常规育种与分子模块设计育种的讨论——我50年大豆育种科学生涯(第二部分)

从1975年到2024年,我从事大豆育种研究整50年,主持和参加育成了大豆新品种69个,包括主配和决选的代表性新品种共15个。本文仅对我从事的常规育种和践行的分子模块设计育种和全基因组QTL-allele设计育种(组合设计和基因型设计)新方法作以回顾,阐述这几个育种方法的概念和技术路线及其瓶颈;提出依据作物育种进化的动力学机制,在发展生物育种的同时还要关注常规育种,尤其是实现生物育种和常规育种的有机结合,这是培育突破性品种的保障;提出科研带头人应具有的品格并表达“理念、思路、舍得、管理”的育种感悟,以期为科技人员的大豆育种之路提供铺垫。

加入WTO后对大豆育种工作的思考

本文就加入WTO后 ,我国大豆育种工作所面临的挑战 ,提出三个方面的应对策略。一、在普通大豆育种工作中 ,首先要丰富种质资源 ,其次要开展扁茎大豆的育种及加强生物技术的研究与利用等工作 ,最后强调高蛋白大豆与高油大豆的选育。二、在开展特种大豆育种工作中 ,注意黑大豆、菜用大豆 ,小粒大豆等新品种选育 ,以提高大豆育种的竞争力。三、针对我国育种体制的不足 ,提出改革方案。走种业机构与育种单位联合开发的道路 ,并注意保护知识产权与出让成果。

基于无人机载高光谱空间尺度优化的大豆育种产量估算

为探讨无人机载高光谱空间尺度对大豆产量预测精度的影响,该文以山东嘉祥圣丰大豆为研究对象,设计以多旋翼无人机为平台搭载Cubert UHD185成像高光谱传感器的无人机遥感农情监测系统,获取了大豆多个生育期的无人机高光谱数据。首先,该研究利用盛荚期-始粒期(R4-R5期)的高光谱影像,由21个不同光谱空间尺度提取的高光谱数据构建植被指数,通过植被指数方差分析结果可知所选冠层植被指数与不同品种大豆植株的生长状况密切相关,但是不同空间尺度下的F值仍存在较为明显的差异;其次,采用偏最小二乘回归建立产量与不同空间尺度的植被指数之间的回归模型,通过模型方程估算精度的曲线变化趋势进一步将最优空间尺度面积确认至9.03~10.13 m2,即当采样空间尺度区域长、宽与小区总长、宽比例介于4.25:5和4.5:5时,所得到的冠层光谱能够尽可能准确地估测大豆产量,此时估算产量和实测产量呈极显著相关(相关系数r=0.811 7,参与建模的样本个数270)。该研究可为使用高、低空高光谱影像进行作物表型信息解析和估产提供参考。

基于无人机数码影像的大豆育种材料叶面积指数估测

利用低成本的无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)高清数码影像获取系统,于2016年7—9月在山东省济宁市嘉祥县圣丰大豆育种基地,获取大豆育种材料试验区的R1-R2、R3、R5-R6共3个关键生育期的高清数码影像,首先利用高清数码影像中的黑白定标布,对数码影像的DN(Digital number,DN)值进行归一化标定,并构建标定的18个数码影像变量,然后基于900个育种小区的叶面积指数实测数据构建大豆育种材料叶面积指数的一元线性回归、逐步回归、全子集回归、偏最小二乘回归、支持向量机回归和随机森林回归模型,最后基于模型建立和验证的决定系数(R^2)、均方根误差(RMSE)和归一化的均方根误差(nRMSE)3个指标,筛选估测叶面积指数的最佳模型。研究表明,全子集回归模型中采用4个数码影像变量B、RGBVI、GLA和B/(R+G+B)的多元线性回归模型对大豆育种材料叶面积指数的解析精度最优,模型建立的R^2、RMSE和nRMSE分别为0.69、0.99和17.90%,验证模型的R^2、RMSE和nRMSE分别为0.68、1.00和18.10%。结果表明,以无人机为遥感平台,搭载低成本的高清数码相机,利用高清数码影像进行大豆育种材料LAI估测是可行的,可以快速、有效、无损地获取大豆育种材料的长势信息,为筛选高产大豆品种提供一种低成本的可行方法。

全基因组重测序在大豆育种上的研究进展

大豆是世界上最重要的油料作物之一。随着基因测序技术的快速发展及广泛应用,大豆育种研究受到了深刻的影响。本文简述了基因测序的主要方法及全基因组重测序在大豆育种、遗传转化研究中的应用,综述了目前全基因组重测序从发现突变位点、揭示进化关系、挖掘功能基因等基因功能和结构的角度,来研究大豆育种及疾病发生过程中的分子机理,为今后基因测序技术在大豆育种中的研究与应用提供参考。

夏大豆在东北春大豆育种中的利用研究——Ⅲ.高产品种(系)的选育

在东北春大豆育种中引入山东省夏大豆种质,在此基础上着重对产量因素,特别是单株荚数及每节荚数的选择,可提高产量选择效果。具体做法是配制三类组合。第一类为春×夏大豆组合,选育丰产育种材料。第二类以春×夏大豆组合后代材料与当地适应型品种或品系进行杂交,选育高产品种(或品系)。第三类为第二类组合衍生的优良品系再与当地适应型品种或品系杂交,选育高产品种。结果表明,从第一类组合选育出一批优异丰产种质;从第二、三类组合中选育出了丰产性突出、品质优良、抗花叶病毒病、综合性状优良的品种(或品系)。此育种方案既保持了遗传基础的复杂性,也保持了连续性。达到了丰产性与适应性的高水平统一。因而是一个高产育种的有效新途径。

山西省大豆育种现状与发展对策

对山西省近年来审(认)定的大豆品种从产量水平,内在品质等方面进行了简要分析,并与同期审(认)定的国审大豆品种相比较,据此得出山西省大豆育种所取得的成绩和不足,并提出了发展对策。

超早熟大豆育种若干问题研究

在确立超早熟大豆育种目标时,必须充分考虑推广地区的生态和自然条件因素,同时兼顾其他农艺性状;在超早熟大豆育种的亲本选配上,应选择双亲生育日数差值小、花期短、鼓粒快、株体繁茂、中日性、耐低温的极早熟种质资源作为杂交亲本;在杂交亲本组配方式上,以极早熟、丰产、抗病品种间杂交为最佳组合方式;大豆生育期性状遗传,属于简单的数量性状遗传,以基因累加效应为主,通过有性杂交获得早熟性基因累加超亲遗传后代,进而可以创造出更早熟的杂交后代材料。

四川大豆育种研究存在的问题与发展对策

论述了四川大豆育种研究中存在的问题,并提出了对四川大豆育种研究的设想和思路,为四川和全国大豆育种、科研、生产和开发提供指导,同时为政府和领导决策提供参考。

1987-2004年吉林省大豆育种概况与分析

对吉林省1987-2004年审(认)定的129个大豆品种的主要性状进行分析,供科研和生产工作者参考。

邯郸市农业科学院大豆育种工作进展与成果分析

1984~2010年邯郸市农业科学院共育成高产、优质大豆新品种8个,其中5个为国审品种,3个为高产高油优质品种。逐步完成了由高产向高产优质的跨越,形成了以高产高油大豆为主要品种特色;同时品种在抗病、抗旱等抗逆性方面也有显著提高。在育种上,提出了杂交亲本应尽可能选择遗传基础好、产量性状突出、综合性状优良的品种或材料作核心亲本,与地理远缘、配合力高的品种或中间材料配制杂交组合的观点;在杂交后代选择上,提出了早期应尽量扩大后代群体,并在水、旱交替条件下增加选择压力,可使选育品种具有较好丰产性、耐旱性的观点。

大豆育种的分类、良性循环及其控制论

根据什么育种?怎么去育种?是作物育种实践提出的重要理论问题。育种学是一门综合性很强的科学,现代化的育种也必然是生态学、生理学、遗传学、病理学等学科相互渗透的结果。那么又是根据什么把这些学科有机地结合起来的呢?如何从战略上建立起一套较为完整的育种体系呢?这就是育种的分类问题。育种方向确定之后,就是如何从战术上建立起育种研究的良性循环过程,不断地提高育种水平,以保证不间断地选育出适于一定条件的稳产、高产、品质优良。

美国阿肯色大学大豆育种介绍

美国大豆遗传育种整体水平居世界领先行列,阿肯色州是美国南方大豆主产区,阿肯色大学大豆遗传育种居美国公立大豆育种机构领先行列。文中首先对阿肯色州大豆生产作简要介绍,而后系统介绍阿肯色大学大豆育种项目试验站设置、杂交组合配置、低世代推进、单株选拔、株行选拔、产量比较试验、区域试验、种子纯化、扩繁和生产的详细情况;并介绍了阿肯色大学大豆育种信息化、规范化的管理操作特征;最后总结出阿肯色大学大豆育种目标明确、多地点大规模育种模式对我国大豆育种的启示。为国内同行了解美国公立机构大豆育种情况提供信息与借鉴。

大豆育种中常用的遗传标记概述

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。遗传标记可以帮助人们更好地研究生物的变异规律。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。

试论杂交大豆育种防控技术

杂交育种指将不同种群或基因的个体进行杂交,根据其长出的后代产物,寻找育成纯合个体的育种方法。可通过不同类型的原料,将其基因重组,从而育成不同类型的个体,为育种选择提供丰富的原料。杂交大豆育种以杂交育种的原理为基础,将不同类型的大豆进行基因重组,产生新的基因组合方法,迸发出优秀的基因性状。但杂交过程十分复杂,需要做好防控。

华疆所大豆育种现状与展望

综述了黑龙江省农垦科研育种中心华疆所近年来大豆育种工作所取得的成果,华疆所的大豆育种通过株型选育解决了大豆高大繁茂与通风透光不良的矛盾,显著提高了大豆产量;解决了大豆高油与高产、早熟的矛盾,填补了黑龙江省北部高寒地区高油大豆的空白。华疆所育成的大豆品种是黑龙江省北部及内蒙古的主栽品种,每年在国内推广面积达66.7万hm2以上。对华疆所的大豆经验进行了详细的介绍。

国外种质对河南大豆育种的遗传贡献分析

10个国外大豆种质被广泛应用于河南大豆育种研究,共衍生出57个大豆品种,占河南省大豆育成品种的77.0%。国外种质在河南省大豆育种中的细胞核遗传贡献值为5.098,细胞质遗传贡献值为4。