的意义。这是因为野生种的遗传多样性十分丰富,而现代栽培品种的遗传多样性却非常贫乏。在生物技术快速发展的今天,野生植物,特别是作物野生近缘种的利用前景更加广阔。     

基于SSR标记分析小豆及其近缘植物的遗传关系

本研究利用87对SSR引物分析了80份栽培小豆(Vigna angularis)、22份野生小豆(V.angularis var.nipponensis)以及10份豇豆属(共7个种)近缘植物,旨在比较豇豆属不同种的遗传多样性,并分析种间的遗传关系.结果显示87对SSR引物在112份小豆及其近缘植物资源中共检测到667个等位变异.其中有75个、71个和82个SSR位点分别在栽培小豆、野生小豆和近缘植物中表现为多态.随机抽样分析发现,平均每SSR位点检测到的等位变异数目为近缘植物>野生小豆>栽培小豆,与多态信息含量(PIC)值一致,说明近缘植物及野生小豆中蕴含着丰富的遗传变异,是栽培小豆育种的重要基因来源.聚类分析显示,栽培小豆、野生小豆和近缘植物间的遗传分化比较明显,分别聚为三大类,其中栽培小豆的遗传背景与其生态环境相对应;近缘植物又可以分为三个亚类,亚类间的遗传距离与其亲缘关系相对应.本研究结果也说明利用SSR标记辅助豇豆属的种间分类是可行的.     

小麦21条染色体RFLP作图位点遗传多样性分析

对来自世界11个国家的15个小麦品种(系)(Triticum aestivum L.AABBDD,2n = 42)472个RFLP位点的遗传多样性进行了检测,并进行了逐条染色体分析,结果发现:(ⅰ) 15个品种在各条染色体上的聚类各不相同.根据472个遗传位点遗传多样性数据,15个品种可聚类为4类,Synthetic,Hope, Timgalen各为一类,其余品种为一类,遗传距离远近恰与其所携带的小麦亲缘种染色体数目有关.(ⅱ)普通小麦遗传多样性非常贫乏,不同国家来源的品种相似系数高达0.8以上,多数品种间的大多数位点无遗传多样性,有53%的位点在供试的栽培品种中完全无多样性.(ⅲ)以四倍体小麦(AABB)和粗山羊草(DD)为亲本的品种(系)中,其对应的染色体上有较高的遗传多样性,其中有49.4%的等位变异在供试栽培种中没有发现,说明小麦的原始供体种是丰富现代栽培小麦遗传多样性的重要资源.(ⅳ) 根据遗传多样性位点及其作图位置, 可以检测到小麦栽培品种与其亲缘种杂交后代中亲缘种的染色体(片段).(ⅴ)在小麦的A,B,D3个基因组中, B基因组的遗传多样性最高,D基因组最差(尤以1D最甚),A基因组居中.(ⅵ)中国古老栽培品种中国春(CS)与国外栽培品种主要差异表现在染色体1B,3B和5A上,并发现了12个中国春的特异等位变异.认为现代栽培小麦遗传多样性狭窄是目前小麦育种难以取得突破的关键问题之一,并对如何丰富小麦的遗传多样性提出了建议.     

油茶栽培历史与长江流域油茶遗传资源

普通油茶(Camellia oleifera)是我国第一大木本油料作物。普通油茶作为油料作物的栽培历史, 现存确切记载不到1,000年, 长江流域可能是最早栽培油茶的地区之一。普通油茶的野生近缘种是油茶育种宝贵的遗传资源。普通油茶属于山茶科山茶属(Camellia)油茶组(Sect. Oleifera), 其野生近缘种应包括山茶属油茶组和短柱茶组(Sect. Paracamellia)的物种, 但油茶组和短柱茶组的划分仍有争议, 物种间的系统发育关系仍不清楚。油茶组和短柱茶组是山茶属中多倍体出现频率最高的类群, 而且存在突出的种内多倍性现象, 人工选择和种间杂交可能在其中起到促进作用。长江流域是普通油茶的主产区, 也是最主要的野生普通油茶分布区, 拥有丰富的野生普通油茶遗传资源。本研究统计了山茶属油茶组和短柱茶组物种的分布地, 并与野生普通油茶的潜在分布区进行了比较。分析结果显示, 长江流域与珠江流域的分水岭——南岭、苗岭及附近地区是油茶组和短柱茶组物种多样性最高的地区, 同时也是野生普通油茶潜在的高适生区, 可能是普通油茶及其野生近缘种潜在的种间杂交带。物种多样性从南向北呈下降趋势, 可能反映了从南向北的扩散方向。普通油茶及其野生近缘种间的潜在杂交带可能蕴含着丰富的遗传多样性, 为选择育种提供了天然的育种场, 应对这些地区优先开展研究和保护, 挖掘与利用有重要经济价值的遗传资源。     

西部大开发必须抢救作物种质资源

我国西部作物种质资源十分丰富,尤以野生近缘种为最。3种野生稻大部分分布在西部。小麦野生近缘植物中,69％的物种只生于西部。野生大豆的多样性中心在西部——黄河中游。西部还有茶、柑橘、桃、李、梅、杏、山楂、樱桃、海棠、猕猴桃等多种干鲜果树和瓜菜的野生种。我国西部堪称农作物野生近缘植物的宝库。西部作物名特优品种和独特类型很多,如新疆的吐鲁番葡萄、哈密甜瓜、库尔勒香梨,宁夏的中宁枸杞,甘肃兰州的白兰瓜、百合等。过去考察中发现西藏有很多千年以上的古桑、光核桃子等。川西、陕南等地有稀有、珍贵的果、菜品种。我国在作物种质资源保护方面虽然做了大量工作,但是野生种损失严重,特别是分布较广的野生稻和野生大豆,多处分布点已大为缩小或绝迹。西部大开发中,生态环境不可避免地将发生变化。为了使种质资源不再继续损失,建议做好以下几件事：(1)在西部地区再进行一次作物野生近缘植物的考察收集;(2)通过调查,科学地建立野生近缘植物的保护区(点);(3)抢救栽培种的名特优种质资源,为发展特有产业储备物质基础;(4)保护好已收集的种质资源,勿使得而复失。     

利用RAPD标记分析大麦种质资源的遗传多样性

利用RAPD标记对19份西藏近缘野生大麦材料、33份我国不同省市的地方品种以及8份国外引进大麦品种共60份大麦种质资源的遗传多样性进行检测.结果表明材料间遗传差异明显.32个RAPD引物中,有25个引物(占78.13%)可扩增出清晰且具多态性的条带,另外7个引物能扩增出1～3条清晰但无多态性的条带.每个引物可扩增出1～8条多态性带,平均为3.72条.32个引物共产生119条DNA片段,其中87条具有多态性,多态性比率(PPB)为73.11%,平均多态信息量(PIC)为0.434;每个位点平均有效等位基因数(Ne)为2.304;材料间遗传相似系数GS变化范围为0.757～0.981,平均值为0.871.19份来源于西藏的近缘野生大麦材料间GS值变幅为0.818～0.969,平均为0.892;33份我国栽培大麦地方品种间的GS值变化范围为0.783～0.981,平均为0.879;8份分别来自8个国家的栽培大麦品种间的GS值变幅为0.820～0.956,平均为0.882.根据RAPD标记分析的结果,对60份大麦种质资源进行聚类分析,在平均GS值0.871水平上60份大麦材料可聚为5类,聚类结果能在一定程度上反应材料的地理分布关系,但某些相同地理来源的材料也较分散地分布在整个聚类树中.本研究从分子水平上进一步证明了我国栽培大麦丰富的遗传多样性,是世界栽培大麦的遗传多样性中心之一.     

中国小麦遗传资源农艺性状鉴定、编目和繁种入库概况

经农艺性状鉴定、编目和繁种入库,明确了目前我国小麦遗传资源共45519份,包括15个属,231个种,其中小麦属24个种,共43014份;小麦野生近缘植物14个属,207个种,2505份。现有41400余份入国家种质库保存。同时,鉴定出具有优良性状的种质3000多份,并总结出较完善的繁种技术措施。从而显示出我国小麦遗传资源丰富的多样性,并且得到保护,这无疑为我国乃至世界小麦生产和育种的持续发展贮备了物质基础。     

野生大麦与栽培大麦醇溶蛋白遗传多样性比较

利用A-PAGE(acid-polyacrylamide gel electrophoresis)法对采自以色列的野生大麦的一个野生自然群体的15个系和来自世界不同国家的14份栽培大麦品种醇溶蛋白的遗传多样性进行了分析.结果表明:在所有的29份供试材料中,共发现52条相对迁移率不同的谱带.52条谱带的出现频率为3.44%～93.1%,多样性指数为0.066～0.368;以中国春醇溶蛋白为标准,ω区大麦醇溶蛋白的谱带数最多,其次是β区;野生大麦Shannon多样性指数依次为β区>ω区>α区>γ区,而栽培大麦Shannon多样性指数依次为ω区β>区>γ区>a区;野生大麦自然群体和栽培大麦品种间的遗传相似系数变幅相当,且聚类分析结果显示,野生大麦自然群体和来自全球不同区域栽培大麦品种间的醇溶蛋白遗传多样性同样丰富.以上结果说明,野生大麦中保存了较栽培大麦更为丰富的基因资源,今后栽培大麦的品质改良应该重视野生大麦资源的合理利用.     

作物野生近缘种的保护与利用

作物野生近缘种将是保证下一世纪粮食充足的重要因素。近30余年来国际国内非常重视作物野生种质资源的搜集、保存、鉴定、评价和利用的研究。我国作物野生近缘种特别丰富,同时受威胁非常严重。因此,加大力度开展作物及其野生近缘种种质资源的遗传多样性、保存技术、种质创新和利用的研究是刻不容缓的。     

中国农作物及其野生近缘植物多样性研究进展

本研究围绕粮食、经济、果树、蔬菜、饲草与绿肥、花卉六大类作物,以物种多样性和遗传多样性等为主线,开展了中国农作物及其野生近缘植物多样性研究,取得重大进展。科学界定和系统规范了种质资源概念和范畴,提出了层次结构的理论,查清了中国粮食与农业植物有9631个物种及其分布、特征特性及用途;深入研究了中国农作物种质资源的本底,首次明确了中国农作物总计有528种（类）,涉及1339个栽培物种和1930个野生近缘植物物种;优化了农作物种以下农艺性状分类技术指标,阐明了中国农作物地方品种的987个变种、978个变型、1223个农艺性状特异类型的植物学特征、生物学特性及其遗传多样性;得出了中国是禾谷类作物裸粒基因、糯性基因、矮秆基因和育性基因等特异基因的起源中心或重要起源地之一的结论;首次编撰出版了《中国作物及其野生近缘植物》专著6卷,并编撰了《中国粮食与农业植物物种名录》,形成了具有中国特色的作物种质资源学科理论体系。为农作物种质资源的高效利用、保障粮食安全和农业可持续发展奠定了基础。     

家养动物多样性研究要素和成就

家养动物多样性的研究多年来侧重于经济性状和生态多样性及品种多样性。近几年来在遗传多样性方面取得重大进展 ,在品种聚类、系统保种、遗传多样性与经济性状和生态多态性的相关研究都取得了重要结果 ,有的已经做到数量性状基因定位、转基因和克隆动物检测等。家养动物与其野生近缘种的基因分析和利用野生种血液的育种也取得一定的效果。利用多样性鉴别技术已确认许多地方品种为中国特有种 ,引起了国际广泛关注     

栽培植物野生近缘种的保护与利用

栽培植物是人类赖以生存和发展的重要物质基础。全球人口与人均需求量的持续增长导致对植物资源的需求与日俱增。栽培植物较低的遗传多样性是限制其产量增长和质量提高的主要因素。栽培植物野生近缘种在自然环境中积累了丰富的遗传变异, 并在应对环境变化的过程中产生了很多新的适应性状, 是栽培植物种质创新和品种改良的重要遗传资源。然而, 栽培植物野生近缘种的存续和自然进化因生境破坏以及全球气候变化等正面临严重威胁, 需要采取有效的措施进行保护。本文总结了国内外对栽培植物野生近缘种进行原生境保护与迁地保护所取得的进展, 并基于我国实际情况提出了栽培植物野生近缘种的保护建议。此外, 本文还对栽培植物野生近缘种利用技术进行了梳理, 探讨了栽培植物野生近缘种遗传资源可持续利用的新思路。最后, 我们以长江流域几种代表性栽培植物为例, 对主要作物类型的保护与利用情况进行了讨论。     

作物野生近缘植物保护与可持续利用

作物与人类文明的传承和发扬密不可分。世界人口和人均需求量的持续增加导致植物资源的供需失衡。作物自身相对较低的遗传多样性是影响产量和品质的主要因素。作物野生近缘植物在生境中积累了多种基因型，并在应对环境变化时形成了多种表现型，是作物种质保护和品种改良的重要遗传资源。但随着生境破坏以及全球气候变化等不确定因素的持续影响，使得作物野生近缘植物的存活和繁殖质量受到了严重威胁，必须采取有效的措施进行保护。本文总结了国内外对作物野生近缘植物保护工作所取得的进展，应对我国在保护中存在的问题提出相应的改良建议。最后以国内代表性作物为例，对其保护与利用情况进行了讨论。     

偃麦草属遗传资源的应用研究

偃麦草属(Elytrigia)是小麦的野生近缘属,具有许多优良基因,是小麦的三级基因库和小麦性状改良的优异供体之一。综述了偃麦草属基因组的研究和其在小麦遗传育种中的应用。     

基于AFLP标记的中国西藏近缘野生大麦遗传多样性分析

选取7对引物组合, 构建了36份西藏近缘野生大麦和4份栽培大麦的AFLP指纹图谱, 共获得清晰可辨的条带227条, 其中多态性带194条, 占85.46％, 从DNA分子水平显示出所试材料遗传多样性较为丰富。计算得各样品间的遗传距离(欧氏距离)介于2.646~10.488之间, 应用离差平方和法对供试材料的AFLP数据结果进行聚类, 建立了40份大麦材料的AFLP树状图, 聚类结果将40份材料分为5类, 进一步揭示出供试材料间遗传背景的相似性和复杂性。结合Nei’s遗传一致性分析结果, 发现近缘六棱野生大麦较之近缘二棱野生与栽培大麦的亲缘关系更近, 支持栽培大麦是从野生二棱大麦起源, 而野生六棱大麦是进化过程中的过渡类型的大麦系统发生观点。     

慈姑种质资源表型性状多样性分析

对保存在国家种质武汉水生蔬菜资源圃内慈姑41份地方品种、26份野生资源的遗传多样性进行了分析。结果表明:各性状多样性指数均较大,数量性状遗传多样性指数(1.840～2.039)高于质量性状(1.033～1.382),说明这些慈姑种质资源具有广泛的遗传多样性,且数量性状遗传变异更丰富;与慈姑种质资源产品相关的性状变异系数较高(24.16%～62.01%),利用现有资源选育球茎大、产量高的品种成为可能。基于慈姑资源13个表型性状的聚类分析,将67份慈姑种质资源分为3类,第Ⅰ类为野生资源类群,该类可进一步分为3个亚类,第Ⅱ类为栽培黄慈姑类群,第Ⅲ类为栽培乌慈姑类群,该类亦可进一步分为2个亚类,大类或亚类间亲缘关系较远,在慈姑杂交育种时宜选择类群间或者亚类间的材料为亲本。     

锥栗种质资源遗传多样性的SRAP分析

应用SRAP分子标记法,采用筛选出的15个引物组合,对采自湖南、浙江、四川、贵州、福建5省的17个野生锥栗居群资源及23份锥栗栽培品种进行了遗传多样性分析,旨在为锥栗遗传背景分析和种质创新提供依据。17个野生锥栗居群共扩增出221个位点,平均多态性位点数为155.06,多态性位点百分率为70.16%。总遗传多样性指数(Ht)、居群内遗传多样性指数(Hs)、Nei's基因多样性指数、Shannon's信息指数分别为0.3636、0.2466、0.2460、0.3677,说明野生锥栗居群具有较高的遗传多样性和变异度。其中,衡山(HS)居群的多态性位点百分率最高,为85.07%,吉首小溪村(JS)居群次之,为83.26%,表明衡山、湘西一带为湖南省野生锥栗居群遗传多样性最丰富的区域。UPGMA聚类分析表明,浏阳溪江居群和衡山居群间的遗传相似性最大,亲缘关系最近;贵州黎平居群和岳阳月田镇居群间的遗传相似性最小,遗传差异较大。23个锥栗品种多态性位点百分率占比为89.14%,遗传相似性系数在0.66~0.85之间,且在遗传相似性系数0.66处,大尖嘴单独聚为一类,反映出它的遗传基础与其他品种具有较大的差异;在遗传相似性系数0.85处,华栗2号和铁锥被聚为一类,表明这2个品种亲缘关系最近,遗传差异最小。此外,还构建了Em1-Me2、Em2-Me1、Em2-Me2和Em2-Me3共4个引物组合的SRAP数字指纹图谱,为锥栗品种的快速鉴定提供了参考依据。     

作物野生近缘种的原生境保护

作物野生近缘种是作物种质创新和品种改良的天然基因库,全球30%的作物增产得益于野生近缘种在作物育种中的利用。然而,由于生境破坏和污染、资源过度利用、盲目引种和气候变化等导致大量自然群体消失和群体遗传多样性丧失,对作物野生近缘种的繁衍和进化形成了严重威胁。原生境保护是在自然条件下对作物野生近缘种及其生态环境进行保护,维持其进化潜力,保护物种与环境互作的进化过程,是保护作物野生近缘种的重要途径之一。本文在分析国内外原生境保护政策和技术手段的基础上总结了作物野生近缘种原生境保护技术路线,综述了国内外对作物野生近缘种的原生境保护进展,并基于中国国情提出了作物野生近缘种存在的问题,探讨了未来作物野生近缘种原生境保护和野生近缘种可持续利用的发展方向和工作重点,强调把基因组、表型组和环境因子相关大数据与作物野生近缘种保护、研究和利用紧密结合,为作物野生近缘种的有效保护和高效利用提供强有力的理论和信息支撑。     

彩色小麦基因发掘和种质资源育种利用北大核心CSCD

随着人类对彩色营养功能小麦需求越来越大,彩色小麦遗传研究越来越深入,彩色小麦品种越来越多,但我国彩色小麦种质资源家底不清。为了满足国内外对彩色小麦营养遗传育种方面的迅猛需求,本文综述了彩色小麦基因和种质资源育种利用进展,首先介绍了彩色小麦基因来源的种质资源,其次介绍了彩色小麦染色体组及系谱,第三是首次全面总结了我国彩色小麦育种和种质资源创新的进展。我国近24年来审定了61个彩色小麦品种,其中紫(黑)粒品种50个,蓝粒小麦品种10个,绿粒小麦品种1个,还育成了19个彩色小麦种质新资源,其中近4年是我国彩色小麦品种审定最多的年份。河南省、山东省、河北省、山西省是我国4大彩色小麦育种和产业化基地。彩色小麦品种大部分来源于彩色小麦和普通小麦杂交,彩色小麦基因主要来自于小麦与野生一粒小麦、野生二粒小麦、偃麦草、黑麦、赖草等远缘杂交。有48个彩色小麦品种籽粒蛋白质含量超过14%,4个彩色小麦品种籽粒蛋白质含量超过18%,4个彩色小麦品种面团稳定时间超过10 min。针对彩色小麦遗传育种和产业化存在的问题,建议作物种质资源保护与利用要遵循“有差异,就选择;能遗传,可定向;有价值,就保藏;需鉴定,要精准;扬其长,广利用”的基本原则。以上资料将为我国彩色小麦遗传育种研究提供大量有用信息和基因种质资源,推动我国彩色小麦遗传育种研究深入发展。     

濒危植物观光木遗传多样性及遗传结构分析

采用筛选的8条ISSR引物对濒危植物观光木13个野生种群的遗传多样性及遗传结构进行分析,结果显示:物种和种群水平上多态性位点百分率分别为79.67%和46.84%,Shannon表型多样性指数分别为0.3880和0.2192,与木兰科其他近缘植物相比,遗传多样性水平较高;分子方差分析表明,观光木野生种群间遗传分化系数为0.3752,种群间存在显著的遗传距离;STRUCTURE分析和UPGMA聚类表明,参试的13个野生种群可分为3大类群;相关性分析表明,种群间遗传距离与其地理距离呈显著正相关。南昆山、笔架山、弄相山种群的遗传多样性最丰富,建议优先加以保护。