我国作物种质资源保存与研究进展

近20多年来,我国作物种质资源保存取得了令人瞩目的成就。至2002年底,国家已初步建立起作物种质资源保存体系,包括国家长期库和国家复份库各1座,中期库8座。长期库贮存种质已达33.4万余份,隶属35科192属712种,贮存数量居世界第一位。国家种质圃30个,共保存无性繁殖作物及多年生种质4.3万余份,隶属900多个物种。试管苗种质库2个,保存种质2300份。此外还建立了2个野生稻和1个野生大豆原生境保护区。笔者在文中介绍了我国在库存种质持久安全保存技术、超干燥贮存技术和离体保存技术等方面的研究进展,并就当前种质保存研究的几个热点问题予以评述。

植物DNA甲基化与作物种质资源保存

DNA甲基化是真核生物基因表达调控的重要机制之一。甲基化DNA与甲基特异结合蛋白结合,并作为染色质修饰复合物识别和作用的平台,参与对染色质组织方式的调节,最终影响基因的表达。本文对植物DNA甲基化及其生物学功能、检测分析方法以及作物种质资源保存中存在的甲基化现象进行了综述,旨在为深入了解DNA甲基化修饰对种质资源的影响,更好地开展作物种质资源保护供参考。

国外大豆种质资源的基因挖掘利用现状与展望

中国已从美国和日本等22个国家引进大豆近等基因系、特殊遗传材料、大豆育成品种等2156份,经过评价已编入中国大豆品种资源目录。本文对国外引进大豆种质资源的特点及在中国研究与利用中所取得的成绩进行了总结,提出利用引进国外种质拓宽中国大豆品种遗传基础的表型和分子证据,回顾了国外种质在建立大豆抗胞囊线虫、抗疫霉根腐病、脂氧酶缺失、胰蛋白酶抑制剂缺失和抗草甘膦EPSP酶等特性的鉴定体系、标记和定位重要性状(耐盐性、抗大豆花叶病、无脂氧酶、无胰蛋白酶抑制剂)基因、开展分子标记辅助背景选择研究方面发挥的重要作用。我国大豆育种的实践证明,国外种质的利用促进了中国大豆新品种产量的增长、品质的改进和抗性的提高。因此,今后重视国外种质资源的有目的性的引进,加强对国外种质资源的深入研究,为国外种质资源在中国大豆遗传育种学、表型组学、基因组学、蛋白组学和酶学等领域的有效利用创造条件。

植物种质资源超低温保存现状及其研究进展

根据联合国粮农组织2010年发布的世界各国的《第二份世界粮食和农业植物遗传资源现状报告》以及有关国际会议和相关文献资料,从超低温保存材料类型、基本程序、方法技术、理论基础、影响因素、保存费用、保存策略和保存现状、实际应用等方面综述了全球植物种质资源超低温保存现状及其研究进展,展望了植物种质资源超低温保存技术的应用前景,旨在加强非正常型种子植物种质资源的安全长期保存。文章最后分析了我国存在的差距,提出了今后努力方向和发展的建议。

百合种质资源限制生长法保存研究

对切花百合（Lilium L．）品种‘Siberia’（西伯利亚）试管苗限制生长保存方法及保存后恢复生长的再生植株的遗传稳定性进行了研究。结果表明，常温（20±1）℃、光照强度1500lx、光照时间12h／d的条件下，在MS或者1／2MS培养基中添加1．0～3．0mg／L的脱落酸（ABA）能够有效延长百合试管苗的继代间隔时间。离体保存百合试管苗9个月时存活率均在80％以上。在添加50～90g／L高浓度蔗糖的培养基中能够保存百合试管苗11个月以上，保存过程中植株生长缓慢，基部有紫色鳞茎生成。而添加10～50g／L甘露醇或10～40mg／L矮壮素（CCC）对百合试管苗生长没有起到明显的限制作用。各种限制生长法保存的试管苗转移到恢复培养基上培养1个月左右均能长成正常的植株，其形态特征以及可溶性蛋白质、过氧化物酶同工酶和酯酶同工酶图谱与对照相比没有明显差异。

种子老化对玉米种质资源遗传完整性变化的影响

对经老化处理得到的不同发芽率水平的玉米地方品种条花糯进行农艺性状观察和SSR分子标记分析。结果表明,种子发芽率水平下降影响出苗植株中芽鞘和叶鞘颜色的比率。当发芽率降到32%时,浅紫色芽鞘植株的比率降至0。当发芽率下降时,浅紫色叶鞘植株的比率升高,而白色叶鞘植株的比率则下降。经SSR分析发现,低发芽率群体的多态性条带百分率、等位基因数、有效等位基因数、基因多样性指数、Shannon指数等遗传参数,与对照群体的遗传参数相比都有所下降,表明老化处理后群体内的遗传多样性低于对照群体的遗传多样性,群体内遗传变异出现下降。本试验结果表明,植株形态标记和SSR分子标记可以作为老化种子遗传完整性变化的检测方法,同时认为对于异质种质资源材料,低的发芽率更新标准不利于种质资源遗传完整性的保持。

国家作物种质库长期贮藏的高粱种子生活力监测研究

【目的】了解国家作物种质库贮藏高粱种子的生活力状况,为国家作物种质库贮存高粱种子及其它作物种子生活力监测及更新方案的制定提供参考,达到长期安全保存种质资源的目的。【方法】对在国家作物种质库贮藏10年以上的3 300份高粱种子的生活力进行了监测,分析了不同起始发芽率和来自不同供种单位和年份种子的生活力变化,探讨了种子起始质量对贮存效果的影响。【结果】90%的种子在国家作物种质库贮存10年后的发芽率仍保持在入库最低标准85%以上,有33份(占被监测份数的1.00%)出现了明显下降,发芽率从85%以上下降至70%以下。从总体上看,低发芽率水平的种子份数增加,高发芽率水平的种子份数减少。来自不同供种单位和不同年份种子间的发芽率下降差异显著。【结论】在进行种子生活力监测时应首先监测生活力出现显著下降的送存单位提供的种子。另外,监测时应按顺序一份一份地检测,不能进行抽测,因即使是同一单位在同一年份送存的种子生活力变化范围非常大。种子在繁殖或更新时还应将其生长季节,特别是种子成熟和收获时候的气候条件进行记录。

北方冬麦区小麦抗旱种质资源遗传多样性分析

遗传多样性分析对于作物资源评价和利用具有重要的意义。本研究以我国北方冬麦区136份小麦抗旱种质资源为材料,分析10个农艺性状及其耐旱指数的相关性,以及抗旱种质的遗传多样性。结果表明:在雨养和灌溉条件下,穗叶距的变异系数最高,分别为42.1%和37.2%,单穗总小穗数的变异系数最低,为6.4%和5.7%;不同水分条件下,植株稳产性主要受单株穗数、有效小穗数及穗下节长的影响;性状耐旱指数的多样性指数在1.95到2.07之间变化,平均值为2.02;根据性状耐旱指数将供试材料分为7个类群,其中第I、第III类群材料表现为对水分条件不敏感,而第II类群材料更适于在干旱条件下种植。材料之间的抗旱性差异可以作为抗旱育种中亲本选配的依据。

大豆耐盐性种质资源SSR遗传多样性及标记辅助鉴定

本研究利用60对SSR引物对93份大豆1级耐盐种质资源和57份盐敏感种质资源(5级)进行分析,以确定耐盐种质资源和盐敏感种质资源的遗传多样性,以及耐盐相关标记在种质资源耐盐性鉴定中的利用程度。60个位点共检测出等位变异792个,平均13.2个,其中耐盐种质资源特有等位变异133个,盐敏感种质资源特有等位变异106个,但76.0%的等位变异频率低于0.10,仅有1.8%的等位变异出现频率高于0.40。耐盐种质资源多态性信息含量(PIC)平均为0.78(0.47～0.90),盐敏感种质资源PIC平均为0.80(0.46～0.94)。根据主成分分析,耐盐和盐敏感种质资源多样性分布规律相似。然而,与耐盐基因相关的一个SSR位点的等位变异分布频率在耐盐和盐敏感种质资源间无显著差异。根据UPGMA聚类分析结果,耐盐种质资源按生态区分为3个类群,类群Ⅰ和Ⅲ分别以东北春大豆和北方春大豆为主,类群Ⅱ为黄淮夏大豆和其他生态类型的混合群。

小麦抗旱种质资源的遗传多样性

在雨养和灌水条件下,田间栽培小麦抗旱材料。根据结实器官建成与物候期、生育期的对应关系,通过供试材料产量构成因素的旱、水表现,分析在各因素形成时期的抗旱性。分别以抗旱系数和抗旱指数作为评价抗旱性的指标,通过聚类分析供试材料的遗传多样性。结果发现有些材料表现为全生育期抗旱,而有些材料只在苗期、拔节期、开花期和灌浆期等一个或几个生育时期表现抗旱;有的材料表现为抗旱高产,但有的材料产量水平较低;同时还发现部分抗旱种质资源在灌水条件下有较大的增产潜力。

基于醇溶蛋白的20份大麦种质资源遗传完整性分析

为了给大麦种质的保存和更新提供依据，采用醇溶蛋白电泳技术对20份大麦种质（每一份种质各有两个繁殖年份不同的供试材料）进行了遗传完整性分析。结果表明，有5份种质是具有一种醇溶蛋白谱带带型的同质性种质，15份是具有2～6种醇溶蛋白谱带带型的异质性种质；同质性品种不同繁殖年份之间的谱带带型没有变化，而在15份异质性种质中有4份的带型数量及频率则发生了变化。说明某些大麦异质性种质在繁殖更新过程中发生了遗传完整性变化。进一步分析表明，更新发芽率水平不是影响带型频率发生显著变化的主要因素，其遗传完整性变化可能是更新发芽率水平、繁殖群体、授粉和收获方式等综合因素的影响结果。

植物基因组学与种质资源新基因发掘

种质资源是基因的载体,如何从种质资源中发掘出新的目标基因是21世纪植物育种所面临的最大挑战之一。近年来,随着植物基因组学的迅猛发展,新的基因发掘方法和技术不断涌现,新基因发掘也产生了各种新的思路和策略。笔者在回顾基因发掘历史的基础上,对中国的新基因发掘现状和问题进行了分析,并针对各种基因发掘方法和策略进行了评述,提出了开展新基因发掘的发展方向。

城市污泥和粉煤灰配施影响砂化土壤微生物区系的实验研究

目前,对利用城市污泥和粉煤灰改良土壤的研究大多集中在二者对土壤理化特性、作物产量以及重金属累积的影响等方面,而对土壤微生物区系进行研究的相对较少。为了了解城市污泥和粉煤灰改良砂化土壤对土壤微生物区系的影响,文章对包头试验田改良前后土壤微生物区系进行了比较,研究发现,刚刚改良后,土壤中微生物数量较对照组明显增加;在改良后的最初2个月内,细菌和放线菌的数量有所减少,真菌数量少量增加;改良后2～5个月内,改良后土壤中微生物数量较对照组增加幅度显著,细菌、放线菌和真菌数量分别增加79.53%～589.76%,46.53%～270%,61.92%～143.59%,且微生物数量增加的幅度随着时间的延长,呈上升的趋势。

国家种质库种子干燥处理技术的建立与应用

降低入库种子的含水量 ,是维持种质长期安全贮藏的重要保证。经过近 2 0年的不断摸索和改进 ,国家种质库已建立起一套有效的种子干燥处理技术系统 ,完成了 33万余份种质的干燥处理任务。本文介绍了该系统的设备组成、作物种子适宜的干燥温度、相对湿度、处理时间以及应用情况。

一个新矮生玉米种质资源的发现与遗传鉴定

玉米矮生种质资源在育种工作中具有重要的利用价值。2002年在玉米种质资源扩繁与鉴定过程中,从玉米自交系K36中发现一株矮生突变体。随后通过连续自交,获得了纯合一致、稳定的矮生自交系,命名为矮2003。该矮秆材料在北京表现株高62.1cm,植株清秀,茎秆坚硬,结实正常。于不同时期用不同浓度赤霉素处理该材料显示其对赤霉素反应不敏感。矮2003与正常玉米自交系测交F1呈现高秆,F2与BC1高、矮秆分离比例分别符合3∶1与1∶1,遗传分析表明其矮生性状受一对主效单基因控制,表现为隐性遗传。所携带的矮生基因不同于已报道的玉米Dwarf8等。

AFLP分子标记在小麦种质资源研究中的应用

AFLP(扩增性片段长度多态性 )是一种新的DNA分子标记 ,近年来广泛应用于小麦种质资源遗传多样性研究、种质指纹图谱构建及遗传材料鉴定、小麦遗传连锁图谱的构建、目的基因的分子定位、分子标记辅助选择以及基因表达调控与克隆研究等方面。

中国大麦种质资源直链淀粉含量分析

为了弄清中国大麦种质资源中直链淀粉含量的高低,为今后的糯大麦研究和育种提供参考,利用近红外反射光谱（NIRS）法对含糯性基因的167个中国代表性大麦品种的直链淀粉含量进行了测定。结果表明,在中国大麦中鉴定发现的糯大麦种质均属低直链淀粉糯大麦（以下简称低直糯大麦）,尚无一份是无直链淀粉糯大麦（以下简称无直糯大麦）材料。167份含糯性基因品种的直链淀粉含量变异范围为13.34%~38.23%,平均值为25.23%,标准差为4.18,变异系数为16.56%。品种内不同单株间直链淀粉含量不同,有的品种单株变异系数大,有的变异系数小。在28个品种中检测到直链淀粉含量小于15%的单株,其中在6个品种中共鉴定出7份材料,直链淀粉含量低于10%,可以在我国糯大麦育种和遗传等基础理论研究中优先利用。由于大麦品种间和品种内单株之间的直链淀粉含量存在很大差异,因此进行糯大麦种质资源鉴定筛选时,应在品种群体测定的基础上,进一步开展单株纯系繁殖鉴定;在杂交育种中选择糯大麦亲本时,不但要考虑备选品种的直链淀粉含量,还要考虑其个体基因型的遗传一致性。

植物种质资源库的设计与建设要求

我国植物种质资源保存越来越受到重视,不少单位正在筹备建设植物种质资源库。由于植物种质资源库具有较强的专业特点,且至今还没有种质资源库的设计与建设规范,致使一些新建种质资源库需经几次改造和调试后才能投入使用。本文就有关植物种质资源库特点、设计原则和技术指标要求以及建设经验作一概述,以供参考。

中国大麦种质资源Wx蛋白分析及糯大麦分子标记验证

为了鉴定中国大麦种质资源Wx蛋白类型以及对已有的糯性分子标记进行验证,利用1D-SDS-PAGE分析了中国167份不同直链淀粉含量类型的大麦种质资源的Wx蛋白类型,发现在低直糯大麦和无直糯大麦两种类型中,可能存在四种生化遗传变异类型。其中有两种与无直糯大麦有关,一种是Wx基因可以正常转录,但转录产生的Wx蛋白无活性,不能催化直链淀粉合成;另一种是Wx基因不能正常转录,既无Wx蛋白产生,也无直链淀粉合成。另外两种与低直糯大麦有关,一种是Wx基因可以正常转录,但转录产生的Wx蛋白活性有限,催化直链淀粉合成的功能降低;另一种是Wx基因不完全正常转录,产生的Wx蛋白数量有限,影响直链淀粉合成。利用4个大麦与小麦的STS标记和2个大麦与小麦的SSR标记对不同Wx蛋白类型进行糯性鉴定,结果表明,迄今利用的Wx基因的STS引物P1可能只适合用于与CDC Candle遗传类型相同的糯大麦品种或基因型的鉴定;其他标记均不能用于鉴定大麦糯性胚乳表型。因此当前对于糯大麦育种及Wx分子鉴定研究而言,还有待于开发新的分子标记。

中国小麦品种资源Glu-1位点组成概况及遗传多样性分析

分析了 5 12 9份中国小麦初选核心种质样品HMW GS的组成情况 ,其中地方品种 345 9份、育成品种(系 ) 16 70份。这些材料作为初级核心种质基本代表了保存在国家长期库中的普通小麦种质资源的遗传多样性 ,覆盖了中国小麦栽培的 10大生态区。总体来看 ,在Glu A1、Glu B1和Glu D13个位点上的主要等位变异分别为null、7+8和 2 +12。育成品种中 1、7+9、14 +15、5 +10和 5 +12亚基 (对 )的频率比地方品种有很大的提高。在Glu 1位点上 ,地方品种与育成品种的遗传丰富度差异甚微 ,但育成品种的遗传离散度指数却显著高于地方品种。在 3个位点中 ,Glu B1位点的多样性最丰富 ,其次为Glu D1位点 ,Glu A1位点的多样性最差。从生态区来讲 ,地方品种变异类型最丰富的 3个大区是黄淮冬麦区、西北春麦区和西南冬麦区 ;选育品种最丰富的 4个大区是西南冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区和北部冬麦区。由于广泛的引种、杂交、选择以及亲本选配中的偏爱 ,造成许多生态区遗传离散度指数高低与遗传丰富度出现相矛盾的现象 ,这点在长江中下游冬麦区材料中表现尤为突出。育成品种与地方品种间遗传分化系数分析表明 ,现代引种和杂交育种使我国小麦品种“群体”遗传组成和结构发生了质的变化。