作物种质资源学理论框架与发展战略

作物种质资源是保障全球粮食安全和绿色发展的基础资源,是农业科技原始创新与现代种业发展的物质基础。作物种质资源学是以栽培植物起源中心理论、遗传变异的同源系列定律和作物及其种质资源与人文环境及社会发展的协同演变学说为基础,依托遗传多样性、遗传完整性、遗传特异性与遗传累积性技术体系,研究作物及其野生近缘植物多样性与利用的科学,涵盖作物种质资源调查、保护、评价、研究、创新与共享服务的理论、技术、管理及其体系。本文构建了作物种质资源学理论框架,对基本概念和特征特性进行了界定,并提出了作物种质资源学的发展战略。     

江西省地方冬瓜种质资源表型性状遗传多样性分析

为深入了解江西省地方冬瓜种质资源的变异特点和多样性,采用主成分分析、聚类分析和表型性状综合评价方法,对"第三次全国农作物种质资源普查与收集行动"中收集到的95份江西省地方冬瓜种质资源的12个表型性状进行了遗传多样性分析及综合评价.结果表明,不同环境条件下,95份冬瓜种质表型性状具有丰富的变异,遗传多样性指数的变幅为0....     

植物核心种质研究进展

丰富的植物遗传资源为作物育种和遗传研究提供广阔的遗传基础,然而资源庞大的数量也给植物遗传资源的收集、保存、研究和利用带来了困难。Frankel首先提出并与Brown等人完善了核心种质(core collection)的概念,即通过一定的方法从整个种质资源中选择一部分样本,以最小的资源数量和遗传重复,尽可能最大限度的代表整个资源的多样性。核心种质的提出,为遗传资源的研究和利用提供了崭新的解决途径。目前,已在多年生野生大豆、硬粒小麦、花生等20种植物上开展了核心种质研究。本围绕核心种质具有四个显特点即代表性、实用性、有效性、动态性,介绍在不同植物构建核心种质时,所利用的数据、分组原则及取样方法等,并介绍了核心种质的评价进展。通过比较发现,不同植物在构建核心种质各有区别,但是以根据地理来源分组,按聚类法取样为主。目前,对植物核心种质的研究,多处于取样策略的研究阶段。对建成的核心种质评价研究较少,主要集中在农艺性状遗传多样性方面的验证,而时分子水平的验证较少,构建的核心种质还有待于实践的检验。     

贵州地方芝麻种质资源品质性状的分析与评价

为探究贵州芝麻种质资源的品质特征,并对地方芝麻资源进行初步鉴定与评价,本研究对73份贵州芝麻种质资源的8个品质性状进行测试分析。结果表明:(1)贵州芝麻种质资源含油量介于41.45%~52.12%之间,平均含量为49.69%。在脂肪酸组成中,油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸的平均含量分别为35.65%和50.66%;而棕榈酸、硬脂酸等饱和脂肪酸的平均含量仅为8.40%和4.79%。此外,贵州芝麻资源中芝麻素、芝麻林素和木质素的平均含量分别为5.03 mg/g、2.63 mg/g和4.79 mg/g。8个品质性状的变异系数介于3.69%~32.62%范围内,其中芝麻素含量变异系数最大,含油量变异系数最小。而芝麻素含量、芝麻林素含量及硬脂酸含量的变异系数均大于10%,表明这3个性状在芝麻样本间存在较大差异。(2)相关性分析结果显示:含油量与油酸、芝麻素含量呈极显著正相关,与亚油酸含量呈极显著负相关;油酸含量与芝麻素含量呈极显著正相关,与亚油酸含量呈极显负相关;亚油酸含量与芝麻素含量呈极显著负相关。表明品质性状间相关性大、关联程度较高,性状间相互影响较大。(3)主成分分析将8个品质性状综合为3个主成分,分别为油酸因子、含油量因子和芝麻素因子,3个主成分因子包含了贵州芝麻种质资源品质性状的绝大部分信息,累计贡献率达96%以上。(4)在欧氏距离D=9.75处将73份贵州芝麻资源划分为6个类群:第Ⅰ类群包含2份资源、第Ⅱ类群有7份、第Ⅲ类群有12份、第Ⅳ类群有5份、第Ⅴ类群有16份、第Ⅵ类群有31份。其中第Ⅵ类群油酸含量最高,且含油量、芝麻素含量较高。本研究探明了贵州芝麻品质的特征特性,可为芝麻种质资源的利用和创新提供依据,为芝麻品种选育和遗传改良提供参考。     

云南茶树种质资源的研究进展及发展重点

云南是世界茶树的原产地和起源中心,茶树种质资源种类众多,遗传多样性丰富,在茶学研究中占有非常重要的地位。本文总结了60多年来云南茶树种质资源在考察征集、保存保护、鉴定评价与共享利用等方面的研究进展,阐述了云南茶树种质资源研究存在的问题及对今后发展方向的建议。提出今后应加强珍稀濒危茶树种质的收集保存、生态型及遗传多样性的研究和利用、生物技术在优良茶树种质创新的应用、优良基因的发掘和功能研究以及利用平台的构建、物种或种群保护的生物学基础等重点领域的研究。     

杨属（PopulusL.）种质资源遗传学评价研究进展

杨属（PopulusL.）种质资源极其丰富,为了有效保存、合理利用杨属种质资源,国内外开展了大量的种质资源遗传学评价研究。该文在介绍杨树系统分类的基础上,概述了白杨派、青杨派和黑杨派等在生物学特性、抗性（耐盐、抗旱、抗冻及抗病虫）、适应性及DNA遗传多态性等方面的遗传学评价研究进展,重点讨论了杨树种质资源评价研究中存在的问题和不足,并对其研究前景进行了展望。     

芝麻核心收集品中育成品种（系）的遗传多样性分析

利用SRAP分子标记技术对中国芝麻核心收集品的育成品种(系)进行遗传多样性分析,结果表明,14对引物组合在18份芝麻育成品种(系)间共扩增出稳定清晰的条带193条,其中多态性带124条,占64.2%.通过聚类分析和主坐标分析,表明育成品种(系)的遗传基础存在一定的多样性,但遗传相似系数较大(0.5342～0.9688),遗传距离较近.该研究结果表明,在芝麻育种的亲本选配中应积极引入地方种质、国外种质等,以拓宽遗传基础.     

杨属(Populus L.)种质资源遗传学评价研究进展

杨属(Populus L.)种质资源极其丰富, 为了有效保存、合理利用杨属种质资源, 国内外开展了大量的种质资源遗传学评价研究。该文在介绍杨树系统分类的基础上, 概述了白杨派、青杨派和黑杨派等在生物学特性、抗性(耐盐、抗旱、抗冻及抗病虫)、适应性及DNA遗传多态性等方面的遗传学评价研究进展, 重点讨论了杨树种质资源评价研究中存在的问题和不足, 并对其研究前景进行了展望。     

芝麻营养生长期枯萎病抗性鉴定技术研究

芝麻枯萎病是芝麻主要真菌病害之一,由尖孢镰刀菌芝麻专化型(FOS,Fusarium oxysporum f.sp.sesami)引起,主要在苗期和成株期发生。为精准评价营养生长时期(2对真叶~现蕾)芝麻种质对FOS菌株的抗性水平,试验分析了FOS菌液浓度、蘸根接菌时间、致病力等条件下芝麻种质枯萎病病症及病情指数变化规律,建立了营养生长期芝麻枯萎病抗性精准鉴定方法。结果表明,1×10^6 cfu/mL^5×10^6 cfu/mL浓度下,植株蘸根接菌处理1~2周即可发病;第4周样本枯萎病病情指数趋于稳定。上述方法反映不同芝麻种质营养生长期对FOS菌株的抗性水平以及不同FOS菌株的致病力。营养生长期芝麻枯萎病发生可分为0~4级共5个等级。采用上述鉴定方法对42份芝麻种质进行抗枯萎病鉴定结果显示,野生种Sesamum radiatum Thonn.ex Hornem.高抗枯萎病(DI=0),而S.angustifolium(Oliv.)Engl.高感枯萎病(DI=100)。40份栽培种资源中,高感(HS)种质比例极高(55%),抗病种质比例较低(27.5%)。研究结果为深入开展芝麻抗枯萎病遗传机理分析提供了技术支持。     

基于表型与分子数据的斑茅核心种质构建

斑茅(Saccharum arundinaceum L.)是重要的"甘蔗复合群"野生资源,在我国分布广泛,但目前尚未在遗传育种研究中得到很好的利用。本研究以国家甘蔗种质资源圃保存的来自全国9省区的147份斑茅无性系为原始种质,首先基于表型数据筛选58份材料构建了斑茅初级核心种质,然后基于SSR和AFLP分子标记数据筛选16份材料构建斑茅微核心种质,分别占原始种质的39.46%和10.88%。通过表型与分子遗传多样性参数的比较分析,验证了斑茅核心种质具有较好代表性。最后对甘蔗种质资源和遗传育种研究中斑茅核心种质的构建方法和利用策略等问题进行了探讨,以期为"甘蔗复合群"野生类群核心种质的构建及创新利用提供参考,促进资源研究工作重心由数量保存型向创新利用型转变。     

A genetic linkage map construction for sesame (Sesamum indicum L.)

Sesame (Sesamum indicum L.) is one of the oldest oilseed crops with high seed oil quality. The first sesame genetic linkage map based on F2 segregating population of an intraspecific cross between two cultivars was constructed. Using three types of PCR-based markers, 284 polymorphic loci including 10 EST-SSR marker, 30 AFLP marker and 244 RSAMPL marker, respectively, had been screened. Subsequently, a total of 220 molecular markers were mapped in 30 linkage groups covering a genetic length of 936.72 cM, and the average distance between markers was 4.93 cM. In this map, the linkage groups contained from 2 to 33 loci each and ranged in distance from 6.44 cM to 74.52 cM. Based on map information, sesame genome length was estimated to be approximately 1,232.53 cM, and genome coverage of this map was about 76.0%. As a starting point of sesame genome study, the genetic linkage map will be hopeful to tag traits of breeding interest and further aid in the sesame molecular breeding. Furthermore, RSAMPL marker had been also appreciated in this paper, for its first usage in genetic map construction and higher utilization potential in some crop species lacking much genome information.     

贵州野生猕猴桃表型遗传多样性分析

通过对146份贵州猕猴桃种质资源表型遗传多样性的研究,为贵州猕猴桃品种选育打下基础,对146份不同区域猕猴桃种质资源48个质量性状进行描述、赋值,并结合单果重等9个数量性状,使用主成分分析、聚类分析等进行综合评价。结果表明,57个质量性状和数量性状均存在丰富的多样性和变异性;146份资源的Shannon’s遗传多样性指数为1.28,从各区域遗传多样性指数可以看出,演化进程上从遗传多样性指数高的地区向低的地区进行演化;主成分分析结果显示,前14个主成分累计贡献率达75.076%,其中前6个主成分的累计贡献率达51.911%,为提高品种选育和评价的工作效率,可将猕猴桃种质资源的描述指标简化为新梢被毛、果实被毛等18个性状;聚类结果显示,贵州猕猴桃种质的欧氏距离为1.00~25.00之间,在D=19.25处,146份野生猕猴桃分为6个类群。本文有效揭示了贵州省猕猴桃种质资源丰富的多样性和亲缘关系,明确野生猕猴桃各种群间性状区分特征和部分优良资源性状的地理分布,对贵州猕猴桃种质资源的种质鉴定、保护利用和品种选育有重要意义。     

大豆种质资源遗传多样性研究进展

我国拥有丰富的大豆种质资源,大豆种质资源遗传多样性研究也取得了较大进展。总结了近年来大豆种质资源组成、保存、研究、利用等几方面的研究进展,讨论了大豆遗传多样性的重要性和发展方向,以期为大豆优良品种培育相关研究提供参考。     

High-throughput single nucleotide polymorphism (SNP) identification and mapping in the sesame (<Emphasis Type="Italic">Sesamum indicum</Emphasis> L.) genome with genotyping by sequencing (GBS) analysis

Sesame (Sesamum indicum L. syn. Sesamum orientale L.) is considered to be the first oil seed crop known to man. Despite its versatile use as an oil seed and a leafy vegetable, sesame is a neglected crop and has not been a subject of molecular genetic research until the last decade. There is thus limited knowledge regarding genome-specific molecular markers that are indispensible for germplasm enhancement, gene identification, and marker-assisted breeding in sesame. In this study, we employed a genotyping by sequencing (GBS) approach to a sesame recombinant inbred line (RIL) population for high-throughput single nucleotide polymorphism (SNP) identification and genotyping. A total of 15,521 SNPs were identified with 14,786 SNPs (95.26 %) located along sesame genome assembly pseudomolecules. By incorporating sesame-specific simple sequence repeat (SSR) markers developed in our previous work, 230.73 megabases (99 %) of sequence from the genome assembly were saturated with markers. This large number of markers will be available for sesame geneticists as a resource for candidate polymorphisms located along the physical chromosomes of sesame. Defining SNP loci in genome assembly sequences provides the flexibility to utilize any genotyping strategy to survey any sesame population. SNPs selected through a high stringency filtering protocol (770 SNPs) for improved map accuracy were used in conjunction with SSR markers (50 SSRs) in linkage analysis, resulting in 13 linkage groups that encompass a total genetic distance of 914 cM with 432 markers (420 SNPs, 12 SSRs). The genetic linkage map constitutes the basis for future work that will involve quantitative trait locus (QTL) analyses of metabolic and agronomic traits in the segregating RIL population.     

广西普通油茶种质资源遗传多样性的SSR分析

普通油茶( Camellia oleifera)是我国分布最广、产量最多的山茶属中一个重要油料树种。广西是普通油茶的重要分布区,种质资源十分丰富。为深入了解广西普通油茶种质资源的遗传变异,服务于种质保存和品种选育,该研究首先对已开发的SSR分子标记进行多态性筛选和评价,在此基础上利用多态性较高的引物,对97份广西有代表性的普通油茶种质资源进行遗传多样性分析。结果表明：(1)在已开发的10对油茶SSR分子标记中,7对能稳定扩增且表现为共显性,2对扩增不稳定,另外1对无法扩增出产物。(2)7对共显性SSR标记总共检测到33个等位基因,每对标记检测到等位基因数目的变化范围为3~6个,平均每个位点等位基因数为4.7143个,有效等位基因数目的变化范围为2.0842~4.3148,平均有效等位基因数为2.8288;基因多样性变化范围为0.5202~0.7682,平均每个位点基因多样性为0.6281。(3)参试群体中绝大多数位点未处于Hardy-Weinberg平衡,存在遗传结构;观测杂合度和期望杂合度的变化范围分别为0.4130~0.6701和0.5233~0.7724,其平均值分别为0.5698和0.6316。(4)种质资源间遗传距离变化范围为0.05~0.7917,平均遗传距离为0.3545;UPGMA聚类显示相同来源的种质资源无法聚成一类,在同一聚类分支上混有不同来源的种质资源。这表明已开发的油茶SSR分子标记适用于广西普通油茶,广西普通油茶种质资源拥有较丰富的遗传多样性。该研究结果为广西普通油茶资源的深度开发和高效利用提供了科学依据。     

基于农艺性状的榕江茶（Camellia yungkiangensis）核心种质构建

摘 要：为得出较为可靠的榕江茶初级核心种质群体,以加强榕江茶种质选育、开发利用和分子遗传学研究,解决其种质资源保存成本较高问题,促进榕江茶种质资源的鉴定和有效利用。以118份榕江茶种质资源为材料,对19个表型性状和4个基本品质成分共计23个农艺性状进行分析;基于2种遗传距离(标准化欧氏距离、马氏距离）、4种聚类方法（离差平方和法、非加权组平均法、最长距离法、最短距离法）和7种总体取样规模（10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%）构建了56个候选榕江茶核心种质,利用筛选得到的最佳构建方案构建初级核心种质。通过对原种质、保留种质和核心种质的表型遗传多样性和变异程度,以及各种质不同数量性状间的t检验来评价核心种质的代表性,并用主成分分析法对核心种质进行确认。构建榕江茶核心种质时,2种遗传距离中,标准化欧氏距离优于马氏距离;4种聚类方法中,最短距离法优于另外3种;7种总体取样规模中,30%的取样比例较适宜榕江茶核心种质的构建。对构建的38份核心种质进行分析评价,结果表明,核心种质与原种质23个性状的6个特征值一致性较好,并且遗传多样性指数有一定程度的提升;t检验结果表明,核心种质平衡了稀有性状的分布,有效保留了原种质的遗传多样性;主成分分析结果表明,核心种质的主成分累计贡献率高于原种质;对核心种质进一步确认时,发现核心种质均匀分布在原始种质范围内,无重叠现象,有效的避免了核心种质的冗余。所构建的榕江茶核心种质资源可以很好地代表原种质,较好的保留了原种质的性状、遗传多样性和变异。标准化欧氏距离、最短距离法和30%总体取样规模的构建策略,是构建榕江茶核心种质的最佳方法。最终构建了38份榕江茶种质资源的初级核心种质,占原种质32.20%。核心种质评价表明初级核心种质构建有效且质量较高,能够在保证冗余较少的情况下充分代表原种质遗传多样性。     

野生稻有利基因的发掘和利用

摘要: 野生稻作为栽培稻的野生亲缘种, 具有许多优良的性状和有利基因, 是栽培稻品种进一步改良的天然遗传种质资源库。其中, 野生稻对病虫害的抗性、对各种逆境的耐受性以及胞质雄性不育等, 已广泛应用于现代栽培稻的育种改良。文章综述了野生稻种质资源的有利性状及相应控制基因的发掘, 探讨了其在今后水稻育种中的应用潜力。     

燕麦种质资源形态学性状的遗传多样性

【目的】燕麦种质资源遗传多样性研究不仅有助于种质资源的收集和评价,而且对燕麦生产和育种具有重要指导意义。【方法】研究对260份燕麦种质资源的20个形态学性状多样性、变异及聚类进行分析,评价其形态学性状的遗传变异水平,明确燕麦种质资源的性状特点与遗传多样性,以期为燕麦种质创新和品种改良提供依据。【结果】260份燕麦种质资源形态学性状间存在广泛的遗传多样性,质量性状的遗传多样性指数以粒色最大(1.53),芒色最小(0.76);12个数量性状呈正态分布,数量性状的遗传多样性指数以千粒重最大(2.03),有效分蘖数最小(1.22),变异系数最大的是有效分蘖数(89.02%),最小的是株高(11.19%)。根据燕麦品种(系)间各性状的遗传差异,聚类分析将供试的260份燕麦种质资源分为6类,其中种质群Ⅰ包括42份材料,可作为种用型育种目标的亲本材料;种质群Ⅱ包括31份材料,可作为选育高产饲草品种的亲本材料;种质群Ⅳ包括41份材料,可作为选育大粒专用型品种的育种材料;种质群Ⅴ包括46份材料,可作为燕麦矮化的亲本材料;而种质群Ⅲ包括46份材料,种质群Ⅵ包括54份材料,这两类种质群材料的综合性状表现不突...     

Seed-specific increased expression of 2S albumin promoter of sesame qualifies it as a useful genetic tool for fatty acid metabolic engineering and related transgenic intervention in sesame and other oil seed crops

The sesame 2S albumin (2Salb) promoter was evaluated for its capacity to express the reporter gusA gene encoding β-glucuronidase in transgenic tobacco seeds relative to the soybean fad3C gene promoter element. Results revealed increased expression of gusA gene in tobacco seed tissue when driven by sesame 2S albumin promoter. Prediction based deletion analysis of both the promoter elements confirmed the necessary cis-acting regulatory elements as well as the minimal promoter element for optimal expression in each case. The results also revealed that cis-regulatory elements might have been responsible for high level expression as well as spatio-temporal regulation of the sesame 2S albumin promoter. Transgenic over-expression of a fatty acid desaturase (fad3C) gene of soybean driven by 2S albumin promoter resulted in seed-specific enhanced level of α-linolenic acid in sesame. The present study, for the first time helped to identify that the sesame 2S albumin promoter is a promising endogenous genetic element in genetic engineering approaches requiring spatio-temporal regulation of gene(s) of interest in sesame and can also be useful as a heterologous genetic element in other important oil seed crop plants in general for which seed oil is the harvested product. The study also established the feasibility of fatty acid metabolic engineering strategy undertaken to improve quality of edible seed oil in sesame using the 2S albumin promoter as regulatory element.