选育进展（共6篇）
选育进展 篇1
湖北金旭爵士种畜有限公司 (以下简称爵士公司) , 是湖北金旭农业发展股份有限公司与英国JSR遗传育种有限公司合资在湖北襄阳成立的英系猪育种公司。爵士公司于2012年6月29日从英国JSR成功引入885头曾祖代种猪, 包括杜洛克、长白和大白3个品种, 父系和母系2个品系, 总计38个血统。其中杜洛克6个血统、13头公猪、61头母猪, 父系大白6个血统、27头公猪、138头母猪, 长白13个血统、27头公猪、206头母猪, 母系大白13个血统、33头公猪、380头母猪, 是国内为数不多的进口纯英系种猪场。英系猪具有遗传基因稳定、各项性能突出的优点, 是纯繁或杂交的首选。
爵士公司以引入英系猪为育种材料, 采用封闭式育种手段, 利用生产周批次测定的方法和SE-LECT育种软件进行数据处理分析。SELECT软件由JSR公司授权爵士公司使用, 该软件数据库涵盖JSR公司旗下所有专属与合作猪场 (英国本土、加拿大、俄罗斯、乌克兰、中国) 的数据信息, 在此基础上进行种猪遗传评估。爵士公司通过使用该软件实现了与JSR公司的同步育种, 对爵士公司种猪的遗传进展具有重大意义。目前已进行了2个世代的选育, 现将选育进展报告如下。
1 选配
利用SELECT软件计算各个公母猪之间的近交系数, 避开亲缘关系, 实行随机选配为主, 辅以人工选配。
2 测定
建立场内测定站进行集中统一测定, 缩小环境方差;测定方法依据JSR公司的SELECT育种体系进行, 开始测定时间为10~12周龄, 体重范围为30~40 kg;结束测定时间为20~22周龄, 体重范围为75~112 kg。主选性状有以下几点。
生长性状:30~100 kg日增重、100 kg日龄。
胴体性状:100 kg背膘厚、瘦肉率。
繁殖性状:窝总产仔数、窝产活仔数、21日龄断奶头数、21日龄窝重。
体形外貌评定则要求品种特征明显, 头部轻秀, 各部结合良好, 肢蹄粗壮结实, 体躯高、长、深、宽等。
3 选留
利用SELECT育种软件对测定数据进行分析并计算各个性状的估计育种值 (EBV) , 然后对不同性状的EBV进行经济加权得到经济选择指数 (NEI) , 最后结合外形评定选择个体NEI高于群体NEI的个体选留。
4 结果
2 a的种猪性能数据表明英系种猪生产性能十分优秀。
4.1 体型外貌
英系猪品种特征明显, 母系大白面貌清秀, 但体躯较短且丰满, 四肢结实, 有效乳头7对以上、排列整齐;父系大白体躯健壮、背腰和臀部肌肉发达, 双脊背非常明显;杜洛克被毛棕红色, 体躯高大, 腹不下垂, 四肢粗壮, 前胛后臀肌肉丰满;长白腮肉不明显, 体躯较长, 背腰平直, 四肢强健, 有效乳头7对以上、排列整齐。
4.2 繁殖性能
母猪发情明显, 如静立反应、阴户红肿、分泌黏液等发情特征明显易观察。后备猪初情日龄在180~210 d, 发情征兆持续3~4 d, 发情周期为20 d。爵士公司实际配种情况统计显示:平均初配日龄246 d, 初配体重为130~150 kg, 配种受胎率达到85%以上。从分娩数据看, 英系猪的繁殖性能十分优秀, 出生仔猪体重均匀、整齐度高。但英系种猪在生产中表现出的哺乳性能受营养水平与管理水平的限制还没有完全开发出来。
1) 长白猪繁殖性状的选育进展, 见表1和表2。
表1显示长白猪初产性能, 除产活仔数进展不明显, 总产仔数、21日龄断奶头数和21日龄窝重均呈现上升趋势;总产仔数维持在13头左右, 产活仔数维持在12头左右, 21日龄断奶头数维持在10.36头以上。说明产活仔数的选择短期没有明显进展, 同时21日龄断奶头数与窝重水平偏低与营养、饲养管理方面有很大关系。
表2显示长白猪经产性能在总产仔数、产活仔数、21日龄断奶头数和21日龄窝重均呈现上升趋势, 比初产猪有所提高, 说明经产母猪在哺乳性能及抗病性能方面较初产母猪具有优势。
2) 母系大白猪繁殖性状的选育进展, 见表3和表4。
表3显示母系大白猪初产性能, 除产活仔数变化趋势不明显, 总产仔数、21日龄断奶头数和21日龄窝重均呈现明显上升趋势, 表明繁殖性能选育短期只有小幅进展, 与繁殖性状低遗传力水平相符。
表4显示母系大白猪经产性能同长白母猪类似, 较初产猪有所提高, 但21日龄断奶头数和2日龄窝重2 a间的低水平表明产房的饲养管理水平亟需加强。
3) 父系大白猪繁殖性状的选育进展, 见表5和表6。
表5显示父系大白猪初产性能, 总产仔数、产活仔数、21日龄断奶头数和21日龄窝重均呈现明显下降趋势, 表明大白猪的父系化在繁殖性能上较低, 且选育过程中繁殖性状的权重较低导致繁殖性能的下降。
表6显示父系大白猪经产性能较初产母猪同样有所提高, 虽然繁殖水平低于母系2个品种, 但在活仔率上却要优于高产的母系品种。
4.3 生长性能
爵士公司所引入的父系大白经过JSR近年的改良, 在生长性能上取得长足进展, 相对于目前应用最广的杜长大三元杂交体系, 父系大白在英国已逐渐取代杜洛克成为更受欢迎的终端父本公猪。因为除生长性能已赶超杜洛克外, 三元杂个体毛色更有优势, 后代全部表现为白猪, 胴体品质、肉质风味上也较杜长大有一定提高。爵士公司2 a的测定数据也表明父系大白猪确实表现出良好的生长性能。
1) 杜洛克生长性状的选育进展, 见表7。
表7显示杜洛克平均日增重呈现上升趋势, 目标体重日龄和背膘厚则呈现下降趋势。
2) 父系大白猪生长性状的选育进展, 见表8。
表8显示父系大白猪平均日增重和瘦肉率呈现上升趋势, 目标体重日龄和背膘厚则呈现下降趋势;父系大白生长性能明显优于杜洛克。
3) 长白猪生长性状的选育进展, 见表9。
表9显示长白猪平均日增重呈现上升趋势, 目标体重日龄和背膘厚则呈现下降趋势;生长性能及遗传进展相对父系猪进展缓慢。
4) 母系大白猪生长性状的选育进展, 见表10。
表10显示母系大白猪平均日增重呈现下降趋势, 目标体重日龄和背膘厚则呈现上升趋势;生长性能下滑可能与哺乳期与断奶早期发育水平偏低有一定关系。
5 小结
选育结果表明繁殖性状短期的选育进展不大, 这一现象除与繁殖性状低遗传力水平有关联外, 和风土驯化也有一定关系。此外通过数据分析发现营养水平与饲养管理水平还需要进一步提高, 尤其在母系大白上表现比较明显。生长性能除母系大白外整体呈上升趋势, 目标体重日龄下降、日增重提高、背膘厚下降, 表明生长性能遗传进展较为明显。
通过近2 a的饲养摸索, 爵士公司认为英系种猪具有较强的适应性与优良的生产性能。同时爵士公司始终坚持按照SPF猪标准实施安全防疫措施, 在此前提下, 引入的种猪能较快的适应新环境, 且猪只从出生开始就处于较低疾病感染的环境之中, 猪在各阶段的生长潜力都能有效发挥, 从而表现出其优良的特性。因此, 个体在成活率、均匀度、生长速度及饲料转化率方面与非SPF场相比, 都有了很大的提高, 同时英系猪又具有瘦肉率高、丰满度好等特点, 这些都体现了英系SPF种猪的优势。但是在本土化的同时, 爵士公司还需总结出更适合英系种猪的营养水平并提高管理水平以更好的发挥英系种猪的生产潜力。
根瘤菌选育研究进展 篇2
关于根瘤菌选育的方法与进展, 国内外仍未有系统的报道, 本文紧紧围绕根瘤菌选育问题, 回顾归纳有关根瘤菌选育的方法手段以及国内外研究进展, 讨论当前存在的问题并提出本领域进一步研究的发展趋向, 以期对筛选高效根瘤菌的研究有所参考。
1 根瘤菌
根瘤菌是一大类群能在豆科植物结瘤固氮的细菌的统称。在培养条件下是革兰氏染色阴性、无芽孢、能运动、好气或微好气的小杆菌, 大小一般为0.5～0.9×1.2～3.0μm, 鞭毛周生, 端生或侧生, 在YMA固体培养基上生长成无色透明水珠状菌落, 或浅白色菌落。侵入宿主豆科植物在根瘤内后, 形态多膨大呈棒状、T形、Y形和X形, 此时的根瘤菌称为类菌体[1]。
2 选育优良根瘤菌菌株的育种方法和途径
广义上说, 菌种改良是采用各种科学技术手段 (物理、化学、生物学、工程学方法以及它们的各种组合) 处理微生物菌种, 从中分离得到所要求表型的变异菌种。本文以下就从传统和新兴技术的方面, 介绍根瘤菌高效菌株的选育研究工作。
2.1 自然选育
自然选育是目前获得新菌种的一种最常用的方法, 其实质是广泛搜集品种资源, 积累和利用在自然条件下发生的有益变异。
在发展根瘤菌剂生产过程中, 各国都建立了高效根瘤菌菌株筛选的基本程序, 即实验室→温室→田间或分离→初筛→复筛等程序。一般而言, 所选择的菌株需具有如下指标:与相应宿主迅速形成有效根瘤;在各种田间条件下, 有迅速有效结瘤能力;与土壤中土著根瘤菌的竞争能力;在无宿主条件下存活的能力, 在载体机质中的生长能力;在载体里和种子上的存活能力;对pH和接触化肥、农药的耐受能力;在培养基中的遗传稳定性[2]。土壤中根瘤菌品种很多, 从中筛选出结瘤固氮效力高的根瘤菌, 接种豆科作物就可以改善共生结瘤和固氮效率。研究人员从Bradyrhizobium japonicum分离到高效固氮酶突变菌体, 这种突变株比野生型菌株有高1倍的固氮酶活力。在美国加州进行的大田实验表明, 接种这些突变株能使大豆提高产量12% (Williams) 。
由于人工选择不能改变个体的基因型, 而只是积累并利用自然条件下发生的有益变异。所以要使选择育种产生效果需要广泛收集不同地域、不同生态型的菌株, 以便从大量菌株中去粗取精、弃劣留优, 筛选到适合人们需要的菌株。这种方法工作量大、筛选程序复杂, 但是可以有效选育出性能稳定的高产菌株, 该方法在国内外应用广泛, 仍然是目前筛选高效根瘤菌的基础方法。
2.2 杂交选育
杂交育种是利用两个或多个遗传性状差异较大的菌株, 通过有性杂交、准性杂交和遗传转化等方式, 而导致其菌株间的基因的重组, 把亲代的优良性状集中在后代中的一种育种技术。通过杂交育种可以实现不同的遗传性状的菌株间杂交, 使遗传物质进行交换和重新组合, 改变亲株的遗传物质基础, 扩大变异范围, 获得新的品种。
根瘤菌的杂交选育是用特异性不同的根瘤菌株在固体培养基上混合培养后, 经多次移接从中获得新菌株的方法, 这个方法是20世纪50年代胡济生等创立, 他们用此法获得了1046菌株, 应用于生产。
杂交育种在真核生物育种上发挥了重要的作用, 但是目前有关运用传统的杂交手段选育根瘤菌的工作报道很少, 报道较多的是由质粒介导进行杂交, 由此转向了基因工程育种, 该方法在根瘤菌选育方面与其他育种手段相比没有优势。
2.3 诱变育种
诱变育种在医药和工业生产菌选育中得到广泛应用。诱变及筛选的第一步关键是用物理、化学或生物的诱变因子修改目的微生物的基因组 (genome) , 产生突变型。对根瘤菌的诱变育种方面, 国内外学者在诱变和筛选方面做了大量的研究, 已取得了不少成果。
2.3.1 物理诱变
在物理诱变剂中, 紫外线是一种使用时间长、效果好、设备简单、值得推广的诱变剂。而其他几种射线都是电离性质的, 具有很强的穿透力。李元芳和刘惠琴以大豆根瘤菌005和2028菌株为出发菌株, 经适当紫外线照射后得到变异菌株固氮酶活性分别提高了150%和214.4%。赵志山、魏宝杰等利用快中子对小金黄大豆根瘤菌进行不同剂量的照射, 经诱变处理的根瘤菌侵染大豆后, 每一组的株干重、结瘤数都高于对照组, 株干重最高者为对照组的15倍左右, 结瘤数最高者为对照组的9.5倍;处理后的根瘤菌固氮活力有不同的变化, 株固氮能力为对照组的60倍左右。
激光诱变技术在生物育种中使用的激光器种类繁多, 波长从红外到紫外, 几乎每一个波段的激光都有效果[3]。应用激光技术诱变育种国内有很大发展, 黄怀琼以苕子根瘤菌株004、006为出发菌株, 经CO2激光辐照处理菌悬液, 采用富集培养方法, 分离出诱变菌株, 通过结瘤筛选和盆栽试验选出结瘤和固氮能力强的4′-004、1′-006 CO2激光诱变菌株;用慢生型花生根瘤菌株01、C1分别采用N2激光和CO2激光处理, 获得N2-01、CO2-5′诱变菌株, 它们的感染力和结瘤性能均优于原菌株, 植株干重及含氮量增加, 抗逆性强。传统的理化因子对微生物的诱变作用强烈, 但正变率低, 诱变株的遗传稳定性较差, 易发生回复突变, 经过长期累积处理的菌种, 再用相同的诱变处理, 常出现饱和现象, 处理效果不理想。近年来, 微波诱变技术悄然兴起, 它是一种新型的育种技术, 在其他菌种选育过程中应用广泛, 利用微波结合其他诱变方法进行复合处理, 对根瘤菌进行选育也具有巨大的潜力。
2.3.2 化学诱变
化学诱变剂的突变率通常要比电离辐射的高, 并且十分经济, 但由于它们多是引起碱基置换突变, 易发生回变, 导致变异不稳定, 突变株分离和检测困难, 另外这些物质大多是强致癌剂, 使用时必须十分谨慎, 对实验条件也有较高的要求。
在化学诱变中, 常用的诱变刑是亚硝基胍 (NTG) , 它是一种极强的诱变和致癌剂, 近年来采用亚硝基胍诱变方法已经获得了高效固氮的大豆根瘤菌。张宪武等用亚硝基胍等方法诱变得到大豆根瘤菌突变株 (B16-11) , 它具有自生固氮能力, 在实验室条件下能使乙炔还原为乙烯, 固氮活性较野生型菌株 (B16) 高3倍以上。另外吖啶橙 (acridine orange, AO) 能在细菌中诱发大量的移码突变, 龙敏南等通过吖啶橙 (acridine orange) 诱变花生根瘤菌, 筛选出能使大豆结瘤并具吸H2和固氮活性的花生根瘤菌变株。
在化学诱变中, 目前仍然没有新型诱变剂的出现, 其通常和多种诱变技术相结合的复合诱变广泛用于根瘤菌选育研究中。
2.3.3 营养缺陷型突变株的回复突变
根瘤菌的色氨酸代谢及其营养缺陷突变株的研究也受到不少研究者的重视。Wells S E和Kuykendall L D采用亚硝酸诱变的方法筛选到慢生型大豆根瘤I-11ORS的11株色氨酸营养缺陷型, 它们均失去了结瘤或固氮能力, 但是其回复突变的原养型菌株仍能感染植物并形成有效根瘤。Hunter W J和Kuykendall LD研究了慢生型大豆根瘤菌色氨酸回复原养突变型的共生效应, 从中筛到了1株具有高效共生固氮作用的菌株TAll Nod+。用该菌接种的, 植株干重和全氮量均较野生型出发菌株有显著提高, 其结瘤率也比接种野生型出发菌的提高了56%[4,5]。目前尚不清楚这一提高结瘤率和固氮能力的机理, 推测TAll-Nod+菌株可能提供了浓度更适合于形成有效根瘤的物质。营养缺陷型突变株的回复突变的研究对根瘤菌的选育提供了一个新的思路[6,7,8]。
2.4 原生质体融合技术
原生质体融合是20世纪70年代发展起来的基因重组技术。原生质体融合就是用水解酶除去细胞壁, 释放出球状原生质体, 然后用物理或化学方法诱导遗传特性不同的两亲本原生质体融合, 经染色体交换、重组而达到杂交的目的, 经筛选获得集双亲优良性状于一体的稳定融合子。
根瘤菌的结瘤及固氮具有一定的专一性, 特定的根瘤菌只能与相应的豆科植物形成有效根瘤。利用原生质体融合技术选育结瘤范围广、固氮酶活高的优良菌株也是一项良好的方法。Wei Gehong等以青霉素和氯霉素分别作为Rhizobium leguminosorum USDA2370和Sinorhizobium xinjiangnesis CCBAU110 的抗药性标记[9]。利用原生质体融合技术, 成功地获得了USDA2370 和CCBAU110的属间融合菌株。该融合菌株可分别在双亲寄主植物上结瘤[7]。Zhu Mine等利用原生质体融合技术, 以链霉素和青霉素分别作为苜蓿中华根瘤菌 (Sinorhizobium melilot) 102F28 和鹰嘴豆中慢生根瘤菌 (Mesorhizobium ciceri) USDA 3383的抗药性选择标记, 成功地获得了102F28和U SDA 3383的属间融合子, 该融合子可分别在双亲寄主植物上结瘤[10]。
原生质体融合技术由于遗传信息传递量大, 不需了解双亲详细的遗传背景, 可有目的地选择亲株以选育理想的融合株, 便于操作等优点, 为遗传育种提供了一种有效手段, 然而原生质体的制备及再生是原生质体融合技术的前提, 环境因素对原生质体的制备影响很大, 国内外通过融合技术获得高效固氮能力根瘤菌的相关报道不是很多。
2.5 基因工程育种
基因工程育种是指利用基因工程方法对生产菌株进行改造而获得高产工程菌, 或者是通过微生物间的转基因而获得新菌种的育种方法。
利用基因工程方法构建重组根瘤菌菌株主要路线有两条:一是提高根瘤菌的固氮效率;二是增强根瘤菌的强竞争结瘤能力。许多学者已利用遗传工程技术来构建和筛选优良高效菌株[6,9]。Birkenhead K等将含有苜蓿根瘤菌dct基因的重组质粒pRK290:4:4b导入慢生型大豆根瘤菌 (Bradyrhizobium japonicum) CJ1, 不仅在好气自生条件下提高了转移接合子CJ1 (pRK290:4:4b) 的琥珀酸转运能力, 而且在微氧条件下使转移接合子的固氮酶活性较出发菌株CJ1提高了60%。Bosworth A H等以苜蓿根瘤菌PC和2011为出发菌, 分别构建了7株在染色体上克隆有额外拷贝dctABD或/和nifA的重组菌, 小区田间比较试验结果表明:同时克隆有dctABD和nifA的菌株RMPBC-2在土壤有机质和化合态氮素含量较低的Hancock试验点上的苜蓿植株生物量较出发菌PC高12.9%、较不接种对照高17.9%[11]。
目前国外最成功的例子是利用dctBA、dctB、dctC和nifA基因构建的重组苜蓿根瘤菌菌株RMPBC-2, 美国环境保护署 (EPA) 批准其进行商品化生产, 这也是目前世界上惟一一株通过了遗传工程菌安全性评价并进入有限商品化生产的重组根瘤菌菌株[12,13]。在"863"计划支持下, 我国一些科学家也开始尝试通过基因工程的方法构建具有高效结瘤、固氮能力的重组根瘤菌, 并取得了一些进展[9]。目前我国境内已有申报并获准中间实验的重组根瘤菌, 如:中国农业大学生命科学学院的转基因重组大豆根瘤菌;中科院植物生理研究所的重组大豆根瘤菌的中间实验;广西大学的转基因重组大豆根瘤菌环境释放;中科院植物生理研究所的重组苜蓿根瘤菌在河北、新疆的中间实验[14]。
基因工程育种是真正意义上的理性选育, 它可实现超远缘杂交, 因而是最新最有前途的一种育种新技术。但是, 在根瘤菌选育中应用分子生物学技术依然受到各种现实条件的限制, 如研究中的巨额耗费, 微生物背景知识的匮乏, 以及技术门槛较高等原因都防碍了现代生物技术在根瘤菌选育中的应用。
3 问题
虽然在发展根瘤菌剂生产过程中, 各国都建立了高效根瘤菌菌株筛选的基本程序, 但是仍存在以下问题:
(1) 筛选周期过长, 工作量大。理论上筛选高效菌株大都先经过蛭石初筛→土壤复筛→小区试验, 得到初步筛选到的高效菌株, 然后要通过分子标记等技术来跟踪检验, 最后再进行大田中试等实验验证才能大量进行工艺生产菌剂, 投入市场使用, 整个过程工作量大, 周期长, 影响了高效菌株的筛选进程[14]。
(2) 高效根瘤菌的筛选技术也无统一标准。根据不同的菌株和实验目的, 可以采用不同的技术[12]。根瘤菌传统的检测技术包括荧光标签抗体、酶联免疫吸附测定 (ELISA) 或免疫扩散。这些方法都有一定的缺陷性, 如工作量大, 不利于采集大量数据进行统计分析, 费用和技术要求都很高, 所以, 常规的检测手段已无法满足实践的需要。
4 展望
基于目前根瘤菌选育的研究现状, 未来的发展趋向有以下几个方面:
(1) 以DNA分子克隆和表达技术为主要工具的基因工程技术是现代生物技术的主体, 它成为微生物菌种选育的主要研究方向之一, 生物固氮研究者将会构建越来越多的竞争结瘤能力和共生固氮效率显著提高的基因工程菌株。
(2) 在根瘤菌的菌种选育过程中, 传统的自然选育方法依然占据重要的地位, 它是开发高效根瘤菌的基础。在诱变育种方面开发一些操作简单、安全, 而且正变率高、辐射损伤轻的新型诱变因子, 这些新型诱变技术会极大推进根瘤菌选育工作。
(3) 根瘤菌与植物的共生固氮过程是十分复杂的, 有关共生固氮基因的定位、表达和调控等机理还没有完全被认识, 许多工作仍被视为探索性的实验, 因此, 加强对根瘤菌与植物之间共生固氮的机理的研究将会大大促进根瘤菌选育工作。
(4) 开发和建立高效根瘤菌的筛选技术, 以缩短育种周期和降低成本, 提高筛选效率。
摘要：生物固氮是一个全球性的战略课题, 其中豆科植物与根瘤菌共生固氮一直是生物固氮研究的焦点。该文从菌株选育的角度, 通过对比总结国内外根瘤菌选育方法的研究进展, 详细阐述了各种育种方法在根瘤菌选育过程中的应用和优缺点, 指出筛选周期过长和筛选技术低效是当前研究中的限制问题, 并进一步对选育工作的前景进行了展望。
辽宁绒山羊选育进展及育种方向 篇3
1955年辽宁省农业厅赵启泰在盖县丁屯村调研, 发现当地农户饲养着一群群特殊的山羊, 能够产绒, 并且产绒量很高。1959年辽宁省畜禽品种资源普查过程中, 辽宁省畜牧兽医科学研究所张延龄等专家对此羊的生产性能进行测定, 成年公羊产绒量为500～600克, 成年母羊产绒量为200～400克。当时称为“盖县绒山羊”。1966年省农业厅正式批建盖县绒山羊育种站。此后受“文革”冲击, 盖县绒山羊的选育工作未能得到应有的重视。
1980年, 农业部与辽宁省人民政府共同投资兴办辽宁省种羊场, 将社会上较好的公、母羊集中起来饲养选育。据1980年的测试结果, 种公羊的平均产绒量为779克, 最高个体为1025克;成年母羊的平均产绒量为441克, 最高个体为600克。建场后, 在有关专家的指导下, 以提高纯度和产绒量为中心, 开展了较系统的选育工作。共组建4个家系, 采用了闭锁纯繁、扩繁的做法。严格淘汰了窄胸狭肋、长颈高腿、勾角、立角的个体, 使整个羊群达到纯白色。使羊群体型趋于一致。采用同质选配和适度亲缘选配的方法, 逐步培育优质高产的个体。1983年, 国家畜禽品种资源委员会组织专家对该品种进行鉴定验收, 并正式定名为“辽宁绒山羊”。
1985～1990年, 开展群体继代选育;1991～1995年, 开展辽宁绒山羊优质高产系选育, 并参加国家“八五”攻关;1996～1999年, 开展优质系和高产系的选育工作;1998～2006年, 开展常年长绒型新品系选育, 改写了绒山羊季节性长绒的传统生绒机理, 并首次发现一个次级毛囊长出两个以上绒干现象, 综合指标居世界领先水平;2000～2008年, 开展高繁系和无角系的选育工作。2001年, 《辽宁绒山羊育种机制改革方案 (试行) 》正式实施;2002～2006年, 认真贯彻辽宁省动物卫生监督管理局“机制灵活、资源共享、优势互补、场户双赢”工作方针, 开放式联合育种全面实施;2007年至今, 引入“分级管理、有偿服务”体制, 新联合育种计划正式启动。新联合育种模式对丰富辽宁绒山羊基因库、增加品种的安全性、缩短世代间隔、加速优秀种羊培育和推广起到了至关重要的作用。
经过20多年选育, 如今种羊的生产性能比建场初期1980年测试结果均有较大幅度地提高。其中:种公羊平均产绒量达到1368克, 增加589克, 增长75.6%, 最高个体产绒量达到1860克, 增加835克, 增长81.5%;成年母羊平均产绒量达到642克, 增加201克, 增长45.6%, 最高个体产绒量达到1390克, 增加790克, 增长131.7%。
回顾过去所进行的育种工作, 政府部门在辽宁绒山羊保种、育种和基地县建设等方面投入了一定数量的资金, 畜牧部门及科技人员为辽宁绒山羊选育做了大量的工作, 取得了辽宁绒山羊在产绒量、净绒率和绒长三个方面处于世界领先地位的优异成绩, 辽宁省畜牧兽医科学研究所和辽宁省辽宁绒山羊育种中心等单位主持的辽宁绒山羊选育等科研和推广项目, 多次得到国家科委、农业部和辽宁省科委的奖励, 辽宁绒山羊及其产品多次获农业博览会金奖或优质产品称号。
二、育种方向
1. 保持领先优势
在世界白绒山羊中, 辽宁绒山羊在产绒量及绒毛综合品质等方面处于领先地位。开展选育工作, 应该把工作重点放在保持这一优势上, 否则, 它就会失去存在的价值。在开展品系建设过程中, 尤其是在建立优质羊绒系时, 可以放弃适当数量的产绒量, 以换取绒细度的降低。但放弃的产量不应太多, 必须保证优质羊绒系产绒量的下限标准远大于其他品种的平均产绒量。
2. 加强品系建设, 改进绒毛品质
育种工作实质上是求同和求异交替进行的过程, 原种的遗传相似度达到93%, 表明应该结束求同这一阶段, 需要在现有基础上去寻找和发展不同点。根据羊群的实际情况建立品系, 实行开放式育种, 既可克服长期闭锁繁育所带来的弊端, 预防近亲系数较高和遗传相似度高的问题, 又可以使一个品种形成多套产品。对产绒量较低的品种, 可以用高产绒系的公羊去改良;对绒纤维较粗的品种, 可以用优质羊绒系的公羊去杂交。更重要的是在时机成熟时, 通过开展品系间杂交去获得理想型的个体。同时, 要逐步淘汰群体中绒毛偏粗和含有黄色隐型基因的个体, 以降低羊绒细度, 提高羊绒的洁白度, 增强羊绒产品的竞争力。
3. 培育理想型辽宁绒山羊
通过“辽宁绒山羊精细化育种体系”建设, 培育出兼具产绒多、细度好、绒毛洁白、生长快、产肉率高、肉质好、繁殖率高等优良特性的新品种。
4. 探索新的育种机制
选育进展 篇4
1 石蒜属植物的引种选育
1.1 石蒜属植物的生物学特征
石蒜属植物具近球形或卵形的地下鳞茎, 鳞茎皮为褐色或黑褐色, 鳞茎盘上着生多数须根, 形似蒜头, 一般多见于阴湿山坡的多石地段, 故称“石蒜”。石蒜属植物具有“开花不见叶, 长叶不见花”的特性, 因此也被称为“彼岸花”。石蒜属植物叶带状或扁长带状, 形似兰草, 丛状且笔挺向上, 具有很强的观赏价值。石蒜植物叶分为花前或花后抽出, 花前出叶即为早春出叶 (12月下旬至1月中下旬展叶) , 如忽地笑、石蒜、玫瑰石蒜、江苏石蒜等;花后出叶为秋季出叶, 即开花后不久展叶, 如中国石蒜、换锦华、长筒石蒜、鹿葱等。经过一段时间营养生长后, 叶片于4月、5月左右枯萎, 进入夏季花芽分化期或休眠期。石蒜属植物具有夏眠的习性, 这在我国夏季湿润的亚热带是非常罕见的一种生态现象, 可能与我国的古地理气候变迁直接有关[1]。
石蒜属植物的花期主要集中于7—9月, 其花茎单一, 直立, 顶生由4—8朵花形成的伞形花序, 花型有萱草形、百合花形和龙爪形。石蒜属植物的花色丰富多彩, 有白色、奶黄、粉红、乳白等;花被漏斗状, 上部6裂, 基部合生成筒状, 花被裂片倒披针形或长椭圆形, 不反卷、轻度反卷或强烈反卷, 边缘强烈皱缩、微弱皱缩或不皱缩;雄蕊6枚, 着生于喉部, 雌蕊1枚, 子房下位;蒴果通常有三棱, 种子近球形, 成熟时为黑色[5]。
1.2 石蒜属植物的生态环境
石蒜属植物对环境的适应能力很强, 其分布区内气候和土壤条件的差异非常大。该属植物多分散生长在具有一定遮荫的暖湿山坡、河岸草地或溪谷石缝处, 生长健壮, 尤其在高腐殖质的偏酸性土壤中生长良好, 偶在适应地段可成片分布[6,7,8,9]。石蒜属植物虽然喜生活于湿润的气候环境, 但却只生长在局部排水良好的沃土上, 一般多见于阴湿山坡的多石地段, 这可能与石蒜属植物皆具有肉质、多层膜质包被的鳞茎这个旱生结构有关[1]。
1.3 石蒜属植物的引种选育研究进展
我国具有丰富独特的野生石蒜资源, 蕴藏量非常丰富, 分布17种石蒜, 且多为中国特有, 分别是:石蒜 (Lycoris radiata) 、香石蒜 (Lycoris incarnata) 、短蕊石蒜 (Lycoris caldwellii) 、陕西石蒜 (Lycoris shaanxiensis) 、鹿葱 (Lycoris squamigera) 、江苏石蒜 (Lycoris houdyshelii) 、广西石蒜 (Lycoris guangxiensis) 、乳白石蒜 (Lycoris albiflora) 、忽地笑 (Lycoris aurea) 、长筒石蒜 (Lycoris longituba) 、安徽石蒜 (Lycoris anhuiensis) 、黄长筒石蒜 (Lycoris longituba var. flava) 、中国石蒜 (Lycoris chinensis) 、玫瑰石蒜 (Lycoris rosea) 、稻草石蒜 (Lycoris straminea) 和换锦华 (Lycoris sprengeri) [5]。这些石蒜植物资源包含了石蒜属植物具有的各种花色和形态, 是个丰富的石蒜植物资源种质库, 为研究该属植物提供了最为丰富的种质资源。由于石蒜属植物之间极易发生天然杂交, 其物种和品种家底至今不甚明了。因此, 建立石蒜属植物资源种质圃, 并开展分类学方面的研究工作是开发利用这些优良野生资源的基础。为了充分保护和利用优良的野生石蒜植物资源, 20世纪50年代南京中山植物园、杭州植物园、庐山植物园开始引种和栽培石蒜属植物, 我国台湾省也于20世纪70年代开始栽培繁殖金色石蒜即忽地笑, 并在日本切花市场上试销成功[10]。近年来北京、上海、厦门、西安和四川峨眉山等地区也相继开展了石蒜属植物的引种栽培研究工作, 积极建立石蒜属植物资源种质圃, 为开展相关的科研工作奠定了资源基础。
石蒜属植物具有很高的观赏价值, 但随着社会进步和人们观赏观的提高, 现有种、品种远不能满足市场需要, 因此该属植物新品种的选育工作就显得极为迫切。我们应充分利用我国独特多样的石蒜资源, 借助育种手段, 培育出更多、更新、更奇的石蒜品种, 使其成为具有中国特色的观赏花种。杂交在石蒜属物种形成的过程中起关键作用[11,12]。早在20世纪40年代, 美国和日本学者就对石蒜属植物进行了杂交育种研究, 并获得了不少的种间杂种, 如乳白石蒜、L.×woodii和L.×lajolla等[13]。杭州植物园通过野生调查, 掌握了野生石蒜资源的生长习性, 野生驯化栽培成功11种, 并通过人工杂交, 培育出2个杂交种作为切花新材料[14,15]。此外, 杭州植物园还开展了朱顶兰属与石蒜属的远缘杂交, 并成功培育出2个优良株系[16]。
2 石蒜属植物的开发利用
2.1 园林观赏价值
地被植物:球根类花卉植物石蒜既是观花植物, 又是一种极好的观叶植物。石蒜属植物的花朵色彩艳丽丰富, 形态婀娜多姿, 花亭挺拔, 具有很高的观赏价值, 是世界上的珍稀花卉之一。由于其具有“观花不见叶, 观叶不见花”的特性, 一般在园林中与草本植物相互配置点缀种植, 或栽植于银杏、桂花等高大乔木或疏林灌草中, 在秋季形成多彩的轮廓线和层次分明的植物景观。石蒜植物也是一种观叶植物, 其叶笔挺向上, 形似兰草, 姿态优雅, 且生长盛期为万物萧条的冬季。很多植物种类在冬天栽培困难, 需要较高的温度, 而石蒜属植物则在冬季绿叶葱葱, 其挺拔直立的身姿为寒冷的冬季增添了一道绿色风景。石蒜属植物具有颇高的观赏价值, 在荷兰、日本、美国和欧洲等国的园林应用中比较常见。虽然石蒜属植物在我国已有1500年的栽培历史, 被誉为“中国郁金香”[17], 但直至今日我国的花市还很少能觅到石蒜属植物的踪迹。我国石蒜资源虽然非常丰富, 但大多处于野生状态, 因此应加强相关方面的研究并付诸园林应用中, 使我国独特丰富的石蒜属资源发挥其美化作用。
鲜切花:石蒜属植物的花朵硕大, 色彩丰富, 花型美丽, 花亭挺拔且无叶便于运输, 正是切花的最佳材料。虽然我国石蒜资源异常丰富, 但近年来我国切花生产的种球主要依靠进口, 价格昂贵。石蒜作为商业化切花材料生产在我国刚刚起步, 石蒜属植物作为切花在我国市场上中的数量极其罕见, 我国学者在石蒜切花方面的研究涉及也很少[18,19,20], 与荷兰、日本等这些国家存在着很大的差距。
盆栽:石蒜属植物生长健壮, 对土壤的要求不严, 对环境的适应能力很强, 且少病虫害, 栽培管理方便, 较耐干旱;在全光照、干旱条件下, 同样能正常抽叶开花。石蒜属的这些特性使其可作为盆栽花卉欣赏, 其花期正值秋季淡花季节, 可用于教师节、国庆节等大型节日, 点缀路边或花坛, 具有很高的利用价值。
2.2 医学药用价值
在我国, 石蒜属很早就作为药用植物。《本草纲目》记载“石蒜, 辛、甘、温, 有消毒, (主治) 肿毒、疗疮恶核, 可水煎服取汗, 及捣敷之;及中溪毒者, 酒煎半生服, 取吐良”。近年来, 我国学者对石蒜属植物的药用价值进行了深入研究[21,22,23], 石蒜属植物以含有独特的具有多种生物活性或药理活性的生物碱类化合物引起了药物研究人员的注意, 迄今为止已从石蒜属植物中提取了40多种生物碱类物质。研究发现, 这些生物碱可用于治疗食物中毒、淋巴结核、风湿性关节炎等, 并对癌症也有一定的疗效。其中, 从石蒜中提取的药物——加兰他敏是治疗小儿麻痹后遗症的特效药[24,25,26], 其药效已获得世界神经病学会的认可。但在石蒜属植物中, 加兰他敏的含量极低, 提取1kg加兰他敏需要5—10t野生石蒜资源, 目前其产品市场价格高达40万元/kg, 因此石蒜属植物的人工栽培蕴含着巨大的市场前景和社会效益[27]。
2.3 潜在的生物除草剂
在我国, 杂草的肆虐给农业生产带来了严重的危害, 而目前常用的化学防除手段给环境带来了较大的危害, 造成环境和地下水污染等严重的生态问题。植物的化感物质是天然的除草剂, 由于其来自于植物体, 是环境长期选择的结果, 不会对环境造成不利影响, 是未来农业极具开发价值的环保型农药[28]。我国学者通过研究发现, 石蒜对群落中其他物种存在抑制作用, 有利于限制某些杂草的生长, 是一种具有良好开发潜力的生物除草剂[29]。
2.4 其他利用
石蒜植物提取物——生物碱等的毒性较大, 可将其制成高效杀虫、杀菌的低浓度生物农药, 用于防治农作物害虫, 不会对环境造成污染。石蒜鳞茎中含有高达40%的淀粉, 可用于生产酒精, 也可加工成浆糊, 还可将其加工成石蒜粉, 用于建筑涂料。此外, 石蒜属植物的鳞茎经过脱毒处理, 可开发出纯天然绿色食品[30]。石蒜属植物的这些作用目前在我国应用极少, 以后可加强这方面的研究和开发, 充分发挥野生资源的应用潜力。
3 石蒜属植物的快速繁育研究进展
近年来, 石蒜属植物作为世界著名的球根花卉, 市场需求量日益增加。而在自然状态下, 石蒜属植物主要依靠自然分球繁殖, 大多数种类每年仅能分生1—2个子球, 繁殖系数很低, 且子球到开花需至少4年时间;而经种子繁殖而成的实生苗也需经4—6年后[31,32]才能正常开花。目前石蒜属植物栽培技术落后、种球繁殖数低、野生资源遭受到乱采滥挖, 造成如今石蒜属野生资源量逐步减少。因此, 使该属植物实现产业化生产以满足市场需要的关键是解决其种球繁殖率低, 并培育出高生物碱含量的新品种。
3.1 切割法快速繁殖
提高母球的繁殖系数、增加子球的质量是种球繁殖的两个重要内容, 但这两个方面又存在一定的负相关性。近年来, 我国学者开展了一些石蒜属植物切割快繁方面的研究[33,34,35,36,37], 主要采用的方式为种球切割法和双鳞片扦插法。研究结果显示, 基底切割繁殖法是石蒜属植物一种较有效的繁殖方法, 繁殖系数在10—15倍;四分法可提高子球质量但繁殖系数较低;八分法恰恰相反, “米”字八分法是较适合发展的石蒜切片扦插繁殖方法。双鳞片扦插法的繁殖系数相对种球切割法较高, 但产生的子球质量较小。切割法快繁的缺点是在体内积累了毒素, 影响种球的品质。此外, 繁殖速度不高, 适合少量石蒜种球的生产。我国学者在切割快繁方面开展了不少研究工作, 但切割繁殖率不高, 不能用于大规模生产, 且繁殖时期培养基质、温度、生长调节剂的种类和浓度等还有待进一步深入研究, 以寻找最佳的繁殖条件, 提高切割法的种球繁殖率。
3.2 组织培养繁殖
由于石蒜属植物具有特殊的器官——鳞茎, 在组织培养方面具有与其他植物不同的特点。目前, 以石蒜属植物为材料进行组织培养的报道不多, 且局限在石蒜、忽地笑、长筒石蒜等个别种上[38,39,40,41,42,43,44,45,46,47]。研究发现, 石蒜属植物组织培养养取材的最佳时期是地上部分衰老期和花期, 诱导率最高, 组织培养中一般不形成愈伤组培, 而不直接产生不定芽。虽然石蒜属植物种球外植体获得子球的机会较大, 但由于外殖体褐化情况严重, 且种球在切割过程中产生的黏性液体很容易造成污染, 难以成苗。如何减少褐化和污染、提高组织培养苗的出瓶率和生长速率, 还需进一步深入探究。
4 存在的问题及展望
作为著名的球根花卉, 石蒜属植物虽然主要分布在我国, 其野生资源蕴藏量也非常丰富, 但目前不论是药用价值、观赏价值还是其他利用价值都开发得很少, 需要进行以下研究:①开展石蒜属种质资源普查, 建立石蒜属植物种质资源圃是利用、研究该属植物的基础。目前, 除江苏、安徽两省石蒜属资源调查较多外, 我国大部分省市的石蒜野生资源数量、分布区域不清, 一些种类仅有文献记载, 未见植物标本。此外, 该属植物容易产生杂交, 虽然该属植物种类并不多, 但目前的分类仍停留在种的水平上, 其物种及品种家底至今不清楚;而以科研为目的的种质资源保存工作也刚刚开展, 采用传统的分类方法和现代分类方法相结合对石蒜属植物开展分类方面的研究势在必行。②我国石蒜属资源异常丰富, 但几乎处于野生状态。目前作为地被植物和园林应用的石蒜植物多采自野外, 栽培、应用种球的种类非常单调, 仅石蒜和忽地笑作为人工栽培。目前, 石蒜属植物的繁殖栽培技术落后, 种球产量有待提高。经过学者引种、栽培观察, 多数石蒜属种类已达开花的鳞茎依然会出现隔年开花的现象, 切花产量不易控制, 这就需要深入研究石蒜植物的生长习性、生长发育规律, 把握其水肥施用时期和用量, 控制其花期, 并防止隔年开花现象。③随着人们观赏水平的提升, 对石蒜属植物花色、花期、花型等要求也有所提高, 国外已开发出不少石蒜属新品种, 非常受市场的欢迎。石蒜属植物花色变异非常丰富, 对该属植物进行遗传改良, 极有可能选育出特异花色的切花新品种。我们应充分利用丰富独特的石蒜资源, 运用杂交、诱变、组织培养及基因工程技术等多种育种手段, 培育出石蒜新品种, 改善其花期短、季节性强等缺点, 充分发掘出石蒜植物潜在的巨大经济价值。
综上所述, 石蒜属植物具有很高的利用价值, 但目前我国应用石蒜植物在园林配置、切花方面很少, 且局限在少数几个种, 很多城市依然难觅石蒜的踪迹, 人们对石蒜属植物知之甚少。虽然我国学者开展了一些石蒜属快繁研究方面的工作, 但目前石蒜属植物的大量生产面临的主要问题依然是种球繁殖率低, 切割繁殖和组织培养繁殖都存在各自的缺陷;种球生产主要还是以自然分球繁殖较多, 市场上园林配置种球、切花呈现供不应求的状况。解决种球繁殖问题依然是石蒜属植物产业开发的关键。
摘要：石蒜属植物具有观赏、药用等利用价值。我国是石蒜属植物的主要分布区域, 概述了近年来石蒜属植物在引种选育、开发利用及快速繁殖等方面的研究进展, 对石蒜属未来的研究方向进行了展望, 并对进一步开发利用该属植物资源提出建议。
选育进展 篇5
1949年Chase提出了单倍体诱导选系的方法[1],原理是利用自然发生或人工培育的单倍体植株,经人工或自然加倍获得纯合的一倍体植株,再从中选育自交系。
诱导产生单倍体的方法有很多种,其中利用单倍体诱发系结合性状标记基因,诱发和筛选单倍体和纯合一倍体,是一种高效的方法。世界第一个选育成功和目前普遍使用的母本单倍体诱导系Stock6是Ed Coe(1950)发现的,该系自交后代中可产生约2.52%的单倍体植株。各国育种家先后育成了一些具有单倍体诱发能力的自交系,譬如Chase使用的A385,Kermicle发现的ig基因,Tyrnov和Zavalishina使用的ZMS(Zarodyshevy marker Saratovsky),Chalyk使用的KMS(Korichnevv marker Saratovsk)及MHI(Moldovian haploid inducer),以及中国农业大学宋同明使用的农大高诱1号,吉林省农业科学院选育的吉高诱3号等都可以产生约3%左右甚至更高诱导率的单倍体[2,3,4,5,6,7,8]。
显然,利用单倍体诱导系杂交诱导单倍体不但诱导率很高,而且方法非常简单,所获得的单倍体完全取决于母本基因型的随机组合,它们经过染色体加倍,即可成为可育的纯合二倍体。因此具备应用于育种的基本要求。利用单倍体方法进行育种,不但可以大大缩短自交系的选育周期,加快育种进程,而且还可以实现配子选择,提高有利基因型的入选频率。
近年来,美国孟山都公司、德国KWS公司及俄罗斯等国的一些玉米种子公司都在尝试利用单倍体诱发系进行自交系选育,以期加快育种速度,缩短新杂交种推出的时间,达到占有和扩大市场的目标,其中以德国的KWS公司的技术相对成熟。据不完全统计每年大约可产生1 500~2 000个纯系[9]。而诱导选系在我国研究较少,中国农业大学、中国农业科学院、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、辽宁省农业科学院、吉林省农业科学院等也都先后从事了这方面的研究。
2 单倍体诱导系选育玉米自交系的技术
利用单倍体诱导系选育玉米自交系程序主要包括杂交诱导产生单倍体、对单倍体诱导系杂交F1后代进行单倍体个体的鉴定及单倍体个体的染色体加倍。
2.1 杂交诱导及单倍体鉴别技术
其基本过程是:以选系用的基础材料为母本,用诱导系与之杂交,从当代杂交果穗上就可以产生一定比例的单倍体籽粒。利用遗传标记的鉴定方法来鉴别单倍体。Coe的Stock 6和宋同明等的高诱1号单倍体诱导系,导入了籽粒和植株显色的遗传标记基因。由单倍体诱导系诱导出的籽粒分3种类型:①胚乳糊粉层呈现紫色或紫红色,胚芽部位也呈现紫色或紫红色;②胚乳糊粉层呈现紫色或紫红色标记,胚芽部位无色;③胚乳糊粉层和胚芽部位均不显色(无标记)[10]。
张铭堂报道[11]:第一、二种类型的子粒占绝大多数,为一倍体子粒;第一类子粒所占的比例很小,为单倍体子粒。根据子粒的颜色标记特征,对单倍体做出初步判断之后,还可在田间根据植株ABPI紫色标记对单倍体做出进一步的判别:幼苗叶鞘全部为紫色者不是单倍体。在拔节期,单倍体植株大多表现出生长缓慢、植株矮小、叶片短和颜色浅等特点;此外,玉米植株的育性也是鉴别玉米单倍体的一个重要指标。玉米的单倍体植株由于只含有一套染色体组,通常都是雄性不育或育性很低。
为进一步确定植株染色体倍性,在显微镜下观察绿苗根尖压片,细胞染色体数目为10条则为单倍体个体。细胞学鉴定直接揭示染色体的倍性,最基本、最精准的方法,是形态学鉴定的补充和证明[12]。
2.2 单倍体个体的加倍技术
对已诱发产生的单倍体加倍,是利用单倍体诱导系创造新种质的最终目的。主要的加倍方法有自然加倍和化学加倍。
2.2.1 自然加倍
单倍体植株在生长发育的过程中,大约有0.4%~1.2%的植株可以自然加倍成二倍体[5]。在一般情况下单倍体植株表现为雌雄不调,正常花粉粒很少,所以单倍体自然加倍的频率仅占全部单倍体植株的10%[1]。许多材料的自然加倍率低于5%,也有的材料不发生自然加倍[10]。
Shatskaya等研究发现,由DH系再诱导出来的单倍体,其自然加倍频率比一般单倍体高出40%。用高频系与低频系杂交,F1代产生单倍体的自然加倍率倾向双亲平均值(Shatskaya等)。因此,单倍体的自然加倍特性也是一种遗传性状[13]。
2.2.2 化学加倍
目前对单倍体进行加倍的常用方法主要药剂为秋水仙碱和氮氧气体。中国农大的研究人员对其加倍的药剂浓度及时间作了详细的研究。结果表明:浸种法( 0.6 mg·mL-1)和注射法(( 0.4 mg·mL-1)的效果较好,散粉率和结实率相对较高。秋水仙素含量与国外幼芽加倍法采用的含量类似。但是,由于秋水仙素对人体毒性很大,而且易对植物造成死苗、畸形等伤害,因此寻找其他替代是今后染色体加倍研究的重点。据报道,APM( amiprophos-methyl)、拿草特(pronamide)、安磺灵( oryzalin)、氟乐灵(trifluralin)等具有加倍功能,有望成为新的细胞分裂抑制剂替代品[14]。Kato使用染色体加倍技术处理单倍体诱导系Stock6产生的单倍体,发现用氮氧气体在压强6 kg·cm-2处理玉米单倍体幼苗(在花原基形成期)2 d,明显提高可育雄穗和雌穗的比例。结果表明,经处理的44%的单倍体能自交结实[15]。
3 影响孤雌生殖诱导系诱导效果的因素
不同遗传背景母本产生单倍体频率存在很大差异。Chase发现,经过多代农艺性状改良的材料作母本比未经改良材料产生单倍体频率高,单倍体的发生频率与雌配子体中致死和半致死基因的频率呈负相关。刘志曾等报道,高诱1号对各种材料均有诱导孤雌生殖单倍体的能力。高诱1号对411/Syn695和411/230诱导率8%左右,对黄野四和H4诱导率2%,相差4倍之多,显然,母本基因型对单倍体诱导率具有重要影响[6]。
改变环境和处理方式也能影响诱导率。例如将授粉时间推迟到下午、吐丝的时期、加热等因素都可能改变诱导率。中国农业大学的陈绍江等人研究认为花丝长度对诱导单倍体频率有一定的影响。刘志增报道精核间距在诱导单倍体过程中起重要作用。花丝长时,更容易诱导形成单倍体。授粉时期对单倍体诱导率的影响可能同气温有密切关系,花丝在温度较低时接受花粉的时间延长,这样也增加了单受精的机会。另外,试验还发现,海南冬繁单倍体诱导频率明显高于北京,这也进一步证明较低温度可能有利于单倍体诱导。从花丝不同时期接受花粉的能力来看,雌穗在吐丝后3~4 d内抽出的花丝活力较强, 6~9 d后活力开始下降[14]。
4 黑龙江省利用单倍体诱导系取得的研究进展
黑龙江省农业科学院自2005年从中国农业大学引入农大高诱1号后,即开展了单倍体诱导系选育自交系的研究。主要开展了以下工作:①杂交诱导及单倍体的加倍。3年内共获得DH系18份,经测交鉴定后,已利用杂交种的组配中。②研究分析农大高诱1号对现有不同种质类群种质的诱导率及自然加倍情况,认为含有Lancaster、塘四平头血缘的种质单倍体诱导率相对较高,分别为4.6%、3.4%,而含有旅大红骨血缘的单倍体的自然加倍率达10.5%,单穗结实率可达35%。③以Stock6和农大高诱1号为基础材料,采用多个材料对其进行了遗传改良,期望选育出适应性强、诱发力高的新诱导系。
5 展望
利用单倍体诱导系诱导单倍体具有高效、经济等特点,远优于花药培养、化学诱导等其它方法。该方法已在欧美等国的一些玉米种子公司大量使用。美国已育成了一批优良的玉米单倍体诱导系,而且对玉米单倍体的鉴别、筛选、育种方法已经日趋完善成熟。实现单倍体诱导系在我国玉米育种中的应用,必须重视新诱导系的选育研究,通过已有单倍体诱导系与国内广泛使用的优良玉米种质杂交和回交选育新的诱导系,提高诱导率,加强遗传标记性状,探讨单倍体诱导系诱导性状的遗传规律和诱导机制。将群体改良、二环系选育等常规育种手段与单倍体诱导选育有机的结合起来,重视目标诱导基础材料选择,将会极大地发挥单倍体诱导育种的优势。
摘要：介绍了玉米父本单倍体诱导系的研究现状、单倍体诱导和加倍方法及黑龙江省在该领域研究的进展。单倍体诱导系已在玉米育种中显示出巨大的应用前景,应加强这方面的研究并尽快应用于实践。
选育进展 篇6
1 雄性不育的发现
在19世纪, Gater和Dawin先后报道发现了植物雄性不育现象, 20世纪在马铃薯、番茄、洋葱、大白菜等蔬菜上发现了雄性不育现象[1]。1951年, Martin等[2]首次报道了辣椒核雄性不育现象, 揭开了辣椒雄性不育研究的序幕。1974年保加利亚育成了细胞核型雄性不育两用系, 后来又育成了核质互作不育系。在中国首次发现辣椒雄性不育的是沈阳农科所, 并于1981年育成了辣椒雄性不育两用系AB14-12、AB832和AB154[3]。
2 雄性不育的类型
1947年, Sers首先将雄性不育概括成3个类型, 即细胞质不育、细胞核不育和核质互作不育, 但是1956年Edwardson提出细胞质不育类型不存在于自然界中, 他将雄性不育分成核不育型和核质互作型[1]。Peterson[4]于1958年首次报道了辣椒的核质互作型雄性不育现象。1984年, 沈阳农科所育成了辣椒胞质型雄性不育系。
3 雄性不育在我国辣椒品种选育中的应用
我国从1978年沈阳市农科所[3]在试验田发现雄性不育株, 并于1981年成功选育辣椒雄性不育两用系以来, 对辣椒雄性不育的研究非常重视, 许多地方已经育成辣椒雄性不育系。邹学校等[5]利用自然突变不育源, 选育了辣椒质核互作雄性不育系9704A。常彩涛[6]利用引进的雄性不育株, 育成质核互作型雄性不育系。隋益虎等[7]利用种间杂交和聚合杂交方法获得不育源, 再利用回交转育方法选育获得辣椒核质互作雄性不育系1110A。胡明文等[8]利用M-06A为不育源, 以骨干自交系y92-1为父本, 育成胞质雄性不育系y92-1A。王恒明等[9]利用辣椒雄性不育系4556A为不育源, 以骨干亲本2298为回交亲本材料, 选育出辣椒雄性不育系2298A。目前, 利用三交系选育雄性不育辣椒的比较多, 技术也相对成熟可靠, 沈阳农科所的沈研系列[10,11]辣椒、湖南的湘研系列[12,13]和湘辣系列[14]辣椒、四川川椒种业的川椒[15]系列辣椒都是利用三系杂交选育的辣椒新品种, 其中湖南农科院蔬菜所[16]还于2014年公布了辣椒三系雄性不育系的选育技术规程, 对辣椒三系雄性不育技术进行规范, 为辣椒的高产优质栽培奠定了基础。
4 雄性不育遗传机理研究和不育基因定位
在辣椒雄性不育的机理研究方面, 目前主要集中在雄性不育的花药、花粉等形态学观察, 游离氨基酸、酶活性、同工酶、可溶性糖、IAA等内源激素等生理生化观察检测, 小孢子观察等[17]。随着近年来分子技术的迅猛发展, 通过分子标记技术查找不育基因、保持基因和恢复基因, 并进行基因定位, 是目前做得最多的分子层面研究。魏兵强等[18]利用RAPD标记技术获得了一个序列长864BP的不育标记记BH19-S900, 2010年杨娟等[19]公布首次应用SSR分子标记定位了辣椒恢复基因Rf, 同时选择30份恢复系辣椒材料, 用AF208834引物进行PCR扩增, 鉴定了Rf基因的纯合性, 纯度为63.33%。刘辰等[20]在选择辣椒差减文库中的4个与育性相关的候选基因进行克隆与表达分析, 结果发现其中1个基因在可育株小孢子不同发育时期表现为先逐渐升高, 单核靠边期达到最高, 随后在双核期表达量明显下降, 在不育株中则表现为伴随着小孢子发育表达量逐渐升高;另外3个基因都主要在可育株小孢子双核期和单核靠边期表达, 在不育株花药发育的各个时期均不表达。
摘要：雄性不育是降低杂交制种成本最有效的方法之一。近年来, 许多辣椒育种研究人员在品种选育、辣椒不育机理探寻和不育基因定位上取得了一定的成绩。阐述了雄性不育的发现及类型, 论述了雄性不育在我国辣椒品种选育的应用、遗传机理和不育基因定位的研究现状, 以期为其在品种选育上广泛应用提供参考。