分子育种遗传（精选九篇）
分子育种遗传 篇1
作物品种选育主要是对作物的目标性状如高产性、稳产性、优质性、抗逆性等性状进行选择。分子生物学发展以后, 多种类型的基于DNA多态性的分子标记技术被应用于作物遗传育种, 相比传统的遗传育种方式, 分子标记表现出明显的优越性, 并将作物遗传育种提升到一个新的高度。
2 分子标记的概念
DNA水平遗传多态性能通过分子标记直接反映。DNA分子标记技术与其他几种类型的遗传标记技术如形态学标记、生物化学标记、细胞学标记等遗传标记技术相比, 具有以下6种优越性[1], 见表1。
3 分子标记在作物遗传育种中的应用
随着人类遗传育种工作的不断开展, 以及分子标记技术在育种工作中表现出来的优越性, DNA分子标记技术在作物基因图谱构建、基因定位、品种纯度鉴定等方面体系的建立和研究也日趋成熟。
3.1 构建分子标记遗传图谱
遗传图谱是以某一个标记位点为基础, 在DNA片段上相隔一定距离找到一个多态性标记, 通过标记之间的连锁分析反映遗传标记之间的相对关系, 遗传图谱的构建可以为建立植物种质资源库、育种及分子克隆等应用方面的研究提供扎实的理论依据。分子标记技术被广泛地应用于常见农作物遗传图谱的构建, 见表2。
3.2 基因定位
基因定位是遗传图谱在植物遗传育种上的一个重要应用, 主要包括质量性状的基因定位和数量性状的基因定位。
近等基因系分析法和分离群体分组分析法是质量性状基因定位常用的两种方法。水稻半矮杆基因sdg[19]、番茄抗病毒基因Tm-2a[20]等抗性基因是利用近等基因系定位的基因;利用分离群体分组分析法定位的基因有水稻抗稻瘟病基因[21]、水稻抗瘿蚊基因[22]和小麦抗白粉病基因[23~25]等。
数量性状基因的定位在DNA分子标记出现以后才得到迅速的发展, 具体应用见表3。
3.3 品种纯度的鉴定
以电泳谱带反映生物个体或种群间基因组特异性的DNA片段是DNA分子标记技术鉴定品种纯度的主要方式。DNA分子标记鉴定品种纯度能从根本上杜绝传统的田间形态鉴别法通过对样本中品种内单株的性状表现来剔除表型不一的单株后估算的总体纯度数据的不确定性, 并避免环境对植物的影响。如王利英等利用已有的236对SSR分子标记筛选和鉴定1-2010、3-2010和9-2010 3个茄子品种的纯度和获取指纹信息, 并证明用分子标记技术检测茄子杂交种的纯度更加高效[31]。殷长生通过提取玉米种子种胚、整粒种子和种苗不同部位提取的DNA进行SSR分子标记检测后发现, 芽尖和初生叶是SSR分子标记技术进行玉米品种纯度鉴定最适宜的部位[32]。同时, SSR分子标记技术被认为是杂交水稻种纯度很适合的鉴定方式[33]。
3.4 遗传多样性和物种亲缘关系研究
遗传多样性是种内个体之间或一个群体内不同个体的遗传变异的总和。遗传多样性不仅是物种多样性和生态系统多样性的基础, 还是生物多样性的重要组成部分。一般而言, 物种的遗传多样性表现得越高, 对环境的适应能力也越强, 其分布范围也越广泛[34]。利用分子标记检测种质资源的遗传多样性及亲缘关系对育种工作而言具有重要意义。房嫌嫌采用SSR分子标记对7个半野生种系, 即玛利加郎特棉、尖斑棉、尤卡坦棉、莫利尔棉、帕默尔棉、雷奇蒙地棉、阔叶棉的64份种质资源研究陆地棉半野生系与陆地棉栽培品种之间的亲缘关系及遗传与演化, 结果发现玛利加郎特棉的遗传多样性最高, 尖斑棉的最低, 在相似系数为0.690处被聚为四大类, 其中亲缘关系最近的是帕默尔棉、阔叶棉及栽培陆地棉[35]。付杰用RAPDs标记和微卫星标记揭示出中国荠菜具有80%以上的遗传多样性水平和变异水平;白菜和黑芥两亲本中, 与白菜的亲缘关系更加接近[36]。金雪在运用田间检测、ISSR、SSR和AFLP四种技术研究分蘖洋葱的遗传多样性时, 认为以AFLP分子标记技术评价分蘖洋葱的遗传多样性最为适合[34]。
3.5 分子标记辅助育种
分子标记辅助选择结合传统育种技术与现代生物技术, 能从分子水平上快速准确地分析个体的遗传组成, 实现对基因型的直接选择, 能在原有育种技术的基础上有效地加快育种进程。分子标记辅助选择育种的优势主要体现在: (1) 植物发育的阶段、基因表达和环境变化对目标性状的选择不造成影响; (2) 纯合体和杂合体中出现的贡献性标记可被区分, 植株基因型在分离世代即可鉴定, 毋需在下一代鉴定; (3) 基因型鉴定某些表型鉴定困难的性状更简单迅速; (4) 多个有利基因可被聚合, 提高育种效率; (5) 能克服不良性状连锁, 导入远缘优良基因[37]。例如, 在草菇生产中, 4℃的常规冷藏温度会引起菌丝体自溶、子实体会液化变软。高温高湿是草菇生产的实际生长环境, 这使得低温高产草菇新菌株的人工选育十分困难。采用交配型基因作为分子标记, 则可以较快速地建立草菇分子标记辅助杂交育种技术体系, 并能培育出低温高产的优良草菇新菌株[38]。
4 分子标记技术的展望
分子标记技术在作物的遗传育种研究中已取得了较大的成果, 并获得了大量与各种作物农艺性状相关联的分子标记。在今后各种农作物杂交育种工作中, 这些分子标记能为亲本选择、辅助筛选、遗传图谱构建及定向的基因改良等提供良好的分子基础。在今后的作物遗传育种研究中, 分子标记技术将有更大的发展空间。
摘要：阐述了分子标记在作物遗传育种中构建分子标记遗传图谱、基因定位、品种纯度的鉴定、遗传多样性和物种亲缘关系研究、分子标记辅助育种等方面的应用, 对分子标记技术的发展作出了展望。
动物遗传原理与育种方法- 篇2
1.畜禽性能测定的意义、基本形式与方法
意义：
1。为家畜个体遗传评定提供信息； 2。为估计群体遗传参数提供信息； 3。为评价畜群的生产水平提供信息； 4。为畜牧场经营管理提供信息； 5。为评价不同的杂交组合提供信息。基本形式：
1.根据测定场地可分为测定站测定与场内测定；
2.根据测定个体和评估对象间的关系可分为个体测定、同胞测定和后裔测定；
3.根据测定对象的规模可分为大群测定和抽样测定。方法：
① 所用测定方法要保证所得测定数据具有足够精确性； ② 所用的测定方法要有广泛适应性； ③ 尽可能地使用经济实用的测定方法。
2、论述畜禽数量性状的改良原理
数量性状是能用数值表示特征的连续变异的性状。畜牧生产中大多数经济性状是数量性状。数量性状是受多基因控制，易受环境影响，表型差异不能明显区分，表现为连续变异的性状。数量性状不符合孟德尔规律，需统计学方法进行变异的度量。但就一对基因的变化规律仍然符合孟德尔规律。
每代遗传进展是每代的遗传改进量，即 子代的离均差（R），是亲代离均差（S）遗传给子代的部分。遗传进展与性状的遗传力有关，h2 = R /S。实际中，离均差是消除了环境因素的基因型差异，亲代离均差不能稳定遗传给子代，使子代的离均差小于亲代。把子代离均差占亲代离均差称遗传力 h2 = R/S。
畜禽数量性状的改良是以通径分析为基础的，通径分析是把一个相关系数分成许多组成部分，每个组分是或大或小的通径系数，从而确定自变量对依变量的直接作用或间接作用，比较多个自变量对依变量的相对重要性。
3、举例说明我国畜禽遗传资源保护现状、问题和建议。
我国是世界上畜禽遗传资源最丰富的国家之一，畜禽遗传资源约占世界总量的六分之一，有 20 个物种共 900 个品种（类群），其中地方品种 540 个。我国畜禽遗传资源不仅数量众多，而且大多具有独特的遗传性状，如繁殖力高、肉质鲜美、产绒性能好、抗逆性强、药用、观赏、竞技等。我国畜禽遗传资源保护现状：
1.我国已建立健全了资源保护法律法规。
实施的《畜牧法》对畜禽遗传资源保护作了全面规定：建立资源保护基本制度； 建立畜禽遗传资源保护制度、调查制度；定期发布制定国家畜禽遗传资源状况报告； 制定全国畜禽遗传资源保护规划和保护名录；确立畜禽遗传资源鉴定和评估制度；明确中央和地方政府在资源保护中的责任是各级人民政府应当采取措施，加强资源保护，保护经费列入财政预算； 对畜禽遗传资源出入境管理作了明确规定。2.成立国家畜禽遗传资源委员会。
国家畜禽遗传资源委员会主要职能是鉴定、评估畜禽遗传资源，审定畜禽新品种、配套系，承担畜禽遗传资源保护和利用规划论证及有关畜禽遗传资源保护的咨询工作，协助完成全国畜禽遗传资源保护和管理，开展畜禽遗传多样性和种质特性评价工作。3.初步建立畜禽遗传资源保护体系。
畜禽种质资源保护专项实施的良种工程项目建立了 120 多个重点资源保种场、保护区和基因库。2008 年农业部公告确定了 119 个国家级保种场、保护区和基因库，抢救了五指山猪、矮脚鸡、晋江马等一批濒临灭绝的畜禽品种，有效保护了100 多个重点资源。国家家禽基因库保存了 28 个地方鸡种。建立的两个国家地方水禽资源基因库（江苏泰州、福建石狮）保存了 16 个地方品种。4.开发利用取得初步成效
“九五”以来，国家审定通过的畜禽新品种、配套系达 82 个，省级审定通过的达 56 个，以保护促利用、以利用促保护的良性循环机制正在形成。培育的鸭配套系有三水白鸭、仙湖肉鸭、南口1 号北京鸭、Z 型北京鸭。培育了一个鹅品种———扬州鹅。这是我国首次利用国内鹅种资源育成的新品种。扬州鹅体型适中，肉用仔鹅早期生长快，耐粗饲，适应性强、肉质鲜美，含水量低，加工成品率高，适口性好。仔鹅在放牧补饲条件下，70 日龄平均活重 3。49 kg，舍饲条件下，70 日龄平均活重 4。02 kg。种鹅繁殖性能好，种鹅产蛋期平均产蛋 71。39 个，种蛋受精率、孵化率均在 90%以上。我国畜禽遗传资源保护存在的问题
1.保种体系不健全、保种投入不足、科学评价工作滞后
虽然我国确定了国家级畜禽保种场97个､保护区16个和基因库6个，但在138个国家级保护品种中，因为没有保种场或者保种场建设不达标等问题，还有50个品种没有国家级保种场､保护区。马､牛等大家畜的保护区建设数量偏少，就一个品种的保护工作而言，保种场､保护区､基因库三位一体的保护体系和遗传物质交换机制尚未完全建立。虽然目前确定的119个单位达到了国家级场区库建设的基本条件，但多数单位的设施设备陈旧､手段落后､人员老化､人才流失严重。同时对保存品种的种质特性发掘和评估不全面，品种登记､性能测定等保种工作尚未有效开展。品种标准制定工作也滞后，在138个国家级保护品种中，只有23个品种有国家标准或者行业标准。2． 发达国家对我国畜禽遗传资源的掠夺
我国是世界上畜禽遗传资源最丰富的国家之一，其中许多是世界上独一无二的珍贵资源，至20世纪80年代以来，发达国家试图通过各种手段如精液､胚胎､血样､DNA样获取我国的畜禽资源。北京鸭､太湖猪､番禹猪､梅山猪､枫泾猪､金华猪､狼山鸡､丝毛乌骨鸡､狮头鹅､南阳牛､鲁西牛､同羊､内蒙古白绒山羊､关中驴等一批品种特性优良的地方品种通过贸易､国际合作､非法走私和窃夺等途径被外国攫取，带回国内进行品种培育和资源开发，新品种再输入我国，如烧制北京烤鸭的原料樱桃谷鸭就是英国以北京鸭为亲本育成的。因此，忽视畜禽遗传资源管理，将在一定程度上危及我国畜禽遗传资源的安全与主权。
3． 部分地区的资源状况尚未阐明
迄今为止，我国进行了两次全国范围的畜禽资源系统调查，发现了一些独特的畜禽遗传资源，为进行系统保种和资源利用奠定了基础。由于自然条件的限制和资料收集的缺乏，一些偏远地区的资源状况尚不清楚。例如，青藏高原自然条件恶劣，畜禽遗传资源独特，在第二次全国畜禽遗传资源普查过程中，地方虽上报了一些资源，但由于缺乏相关资料，部分物种的同名异种问题仍待解决。4.经济利益的驱使降低了遗传资源保护意识
由于长期以来在经济利益下单纯追求产品专一化和高产化，而忽视了其独特的生态意义和资源特性，以及对地方家畜品种遗传资源保护的重要性的认识不够深刻，如某些地方品种的生产性能不能适应当前市场的需求，导致我国许多传统的优良地方品种遗传资源的数量减少，甚至导致个别畜禽品种资源的灭绝，特别是对于那些目前数量稀少且缺乏商品价值的品种受到更大的威胁，如八眉猪､三江牛､帕里牦牛､伊吾马､金阳丝毛鸡等。畜禽遗传资源保护对策及建议
国家应该适当增加保种工作的资金投入，加强畜禽种质资源保存､鉴定､评价､筛选和利用等工作，改善保种设施､丰富保种手段､增大科技含量､提高保种效益;切实搞好科企合作畜禽种质资源保护和开发问题，从本质上讲是市场和科技的问题，离不开科研单位和龙头企业的联姻。完善畜禽品种资源保护体系，开展多种形式的保种工作，建立我国主要畜禽的优质遗传资源基因库，保存一批优良地方畜禽原始品种和种质的素材，加强对畜禽资源保护体系的建设，为我国畜牧业的健康､可持续发展奠定基础。同时加强基础性科学技术研究，建立全国和地方家畜多样性信息网络监测中心，设立基础性科学技术研究机构，继续深入开展畜禽品种资源多样性保护方面的研究。不断推进畜禽品种资源选育和开发利用要充分发挥现有品种资源的潜力，建立高效的畜禽资源开发与生产体系，开展畜禽品种资源多样性保护的国际合作，畜禽品种资源多样性是全球的财富，受益于全人类。通过开展畜禽资源保护工作的国际合作，不仅可以提高我国畜禽品种多样性保护的研究和技术水平，同时也能够促使畜禽品种资源多样性保护的理论和方法达到国际先进水平。
4.专门化品系的培育与杂种优势利用的要点
专门化品系的培育
专门化品系的出现，是随配套系杂交应用而生的，它是现代化动物生产的重要标志之一。
一、概念
所谓专门化品系是指生产性能“专门化”的品系，是按照育种目标进行分化选择育成的，每个品系具有某方面的突出优点，不同的品系配置在完整繁育体系内不同层次的指定位置，承担着专门任务。
二、专门化品系的优点
1．有可能提高选择进展 生产性状和繁殖性状这两类性状分别在不同的系中进行选择，一般情况下比在一个系中同时选择两类性状其效率要高些，特别是当性状间呈负遗传相关时。
2．专门化品系用于杂交体系中有可能取得互补性 在作为杂交父本和母本的不同系中分别选择不同类的性状，然后通过杂交把各自的优点结合于商品代个体上，从理论和实践看，效果是比较好的。
三、专门化品系的培育
建立专门化品系的方法有多种，在不同的配套系中其建立方法有别，主要有三种，即系祖建系法、群体继代选育法和正反交反复选择法。
杂种优势利用
重要育种手段之一。即利用两个遗传组成不同的生物体杂交后的杂种一代在生长势、生活力、抗逆性、产量和品质等方面优于亲本的表现，达到生产要求。它与培育纯品种为目的的杂交育种不同之处，在于选用亲本、配置组合时特别强调杂种一代的优势表现。
无论动物或植物，自花授粉或异花授粉植物，除亲缘关系较远的类型外，杂种一代一般都有不同程度的优势。主要表现在比其亲本生长旺盛、富有活力、抗病虫和不良环境条件的能力强、适应性好，因而产量较高。由于杂种具有细胞分裂快、活性强、生物代谢效率高等特点，它在形态、生态、器官、组织、生理、生化等一系列性状指标上都较优越。但优势表现的程度常因不同物种、不同杂交组合和不同性状而异。
杂种优势利用研究的主要趋向是:①继续探讨强优势杂交组合的选配规律；②寻求更简便有效的去雄机制，并改进制种技术；③利用单倍体培养和染色体加倍技术，加快自交系的选育进程；④培育由遗传控制的完全(或接近完全)无融合生殖系或利用其他机理固定杂种优势等。
5、畜禽标准化规模养殖的意义、现状和具体措施。
畜禽标准化规模养殖的意义
畜禽标准化规模养殖是提升畜禽标准化生产水平的有效途径，是加快畜牧业转变发展方式的关键点，也是促进畜牧业转型升级的迫切要求。畜禽标准化规模养殖是畜牧业现代化发展程度的重要标志，其目的就是动员畜牧兽医部门和广大养殖场（户）以畜禽标准化规模养殖场建设为抓手，加快转变畜牧业发展方式，全面提升畜禽养殖水平。规范化、标准化有利于提高行业整体质量水平，推动行业健康发展；规模化、产业化有助于降低养殖成本，提高畜产品质量安全。
畜禽标准化规模养殖现状
（1）产业规模不断扩大。全国已建立数个畜禽标准化示范场、畜禽规模养殖场。
（2）生产方式不断转变。畜禽养殖由以农户家庭经营为主的小规模、粗放型传统养殖向专业化、规模化、标准化的现代养殖方式转变。
（3）治污能力不断增强。严格“六分离六配套”标准，从而实现人畜分离，雨污分离，粪尿分离，料水分离，大小分离，强弱分离。因地制宜，配套建设，高起点高标准高质量地新建了一大批低排放、低污染的标准化规模畜禽养殖场，实施清净水源、清净家园、清净空气的“三净”工程，使粪便直接排放水源、露天堆置等现象得到进一步控制。
（4）技术应用不断推广。按照“及早规划、强化培训、打造样板、推行标准”的技术路线，生产中更多采用电脑自动配给料、自动饮水、自动清粪、自动控制光温等技术，推行沼气技术、发酵床养猪技术，全面实施种养结合、以肥还田等生态循环技术，不断提高生产水平和生产效益。
（5）防疫手段不断改善。新建标准化养殖场大多采取多点生产技术，全进全出，建立了一套防疫、消毒、管理制度，修建隔离设施，硬化场区道路、改扩建消毒池，强化消毒室、兽医室等，严格控制疫病发生和传播。具体措施：
（1）从业人员资格化。了畜禽养殖业从业人员必须具备扎实的专业知识和专业技能，只有掌握畜牧兽医专业知识和技能，才能胜任本职工作。随着畜禽养殖业的标准化程度越来越高，还要求畜禽养殖从业人员及时掌握新技术、新方法。
（2）场舍建设科学化。首先，畜禽养殖场选址应遵循节约用地、不占或少占耕地的原则，禁止在一些与公众生产生活相关或受保护区域修建。其次，养殖场选址要较为干燥、背风、向阳、水源充足、无污染、供电和交通方便。场区规划布局应本着“因地制宜”和“科学合理”的原则，统筹安排。
（3）生产经营规模化。畜禽养殖场场主要根据自身实力、饲料来源、土地资源、市场行情、产品销路以及卫生防疫等条件，结合畜禽头均效益和总体效益来综合考虑确定畜禽养殖场规模大小。对于发展标准化规模养殖场要有一个科学理性的态度，决不能贪大求洋，一味追求大规模超大规模，但也不能从一个极端走向另一个极端。
（4）生产技术标准化。养殖企业可根据自己的饲养管理水平和需要，根据国家标准和行业标准的内容和范围，制定出高于国家标准和行业标准的养殖企业自己的核心技术体系。
（5）生产管理规范化。养殖企业有了制度、规范和标准，各项事务才可能在规矩中运行，使养殖企业在有序、合理、和谐中运作并发挥其应有的功效。管理应具有连续性，不能因生产管理者更换而变化，要变经验管理为规范管理，从而整合出效率和效益，明确员工职责与任务，真正形成各司其职，各尽其能的良好管理环境。
（6）疫病防控制度化。要完善防疫设施，健全防疫制度。树立群体预防的观点，建立积极预防的意识，而不仅仅是治疗疾病的观点；要认识大多数疾病是由多种因素引起的，应多方协同来保障畜禽健康，而不是单用一种手段来控制疫病的发生。采取综合性防制措施，改善饲养环境和保持畜禽内环境的平衡，以达到全面预防疾病的目的。重视对畜禽的健康监测和系统防制，因地制宜地制定出畜群的综合防制措施，严格落实卫生防疫制度，定期开展有效的消毒。
（7）生产环境生态化。遵循生态学规律，将生物安全、清洁生产、生态设计、物质循环、资源高效利用和可持续消费等融为一体，发展健康养殖。控制和削减畜禽养殖污染物排放总量，推广清洁生产和生态养殖，全面提升环境质量。根据周边环境的承载能力，确定合适的养殖规模，做到种植业和养殖业协调发展。通过发展循环经济，形成产业链条，解决养殖场的排污问题，顺应生态规律，维持生态平衡，降低环境污染，提供安全食品，使养殖业成为低消耗、低排放、高效率、可持续发展的健康行业。（8）生产产品品牌化。畜产品品牌化经营的经济价值或经济功能主要集中在提升畜产品竞争力，推动畜产品经营企业创新，发挥龙头带动作用，提高规模经济效益，优化重组资源和适应市场需求等方面。因此，畜产品品牌化经营的经济价值，不仅体现在给自身和整个行业所创造的经济效益和社会效益，而且体现在其带来的经营理念的变化。
（9）生产记录档案化。完整的畜禽养殖档案，一是实现畜产品质量安全可追溯的重要依据；二是规范畜禽生产过程、严格质量安全控制的有效措施；三是落实畜产品生产标准化的有效途径；四是发展品牌畜牧业的重要的环节，同时也进一步提升了畜产品生产主体法律意识。畜禽养殖档案保持着原始性和系统性，通过记录档案可以查找饲养管理中存在的问题，寻求解决方法。实践证明，用好畜禽养殖档案、用活畜禽养殖档案，可以推动畜禽养殖企业稳步、健康、协调、快速向前发展。
玉米的遗传育种浅析 篇3
摘 要 现代农业技术是我国农业发展的重要保障，研究农业技术对于提升农业经济能力有着重要的意义。玉米是我国重要的经济作物，玉米育种将会直接决定玉米的年产量。通过分析目前关于玉米遗传育种的研究现状，指出玉米遗传育种中的关键技术，并探索提升玉米遗传育种质量的技术措施，从而指导农业玉米遗传育种的能力。
关键词 玉米；遗传育种；农业技术；育种技术
中图分类号：S513 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.21.140
我国是农业大国，大力发展农业是我国的基本国策。对于现代农业技术而言，不仅保障着我国农业领域的发展，更为我国农业经济提供科技保障[1]。玉米，我国重要经济作物之一，玉米的育种问题将会直接决定玉米的年产量[2]。玉米遗传育种技术是近些年玉米技术研究中的热点，由于遗传育种能够大幅提升玉米作物的产量和质量，研究玉米遗传育种有着重要的理论和实践价值[3]。
1 玉米育种技术在我国发展存在的问题
1.1 种质资源贫乏，育种难度较大
在我国玉米培育技术的发展过程中，大多数地区都是采用自交系间杂交种，自由授粉已经基本不再使用，来自地方品种的种质资源难有增加。这就说明我国种质资源贫乏，育种难度不断加大，虽然我国拥有大量的育种资源，但在研究总缺乏充分的考虑，在育种过程中可选择种质类型相对有限[4]。
1.2 基础理论研究较弱，高新技术起步较晚
受到我国科研导向和科研投资的影响，玉米遗传培育技术在应用中存在限制，部分地区发展较弱，尤其是经济落后地区的区域没有形成有效的育种技术发展机制。玉米遗传一种缺乏先进的技术支持；同时，在我国玉米遗传育种技术应用中，缺乏对高新技术的扶持政策，玉米培育过于满足现状，导致科研推动力较弱，不能为玉米育种发展提供良好的支持。
1.3 培育中缺乏品质评估，导致产量高品质差
在进行玉米品种的培育过程中，单方面地追求产量，缺乏对品质的考核，导致品种培育缺乏品质性状的改良。在品种培育过程中，不能根据产品价值选择相应的性状，导致所开发的玉米品种不能满足市场多元化的需求[5]；同时，在玉米品种的选配中，没有与市场形成配套体系，导致所培育的玉米中不符合市场竞争要求。
1.4 玉米育种机制存在问题
在我国玉米培育中，存在部分地区采用种子公司专营的模式，导致地区内的育种受到垄断，缺乏相应的监督，不能提高育种技术的竞争性，在发展中容易受到政策限制，不能充分吸收先进技术，阻碍先进育种技术的应用[6]。此外，目前我国育种公司大部分采用承包地生产的模式，导致育种过程中缺乏专业性，不能彻底去雄。这就导致我国玉米育种整体能力不足，技术水平偏低，不能为玉米种植提供良好的培育支持。
2 玉米遗传育种及相关技术的应用分析
2.1 DNA指纹图谱
DNA指纹图谱能够进行绘制新品种指纹图谱，并且发挥保护品种权的作用。该技术主要是借助品种DNA组成，用可见的条码式谱带图谱进行检测。DNA指纹图谱能够利用新品种的基因型，并保证DNA带谱的稳定性，而避免受到栽培环境的限制，且能够借助计算机管理[7]。玉米遗传育种技术中，通过DNA指纹图谱就能够获取丰富的遗传信息，保证遗传信息能够在玉米培育中起到标示作用，且能够保证玉米品种的独特性，对于优质玉米新品种，可以借助DNA指纹图谱库进行辨别真伪，分析该品种的质量，在必要时可以进行司法鉴定，保证品种开发者的权益。
2.2 基因系族分类方法
在进行评估玉米质量过程中，根据亲本遗传真实性和玉米杂交种纯度就能够确定其品质。在玉米遗传培育中，根据玉米的基因型进行判定，按照系谱进行相应的分类，确定玉米基因的关系亲疏，获取遗传距离，计算相应的系谱分析结果。因此，玉米遗传培育中就能够按照基因系族分类的方案，确定相应的培育方案，从而推广相应的应用。
2.3 遗传图谱及寻找目标性状技术
遗传图谱能够在育种中起到选择分子的作用，SSR标记及检测技术就能够获取相应的检测结果，在玉米培育中获得更高的多态性检测结果，从而构建高密度的遗传图谱。其中，遗传图谱能够以功能基因和数量性状位点进行连锁分析，确定该功能基因和数量性状位点的位置。
2.4 转基因培育技术
转基因技术在当前的玉米育种中有着广泛的应用，国外的转基因工程应用更为成熟，且所应用的转基因方法越来越多。其中，在玉米培育中容易实现的方法包括以下几点。
第一，可以利用农杆菌的性特性进行介入。经研究，有2种农杆菌可以应用到基因中。一种是根癌农杆菌，另一种是发杆农杆菌，这两种农杆菌均含有TI和RI质粒。其中，在实际应用和研究中，TI质粒最为普遍。
第二，基因枪介导转化法。这种方法的基本原理是将基因包在极其微小的金粒或者是钨粒中，摄入到目标植株柱组织中，表达出染色体性状，达到转基因效果。玉米基因枪介导转化法就能够实现玉米的转基因过程，从而实现遗传培育的作用，且在该过程中无需重复培养原生质体，受体材料、靶细胞来源广泛，在实践中可推广性高。
3 结语
玉米遗传培育技术能够有效提高玉米的产量和质量，为玉米作物种植提供保障。我国玉米遗传培育技术应面对当前存在的问题，根据相关遗传培育技术的发展，借助DNA指纹图谱技术、基因系族分类方法技术、遗传图谱及寻找目标性状技术、转基因培育技术等方法，提高玉米遗传培育的能力，为我国玉米种植技术的发展提供支持。
参考文献
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分子育种遗传 篇4
关键词：秦川牛,性状功能,基因核心群,分子育种遗传
长期以来,一直采用传统的封闭式核心群育种方法来选育秦川牛。这种方法进展缓慢,影响了秦川牛选育效果,虽然取得一定的进展,但是改进不大。随着生物化学和分子生物学理论和相关技术的快速发展,为了了解肉质性状形成的遗传规律和调控机制,通过对功能基因与功能基因相连说的分子遗传标记研究,已成了分子育种研究中最为客观、有效的方法。本文利用现代分子生物学技术手段,以常规育种、计算机等技术结合分子生物学、数量遗传学等的基础理论,以秦川牛为研究对象,深入研究影响秦川牛肉用性状的候选基因,进一步纯化、优化了秦川牛新品系,并强化了秦川牛制种体系建设,将其应用与现有秦川牛新品系的选育种。
1确定育种目标性状
育种目标性状是指希望改进的性状。以往育种目标是追求理想型的体质外貌和生产性能,而目前,确立育种目标反映了育种技术的进步,发展到了用货币单位表示的综合育种值。为了培育产肉力强的个体,秦川牛育种主要设计到3个方面的性状:胴体性状、生产发育性状、繁殖性状。在实际育种中对具有代表性、可测量的性状,来选择性状,在确定育种目标性状的时候,要以产肉性状为主,还要兼顾其他性状。同时,还要考虑选择性状内部之间的相关,以及选择性状与目标性状之间的遗传相关。
1.1胴体性状的选择
肉牛的胴体质量性状主要有:大理石花纹、胴体等级、嫩度、屠宰率猴哥净肉率等。本文育种目标性状是以胴体等级与大理石花纹为主。牛的屠宰率越高,胴体等级越高,净肉率也越高,目前,市场评定的牛肉登进最常用的指标是大理石花纹等级。
1.2生长发育性状的选择
生长发育性状主要由于初生种、周岁重、生长能力、育肥期日增重等,能够充分反映出生长发育性能的经济意义。本文根据目前秦川牛养殖场数据记录情况,选择了5个性状作为育种目标性状,即:初生重、周岁重、18月龄体重、生长能力和育肥期日增重。
1.3如何选择繁殖性状
在动物生产年限中,衡量繁殖力的主要指标是产犊间隔。肉牛的繁殖力主要有4个经济性状,即:母牛的产犊率、公牛配种及母牛怀犊能力、犊牛断奶成活率。初产年龄是一个母畜早期生产年限中一种重要性状,是繁殖性状早期衡量的一个重要指标,因此,本文在育种目标性状中纳入了产犊间隔和初产年龄。
2秦川牛肉用性状功能基因的标记和确定
2.1研究样本
笔者在秦川肉牛中心产区,选择了国家杨凌农业工程中心牛良繁分中心、山西省秦川肉牛良种繁育中心等作为采样单位,采集具有良好肉用体型的秦川牛,共采集了631头纯种秦川牛极端个体血样,其不但有屠宰率高、肉质好的优秀个体,还有表先优秀和极差的分体。并且还采集了444头秦杂牛血样,共计1075头份血样。
2.2基因标记
基因部分区段遗传变异情况采用了聚合酶链式反应——单链构象多态性进行检测,在分析肉样的背腰厚、系水力、眼肌面积等肉质性状的基础上,分析了21个基因的多态性,如:心脏脂肪酸结合蛋白基因、甲状腺激素应答蛋白基因Spot 14基因、脂肪酸结合蛋白基因、钙蛋白酶1基因、黑素皮质素受体基因、肥胖基因、肝X受体基因、解耦联蛋白3基因、骨形态发生蛋白受体1B基因、胰岛素样生长因子2基因、垂体腺苷酸环化酶激活多肽基因、生长激素基因、磷酸腺苷活化蛋白激酶基因、生长激素受体基因、过氧化物酶增殖剂激活受体基因、肌肉生长抑制素基因等等,发现了123个SNP位点。其中在15个基因上的20个分子标记位点上,显示分布了与秦川牛生长及胴体性状显著相关的基因型与生产性状相关分析结果,首次发现72个SNP位点,首次发现13个标记。如:相关形状为活重、胴体重、背膘厚、大理石花纹,基因MC4R突变位点在外显子1,突变类型为同义突变;基因Adipo R1突变位点在外显子2,其突变基因还为外显子4,突变类型为错义突变,相关性状为胴体重、背膘厚、胴体腿臀围,并且相关性状为活重、胴体重、背膘厚,眼肌面积,突变类型为同义突变;基因Adipo R2突变位点为外显子5,突变位点为外显子8,突变类型为错义突变,相关性状为活重、胴体重、大理石花纹,并且相关性状为活重、胴体重、大理石花纹,背膘厚,突变类型为同义突变。
3秦川牛新品系核心群肉用性状遗传进展
将常规育种技术和分子育种技术相结合,通过群选群育开放式育种体系和超排一直育种体系实施,建立秦川肉牛MOET育种核心群,选育出肉用新品系1个,核心群规模大500头以上,育种群达到2000头以上,改良群达到3.5万头以上。
3.1目标选择性状的测定
在体高、体长、胸围以及坐骨端宽等体尺指数方面,测定结果表明,新品系符合理想肉用体型,各部位发育匀称,有较大幅度的提高。在各项体尺、体重指标方面,核心群比非核心群明显提高。坐骨端宽和体重变大最大,并且选育效果随着年龄的增长,表现的越来越充分;平均日增重达到了0.8kg以上,生长速度明显加快,提高了30%以上;而肉质肌纤维直径到了35.24μm,纤维细嫩,嫩度达到了3.36kg,大理石花纹,粗蛋白含量达到了21.4%,肌间脂肪含量达到了5.01%,都超过或达到了高档牛肉标准;屠宰率、胴体产肉率、眼肌面积、净肉率等逐年提高。完全符合《秦川牛标准综合体》(DB61/T354.1~23-2004)对肉用性状的选择,符合《秦川牛国家标准》GB5797-2003)的选择。
3.2部分功能基因对秦川牛肉质性状的影响
刘艳研、黄磊、张小白等通过对206头秦川牛屠宰后的8个生产性状进行测定,分别认为A-FABP、LXRα、THRSP等基因对秦川牛的胴体形状和肉质性状密切相关。利用这几个基因对秦川牛核心群早期进行选种,在多个基因的共同效应下,能够提高牛肉品质,各个性状的表型方差均达到6%以上。如:A-FABP基因,宰前活体质量/kg表型值为35.42,表型方差为1.26%;胴体质量/kg的表型值为196.65,表型方差为3.15%;胴体长/cm的表型值为87.86,表型方差为4.25%;大理石花纹评分的表现值为3.00,表型方差为7.92%;
3.3目标性状可实现的遗传进展
遗传进展计算的基本方法采用了,为了对育种效果进行分析,本文应用动物育种规划专用软件ZP-LAN(1993年版),根据育种核心群状况,以基因流动法为核心,得出母牛一个产犊周期可实现综合育种进展为46.83元,从各种育种目标性状来看,胴体性状所获遗传进展最低,繁殖性状在其次,获得遗传进展最高的是生长发育性状。
通过对秦川牛各个方面数据分析,在育种核心群中,生长发育性状是遗传进展最快的,其次是繁殖性状和胴体性状,通过分子生物学方面的而研究,确定了影响秦川肉牛肉用性状的主要功能基因,找到了与秦川肉牛肉用性状紧密连锁的分子标记,从而加快了秦川肉牛肉用新品种的选育进程,提高了育种工作的效率和准确性。
参考文献
[1]昝林森.秦川牛选育改良理论与实践[M].陕西杨凌:西北农林科技大学出版社,2007(10):14.
“遗传育种专题复习”教学设计 篇5
“遗传育种专题复习”涉及孟德尔定律、减数分裂、基因重组、基因突变、染色体畸变、转基因技术和植物体细胞杂交等遗传学基础知识, 包括杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种、基因工程育种和植物细胞工程育种等多种遗传育种方法, 复习教学需帮助学生建构一个知识网络。其中“基于遗传育种新情境的创新能力培养”既是教学重点也是教学难点, 教师在教学中可利用一个个真实新颖的学习情境为学习活动载体, 引发学生积极思考, 以取得较好的教学效果。
二、教学目标
1. 知识目标: 说出遗传育种的各种方法的主要步骤, 辨别其主要遗传学原理。
2. 能力目标: 运用遗传育种方法解决新情境问题。
3. 情感态度与价值观目标: 关注科学、技术和社会的关系; 认同遗传学研究对人类生活的科学价值和应用价值。
三、教学过程
1. 创设情境, 导入课题
图片展示金鱼“红似火、白如雪、蓝若繁星、橙似黄花”以及可以为金鱼生活提供氧气的金鱼藻, 简介金鱼和金鱼藻的相关生物学特性: 金鱼是二倍体, 只有受精的卵细胞才能发育成个体, 三倍体、四倍体也可以存活。金鱼藻是被子植物, 水中受精, 早春种子在泥中萌发。进而导入课题。
2. 杂交育种中亲本的选择和子代基因型的鉴定
[例题1]人们偶然发现一头罕见的大尾鳍金鱼。假设大尾鳍 ( A) 对小尾鳍 ( a) 显性, 红色 ( B) 对白色 ( b) 显性, 且在两对常染色体上。现有纯合的小尾鳍红色金鱼 ( aa BB) , 试利用该大尾鳍白色金鱼 ( Aabb) 设计杂交实验, 以尽快获得纯合的大尾鳍红色金鱼 ( AABB) 。 ( 写出遗传图解并结合文字说明)
参考答案:
2第二代杂交:
3利用第二代杂交后代中的aabb对A_B_进行鉴定, 得到AABB个体。
教学意图: 1复习杂交育种; 2让学生理解为得到AABB个体需进行两代杂交, 并思考如何选择杂交亲本;3让学生明白在A_B_中鉴定得到AABB个体, 需进行第三代杂交。
教学反思: 为数不少的学生让第二代杂交后代中的A_B_进行“连续自交”以得到AABB个体, 这显然不对。因为A_B_个体的基因型不能确定, 连续自交实际上就是A_B_群体内的随机交配。这些学生只是生搬硬套了植物杂交育种选育纯合子的方法, 同时也有审题不清的原因, 没有注意到题干中的“尽快”。
3. 基因工程育种以及纯合子的选育
[例题2]现有纯合的小尾鳍红色金鱼 ( aa BB) , 试设计实验思路, 培育得到纯合小尾鳍红色具荧光金鱼 ( 荧光基因用D表示) 。
参考答案: 利用转基因技术将荧光基因 ( D) 导入受精卵得到Dd个体 ( d表示无荧光基因) , 将Dd自交得到DD、Dd和dd后代, 再利用dd对DD和Dd进行鉴定, 得到DD个体。
教学意图: 1复习基因工程育种; 2让学生学会如何利用Dd个体选育得到DD个体。
教学反思: 笔者在备课时没有想过通过转基因技术得到的是一条还是多条Dd金鱼。部分学生认为基因工程育种只得到一条Dd金鱼, 因此让该Dd个体与dd个体杂交, 再让杂交后代中Dd雌雄个体互相交配得到DD后代, 同样合理。
4. 多倍体育种以及同源四倍体在减数分裂过程中同源染色体如何分离
[例题3]欲将小尾鳍红色具荧光转基因金鱼品种 ( aa BBD) 在自然水域放养, 但又担心外源荧光基因通过与野生近缘种的有性杂交在自然界污染扩散。试设计实验思路解决这一难题。
参考答案: 将该品种Dd ( d表示无荧光基因) 自交得到DD、Dd和dd的受精卵, 经秋水仙素处理得到DDDD、DDdd和dddd的个体, 再让DDDD、DDdd与原品种Dd杂交得到三倍体后代, 最后还需淘汰三倍体后代中的ddd个体。
教学意图: 1复习多倍体育种; 2在理解三倍体高度不育的基础上, 参考无籽西瓜的培育过程, 设计三倍体金鱼的遗传育种方案; 3让学生思考同源四倍体在减数分裂过程中同源染色体如何分离, 并明白DDdd个体将产生3种配子, 即DD、Dd和dd, 比例为1∶4∶1, 因此最后还需淘汰三倍体后代中的ddd个体。
教学反思: 1部分学生认为培育得到四倍体金鱼就可以在自然水域放养了, 即使与野生二倍体鱼交配, 产生的三倍体后代也是高度不育的。这种想法是不正确的, 因为四倍体个体互相交配产生的后代是可育的。2部分学生将题干中一条Dd金鱼与普通金鱼杂交以获得更多Dd个体, 再让Dd自交, 这是因为没有认识到欲在自然水域放养的金鱼品种应该是有很多雌雄个体的, 并不是只有一条。3部分学生让DDDD、DDdd与普通金鱼dd杂交以得到三倍体后代, 同样合理。4部分学生没有想到DDdd个体会产生dd配子, 因此最后还需淘汰三倍体后代中的ddd个体。
5. 诱变育种
[例题4]现有纯合的大尾鳍金鱼 ( AA) , 试设计实验思路, 期望培育得到超大尾鳍金鱼。
参考答案: 利用诱变育种方法, 有可能获得超大尾鳍 ( A+) 的性状表现。
教学意图: 复习诱变育种。
教学反思: 期望培育得到的是“超大尾鳍”金鱼, 并不是“超大”金鱼, 而超大尾鳍是原来金鱼品种所没有的新性状, 故应运用诱变育种方法。部分学生审题不清, 拟采用多倍体育种方法, 这样将可能得到超大金鱼。
6. 单倍体育种与多倍体育种
[例题5]以AAbbdd和aa BBDD金鱼藻植株为原始材料 ( 3对基因在3对同源染色体上) , 试利用遗传育种方法, 尽快得到aaabbb DDD植株。
参考答案: 1AAbbdd与aa BBDD杂交得到F1植株Aa Bb Dd; 2F1植株进行花药离体培养, 长出幼苗经秋水仙素处理得到aabb DD植株 ( 甲) , 收获其种子; 3一部分甲种子长出幼苗经秋水仙素处理得到aaaabbbb DDDD植株 ( 乙) , 乙植株与未经秋水仙素处理的甲植株杂交, 即可得到aaabbb DDD植株。
教学意图: 1复习单倍体育种和多倍体育种。2引导学生在得到Aa Bb Dd植株后, 如何尽快得到aaabbb DDD植株。
教学反思: 1部分学生直接将原始材料用秋水仙素处理, 没有注意到原始材料是植株而不是幼苗, 故不能达到目的。2获得乙植株, 以及乙植株与甲植株杂交, 如果两者在前后两年完成, 则不符合“尽快”要求。
7. 植物细胞工程育种
[例题6]科学家以金鱼藻与狐尾藻为材料, 利用生物工程技术培育得到光补偿点更低、产氧量更大的金鱼藻 - 狐尾藻植株。请说出这一生物工程应用的具体操作步骤。
参考答案: 制备金鱼藻和狐尾藻的原生质体, 并获得两者体细胞杂交形成的重组细胞, 重组细胞再经细胞壁再生、脱分化和再分化, 最后发育形成金鱼藻 - 狐尾藻植株。
教学意图: 复习植物细胞工程育种。
分子育种遗传 篇6
1 遗传标记的发展
1.1 形态标记
形态标记是指能够明确显示遗传多态性的外观性状。典型的形态标记用肉眼即可识别和观察, 广义的形态标记还包括借助测试即可识别的某些形状如生理特性、生殖特性、抗病性等。形态标记是与目标性状紧密连锁, 表型上可识别的等位基因突变体, 利用形态标记, 从表型上观察就可选择到与之连锁的目标个体。自然界的生物存在着许多非常明显的形态标记, 这些一直是人类选育新品种的重要标记, 也是孟德尔遗传学的重要基础。但由于形态标记数量少、多态性差、易受环境条件的影响, 因而远远不能满足遗传育种的需要。
1.2 细胞学标记
细胞学标记是指能够显示遗传多态性的细胞学特征。细胞遗传学研究发现, 染色体数目的变化如缺体、单体、三体及结构的变化如缺失、易位、倒位、重复等, 常常引起某些表型性状的变化, 染色体的机构特征和数量特征是常见的细胞学标记。染色体的变化作为一种遗传标记, 用于测定基因所在的染色体及位置, 或通过染色体代换等遗传操作进行基因定位。细胞标记虽可克服形态标记的某些不足, 但这类标记材料的产生需要大量的人力和时间, 并且有些物种对染色体数目和结构变异反应敏感, 或适应此种变异的能力较差, 难以获得标记材料, 从而限制了细胞标记在家畜、禽遗传育种上的应用。
1.3蛋白质标记
1952年Neilands首次结晶出两种类型的乳酸脱氢酶, 并证实它们是催化反应性质相同而分子结构有差异的酶蛋白分子。酶作为遗传标记是在Markert和Moller (1959) 提出了同工酶概念后迅速发展起来的。与其他蛋白质一样, 同工酶是基因表达的产物, 由于不同的同工酶所带的电荷不同, 可通过电泳分离, 并经与底物反应或染色, 检测它们的存在与否和分子质量的大小, 因而可作为遗传标记。现在已有几十种同工酶系统如酯酶同工酶、过氧化物同工酶等, 同工酶标记已被广泛用于建立遗传图谱、种群分析等研究中。蛋白质是基因表达的产物, 与形态性状、细胞学特征相比, 数量上更为丰富, 受环境影响更小, 能更好的反应遗传多态性。但是, 蛋白标记仍然存在诸多不足, 在动植物的群体研究中, 同工酶表现出位点多态性的数目有限。因而, 同工酶标记也具有局限性, 不能成为理想的遗传标记。
1.4 分子标记
随着分子生物学及分子克隆技术的发展和完善, 诞生了直接从DNA水平上进行遗传分析的分子标记, 在人类基因组计划的推动下, 分子标记的研究与应用得到了迅猛的发展。与以往的遗传标记相比, 分子标记还有许多特殊的优点, 如无表型效应、不受环境限制和影响, 并且有许多分子标记表现为共显性, 能提供完整的遗传信息等等。当前分子标记已广泛应用于物种资源研究、遗传图谱构建、目的基因定位和分子标记辅助选择等方面。分子标记检测技术大致可分为5类: (1) 基于DNA杂交的分子标记技术, 主要有RFLP等; (2) 基于PCR分子标记技术, 代表性技术有RAPD、SSR等; (3) 基于PCR和限制性内切酶的分子标记技术, 代表性技术有AFLP等; (4) 单核苷酸多态性的分子标记; (5) 基于EST的分子标记。
2 分子标记方法的应用
2.1 基于DNA杂交的分子标记—RFLP
RFLP由Bostein (1980) 首先提出, 是最早发展的分子标记技术。它是由于DNA分子中限制性内切酶酶切识别序列中出现碱基的插入、缺失、置换、倒位而导致酶切位点的增减所引起的基因型间限制性片段长度的差异。其原理是检测DNA在限制性内切酶酶切后形成特定DNA片段的大小。RFLP主要应用于构建遗传图谱和标记位点与QTL连锁及其在动物体数量性状中的改良。但该技术在操作过程中涉及了DNA的提取、酶切、电泳分离、探针的制备和Southern杂交等一系列分子生物学技术, 步骤繁杂, 工作量大, 且分析中需要的DNA量大 (2~10) , 因此在很大程度上限制了RFLP技术的发展。由于动物线粒体DNA分子量小、结构简单, 为共价闭环双链DNA, 可直接酶切进行RFLP分析, 因此, 目前RFLP技术的应用较多的是对线粒体DNA的分析。马成学等对中国大陆4个水系的8个地理种群绒螯蟹样本的线粒体细胞色素b基因进行RFLP分析, 应用的6种内切酶共检测到5种复合限制性酶切类型, 依据群体间的净遗传距离绘制UPGMA分子系统树[1]。
2.2 基于PCR的分子标记—RAPD、SSR (微卫星)
RAPD是建立在PCR基础上的一种新型的DNA分子标记技术。基本原理是采用随机合成的寡核苷酸作PCR反应的引物, 对基因组进行PCR扩增, 在4 000 bp之内, 存在反向平行的与该引物互补的双链DNA, 合成的新链作下一次合成的模板, 经35~40个循环, 即可得到大量的DNA片段, 扩增产物经琼脂糖凝胶电泳、EB染色, 紫外下显带。自建立以来, RAPD技术被广泛的应用于动物的类群划分、遗传多样性分析及遗传距离测定等。如朱飞云等 (2001) 利用RAPD技术分析了绵羊品种间的遗传关系, 结果表明, 中国美利奴A品系的随即扩增多态DNA共享度较高, 构成的姊妹群依次与哈萨克羊、中国美利奴羊多胎品系成为对应的姊妹品种[2]。RAPD技术虽已广泛应用于动植物领域, 但其也有自身的局限性, 如RAPD标记为显性分子标记, 因此不能在F2代区分纯合体与杂合体, 必须进行F3分析;由于采用的引物短、Tm值低、扩增结果易受外界因素的影响, 试验的重复性较差, 因此在试验中要严格控制试验条件, 才能得到可重复、理想的扩增效果。
微卫星又称简单重复序列或短串联重复序列。基本原理是根据微卫星序列两端互补序列设计引物, 通过PCR反应扩增微卫星片段, 由于核心序列串联重复数目不同, 因而能够扩增出不同长度的产物, 将扩增产物进行聚丙烯酰胺凝胶电泳, 根据分离片段的大小决定基因型, 并计算等位基因发生频率通过银染显示出结果, 这一方法灵敏度高, 谱带清晰。在缺乏其他自然变异的特征时, 等位基因频率的数据可以用来探讨该物种遗传多样性、亲缘关系、同源概率, 种群结构和QTL基因定位等问题。张爱玲等 (2006) 通过对6个地方山羊品种的分子水平上的遗传多样性研究, 结果表明, 19个微卫星位点均为中度和高度多态位点, 平均多态信息含量 (PIC) 达0.686~0.708, 6个品种平均位点杂合度在0.383~0.428之间[3]。孙允东等 (2006) 运用SSR技术研究表明, 27个微卫星位点在4个山东地方山羊品种中的多态信息含量都较高 (PIC>0.5) 。大部分位点的杂合度也较高, 最高达到0.9, 说明选用的位点基本能反映4个山羊品种的遗传多样性。通过聚类分析得出相似系数可从而得知亲缘关系远近, 如张亚平等 (1995) 用微卫星DNA进行圈养大熊猫的亲子鉴定, 发现在一雌多雄交配过程中, 只有对个别雄性是有效的, 该研究还进一步结合微卫星DNA的鉴定结果, 制定了繁殖计划, 以防近交衰退[4]。众多研究表明, SSR位点的等位基因数目比其他分子标记揭示的等位基因数目多, 还具备共显性遗传、多态信息量大、检测容易、省时、重复性较好等优点, 被认为是一种理想的分子标记。
2.3 基于PCR与限制性内切酶的分子标记—AFLP
AFLP是1993年由荷兰keygene公司科学家Zabeau等人发明的一种DNA分子标记技术, 基本原理是对基因组DNA进行限制性酶切片段的选择性扩增。此方法也主要是从事物种鉴别及遗传多样性分析。杨兴元等 (2003) 对西门塔尔牛、延边牛、南阳牛通过AFLP标记进行基因型的指纹鉴定研究, 结果表明, 3个牛品种都有其特殊的指纹图谱, 而且有其特异的条带, 进而为这3个牛品种的鉴别提供了依据[5]。江明峰等 (2003) 运用此技术从40对AFLP引物中筛选出4对多态性高、分辨率强的引物对30头麦洼牦牛进行遗传多样性研究, 结果表明, 4对引物在麦洼牦牛中均表现出较高的遗传多态性[6]。AFLP技术实际上是将RFLP和PCR相结合的一种技术, 该技术既继承了RFLP的稳定性, 又具有PCR反应快速、灵敏的特点, 同时克服了RFLP和RAPD的缺点, 且扩增的带纹多 (50~100条) , 试验重复性高, 但该技术试验成本较高。
2.4 基于单核苷酸多态性的分子标记
1998年, D G Wang等利用基因芯片技术对人类基因组的2.3 Mb DNA进行检测, 鉴别出3 241个候选的SNP, 并将其中的2 227个SNP标记定位到遗传图谱中, 从此该技术开始被广泛应用。它是由于基因组核苷酸的变异引起的DNA序列的多态性, 包括碱基转换、颠换、单碱基插入或缺失等。SNP位点分布广, 几乎遍布整个基因组, 平均约l 000 bp就会出现一个SNP标记。基本原理是将被检测的DNA片段与高密度DNA探针列阵进行杂交, 每一探针的序列与原基因相应序列相比, 除有原互补序列外, 还包括其他3种改变了的碱基序列, 列阵完整而有序, 杂交结果通过计算机分析, 最后显示出SNP。目前SNP的分析方法主要采用基因测序技术、DNA芯片技术、毛细管电泳技术等, 人类基因组研究中SNP的研究最为广泛, 现在在果蝇、鸡、牛、绵羊、猪、犬类等动物上也开展了SNP研究。如狄江等 (2004) 设计了6套引物对Limousin和Jersey两个牛品种杂交一代的3头公牛进行DES基因的PCR扩增和测序, 除引物4外均获得扩增产物, 并在引物1扩增产物的上、下游及引物2扩增产物的上游序列的非编码区中各发现一个SNP, 分别为SNP1 (A/G) 、SNP2 (C/T) 和SNP3 (T/G) 。同时测得公牛1、2、3的SNP1、SNP2、SNP3的基因型分别为A/A、A/G、A/G, C/C、C/C、C/T, T/G、G/G、G/G[7]。雷雪芹等 (2004) 以秦川牛和荷斯坦奶牛的双胎母牛和单胎母牛为试验材料, 用SNP法进行多态检测, 结果发现, 在秦川牛的双胎母牛中突变率为60%, 而在单胎母牛中突变率为20%;在荷斯坦奶牛中, 双胎母牛突变率为31.25%, 单胎母牛突变率为6.67%, 由此可见双胎牛和单胎牛二者之间FSHR基因的第10个外显子的突变率差异明显, 这表明选择FSHR基因的第10个外显子有可能作为双胎性状的候选基因[8]。由于它的高信息量, SNP可进行自动化检测势必有一个广阔的应用空间。
2.5 基于EST的分子标记
近年来随着功能基因组学的快速发展, EST标记逐渐被认识。根据开发的方法不同, EST标记可分为4类: (1) EST-PCR和EST-SSR; (2) EST-SNP; (3) EST-AFLP; (4) EST-RFLP。它除具备传统基因组来源的其他标记所有优势外, 能与基因功能表达具有直接或间接关系, 从而强化了其他标记在遗传研究中的应用。目前, EST-SSR标记应用较为广泛, 已经在多种植物如葡萄、甘蔗、番茄、大麦和小麦中报道。此外, 在牛中, NCBI已报道1 428 145个EST序列 (截至2007-03-06) , 从这些已报道的EST中可以发掘出大量SSR, 并且其只是EST测序计划的副产品, 可节省大量人力和物力。EST标记的发展以及多态性标记的发现和应用, 将会从功能基因的水平上更深入地揭示其遗传多样性并在标记辅助育种中发挥重要作用。同时, 由于不同物种间基因共线性和保守性, 从一种动物中开发的EST标记可同时用于其他动物研究, 从而能够为比较基因组学和同源基因克隆提供新的途径。但是这项技术也有一定的不足, EST研究中有相当一部分为未知基因, 利用这些EST开发的分子标记, 不易很快与功能建立联系。基于PCR的EST分子标记以长度多态性为基础, 取决于高分辨率的凝胶, 然而由于高频率非长度变异的等位基因的存在, 检测这些信息存在一定难度。尽管存在以上问题, 但随着EST计划的开展、深入研究以及相关研究技术和分析手段的不断改进并走向成熟, EST数据资源将不断丰富, 其本身又具备独特的优势和多方面的利用价值, 开发也较简便, 此类标记将会大规模开发并广泛应用于生物之间关系的研究。
3 小结
由形态标记向分子标记逐步发展的过程, 体现了人类对于基因由现象到本质的认识发展过程。在这一过程中, 传统的形态标记和细胞学标记始终是遗传标记发展的基础, 而蛋白标记和分子标记则是遗传学、生物化学和分子生物学的发展导致遗传标记发展的必然结果。近年来, 在家畜瘤胃的研究中, 通过对微生物DNA的多态性分析, 可以突破微生物形态相似而无法准确区分的局限。从基因和分子水平上调查微生物群体的遗传多样性, 为研究近缘种及种内群体间的遗传差异、分析种内及种间的进化及系统地位开辟了一条新的途径。随着科学技术的不断进步, 新型的分子标记不断涌现, 新近发展的基于DNA测序和DNA芯片技术的SNP标记和基于EST的标记可为DNA标记技术的发展展示了美好的前景。随着分子生物学技术的深入和完善以及畜牧研究工作的不断进取, 利用各种分子遗传标记技术将对品种资源保护和合理开发利用提供科学依据, 对遗传学研究和遗传育种起到巨大的推动作用。
参考文献
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分子育种遗传 篇7
我系自二零零五年开办至今, 所设的饲料与动物营养专业和畜牧兽医专业须开设该门课程, 我以前的授课方法较简单、枯燥, 就是一支粉笔、一块黑板、一本教材、一根教鞭, 学生学起来比较无兴趣, 后来经过自己的努力和同事们的帮助, 自己制作多媒体课件, 并逐渐完善该门课程教学的改革。随着时代的需要, 四川民族学院环境与生命科学系《遗传学》精品课程组提出了新的教学方法, 确立了以人为本, 全面发展的教学理念, 大胆改革传统的课堂教学, 不断加强教师教育思想的转变, 创立并逐步完善了以学生为中心, 把学习的主动权交给学生, 充分发展学生的智力和潜能。抛弃以前教师“一言堂”的教学模式。现在, 教学中不仅重视知识的传授, 更注重知识形成过程中学生能力的培养和智力的开发, 学生动口、动手、动脑, 主动探索, 大胆质疑, 真正成为学习的主人。
作为教育工作者, 都知道课堂教学是实施素质教育的主阵地。在课堂教学中, 教师该如何操作, 这将影响到“教师的主导地位和学生的主体地位”。我们不难看到这样的状况:教师在讲台上滔滔不绝地讲, 下面学生死气沉沉地听;教师零零碎碎地问, 学生断断续续地答, 无疑, 这样的课堂教学并不能适应当今的素质教育。因此就应该把课堂还给学生, 用古人的话, 就是要求教师“授人以鱼, 不如授人以渔”。这就要求教师在教学过程中, 把学生的能力培养放在第一位, 引导他们在实践中主动地获取知识, 形成能力, 避免繁琐的分析和琐碎机械的练习。以计算机为核心的信息技术作为新型的教学媒体, 为新型教学模式的创建提供了最理想的教学环境。
总之, 要提高课堂教学质量, 必须转变教学观念, 改革课堂教学。
第一步:导入:
要求以新颖、形象、与学生密切相关的具体事例或一段录象导入新课。例如:在学习《性别决定和伴性遗传》的内容时, 可以先播放一段有关“利用伴性遗传生产自别雌雄鸡”和“达尔文色盲”的录像, 创设适当的教学情境, 激发学生强烈兴趣和好奇心。这体现了以人为本的培养原则。遵循了人性本身发展的内在规律, 从认知心理、意志品质、思维特性、兴趣情感、智能等出发, 激发学生的学习潜能、创新潜能。然后利用多媒体以图解的形式说明其原理。
第二步:在授课过程中根据学生是教学中的主体的教学原则, 教师创设相关情境引导学生通过自己创造性的思维得出结论。提高分析归纳能力。
例如:在学习多基因遗传病的特点时, 首先以同学们所熟悉的常见病、多发病如高血压、糖尿病等为例, 让学生举出这些疾病的发病特点、临床症状及体征, 说出这些病人的治疗方法及在日常生活中所注意的细节等, 帮助学生归纳出这些疾病有家族聚集倾向及可通过改变生活方式方法的手段来改善病情的结论, 引出“既受遗传因素控制, 又受环境因素影响是多基因遗传病的特点”的观点, 然后再讲解有关动物的一些多基因遗传病。实践证明, 这样的引导式教学要优于开篇便平铺直叙讲述多基因遗传的定义的效果。再者, 讲课应生动有趣。大多数学生都有这么一个共识:遗传学知识涉及面广, 难度大, 内容枯燥。因此, 如何把枯燥乏味的知识讲得生动有趣是遗传学教学的难点, 老师应当在这难点上下功夫。比如, 在讲述染色体显带技术时, 学生往往会问:“染色体为什么要进行显带染色?”老师便可从自然界中斑马的条纹说起, 斑马的条纹不仅是适应环境的保护色, 也是其识别自己同类家族中成员的标志, 染色体的带纹也象斑马的条纹一样, 因非同源染色体经染色后显出的带纹各不相同, 因此可通过染色体显带进行辨别。这样的授课方式既生动形象, 又能帮助学生解开染色体为什么要进行显带染色的困惑。由此提高了学生的归纳能力与发散思维的能力。这要求教师对教材发掘要深, 又要搞好学情分析, 提出的问题既不能脱离学生的实际, 过难、范围过广令学生难以回答, 也不能提一些不必经过深入思考就回答上来, 对培养学生能力无任何益处的问题。通过学生自己的思考与归纳总结出结论。对于那些不会思考的学生, 要引导他们多方面多角度多层次地进行思考, 启迪学生领悟前人知识创新过程中的思维方式。
第三步:学生学习知识是为了运用的。教师可以设置一些与学生实际联系密切的问题情境, 主要培养学生的理论指导实践的能力。教师不拿现成的解决方法来传授学生, 乃是把相关的方法安排停当, 指导他, 使他以最短的时间, 经过相类似的经验, 发生相类似的联想。自己将这个办法找出来, 并且利用这种经验联想来找别的方法, 解决别的问题。现在我们也在逐步地进行让学生自己提问, 自己回答, 这需要教师的多方引导, 令学生学会看到一则新闻, 知道一个事例, 从哪些角度提问题并知道问题的解决方法。充分体现学生的主体地位。例如:让学生利用所学的伴性遗传规律, 设计生产自别雌雄的鸡系 (如羽毛颜色、羽毛生长速度) 。
第四步:对教材内容进行拓展, 开阔学生的视野, 利用现有条件开办实验实习, 并布置相关的实践作业。
课堂教学是培养学生创新精神的主阵地。在课堂教学中要点拨学生关注学科发展的前沿问题和现实生活中的热点、难点问题, 播下学生对未知世界的求新探索的种子。根据实际性的发展原则, 拓展学生活动的时间和空间, 交给学生一些富有探索性, 研究性的实践任务, 引导他们去观察生活、观察自然、观察社会, 在观察中思考, 在思考中质疑, 在探索中求新。实践是创新的源泉。针对课程内容, 开办实验实习, 作一些与此相关的练习题。
第四步问卷调查的开展
对课程教学质量的评估, 传统方法是老师通过对学生作业的批改, 对学生考试答案的质量分析中发现自己教学活动的不足并加以改正, 这在一定程度上的确能促使教师进一步改进自己的教学方法, 然这似乎有些亡羊补牢之感, 针对这一情况, 开展课前及课后问卷调查, 对于教师教学质量的提高有极大的帮助, 其中问卷内容包括以下几点:本次课的教学要求;学生在本次课中最想弄清的问题;学生对本次课程教学满意程度;学生希望老师如何教学等。通过调查, 一方面可以使教师在上课之前就已经了解学生在本次教学内容中所感兴趣的知识点, 有的放矢进行教学, 在课后了解学生对课堂教学的评价, 适当采纳学生意见及时更改, 不断提高自己的教学水平;另一方面, 注重了学生的能动作用, 让他们一起参与到提高教学质量的行动中。通过以上改革措施, 我系遗传学的教学水平的确得到了明显的提高。随着科技不断进步, 医学不断发展, 社会对人才的要求不断提高, 我们将不断优化课程体系, 不断探索更有利于提高遗传学教学效果的方法, 充分调动学生学习医学遗传学的积极性, 提高学生综合素质, 为将来从事临床医疗工作做好充分的准备。
为使适应创新教育的要求, 教师自身素质的提高:
转变旧的思想观念, 树立民主思想, 营造宽松、融和的教学气氛, 做到师生地位平等, 人格平等。容许学生有各种各样的见解看法, 鼓励学生的主动性和质疑精神。
树立终身学习的思想。不断完善和调整自己的知识结构。人类知识在不断创新, 科技也在不断创新, 不断用新知识, 新科技手段来武装自己。在教学中不断发掘教材中的知识创新内容。只有创新的老师才能培养出创新的学生。
猪的遗传育种工作进展及发展策略 篇8
1 猪的遗传育种现状
1.1 优良种猪基因大多由国外引进
我国在畜牧基因遗传技术方面不够先进, 并且长期处于这种由引进到育种到再引进的模式, 没有真正长期研发跟进, 也容易导致一些基因缺陷的疾病发生, 这样的育种过程也给我国畜牧经济带来不必要的浪费。
1.2 现阶段种猪的遗传育种进程
为了提高我国种猪的生产数量及质量, 我国大量引进国外先进技术, 使得猪的品种更加多元化, 杂交猪、黑猪、白猪等都是多元化的产物。目前国内猪的种类为108个, 根据2004年的《中国畜禽遗传资源状况》显示, 我国地方品种猪为72个, 基因培育的猪种为19个, 国外引进猪种为8个, 由此数据表明我国猪的品种较为丰富。虽然我国生猪品种较多, 但是技术却没有随着品种数量的增加而提高, 所以大多群体只能支撑小规模的育种, 很难使育种工作的进展得到快速有效的长远发展[1]。
2 猪的遗传育种存在的问题
2.1 生猪育种资金缺乏
我国对于生猪育种所投放的资金相对于这个行业今后的发展还较为薄弱, 从而使得相关人员的工作积极性不高, 而当生猪的市场经济转好时, 容易导致一些相关人员把没有合格的种猪投放到市场中, 卖掉体重不达标的种猪, 严重影响了猪育种数据工作的记录, 阻碍了猪育种工作的进展。
2.2 育种基础性条件较为薄弱
育种工作是一项长期科研性的工作, 对于育种科研数据过程长期的详细记录存档也是看似简单却枯燥无味的重复性工作, 但却是以后育种的创新发展的根源。对于育种的相关工作人员, 这个行业也是相对缺乏系统的培训, 工作人员专业技术参差不齐, 导致工作中的失误, 阻碍了育种工作的发展。同时由于资金的缺乏等原因, 导致设备较为落后等都是制约遗传猪育种的因素。
2.3 育种技术及观念较落后缺乏长远的育种眼光
我国部分从事育种工作的管理人员旧观念较为根深蒂固, 对于开放型的新知识不能真正去学习接受, 对于新技术也缺乏积极应用的思想, 始终处于各自为战的状态, 各个猪场之间也无遗传联系, 更无法进行遗传评估, 导致猪的育种工作受到严重制约, 使得生猪养殖规模无法做大做强, 长期处于小规模的发展现状。
3 猪育种工作的发展建议
3.1 加强相关行业人员的技术培训
育种工作的发展离不开相关工作人员的辛勤劳动, 只有扎实的基础团队, 才能共创行业发展的未来, 因此培养技术一流, 职业道德一流, 稳定的技术团队, 对今后育种工作的发展才有良好的保障。
3.2 育种工作资源共享联合发展
全国各地育种工作进行的情况各有千秋, 可通过建立相关网站等互联网工具作为大家互相交流, 资源共享的沟通途径, 根据各地实际情况取长补短, 例如猪育种的人工受精技术早已实施发展, 但一些偏远地方小规模养殖场技术人员不能适应新的技术, 还用最原始自然交配的方法进行育种繁殖, 阻碍了优良基因的发展。资源共享不光使得育种工作得到相应的宣传, 也提供了良好的资源平台, 让大家联合在一起共同发展[2]。
3.3 加强生猪的疾病预防
我国生猪品种多样, 较多为小规模的养殖系统, 例如生产环境, 繁育条件, 饲料喂养等养殖设施环境差异较大, 使得生猪的疾病感染也加大了风险, 而一些传染性疾病也随着基因的改变越来越危险, 因此生猪的健康问题要引起相关企业及养殖人员的高度重视, 保质保量的完成育种的数量和发展[3]。
4 猪遗传育种的工作展望
发现问题解决问题才能使得生猪育种工作不断的发展与进步, 通过加强相关工作人员的技术培训指导、互联网等形式的资源共享合作、生猪疾病的预防控制这三大点加强工作, 一定可以完善建立良好的生猪基因库。而资源共享式的联合育种可更加准确快速的使工作落实到位。
随着社会的发展需求, 我国生猪产业也是在逐渐扩大, 而对优质生猪的需求量也在大幅度增长。因此, 我们要通过现代的遗传育种工作, 让生猪的数量质量都得到有效的提高, 通过不断的创新发展, 满足现阶段社会的需求。我国猪的遗传育种目前还处于发展阶段, 对于以后的工作, 任重而道远, 但通过相关科技、工作人员的工作配合和国家的大力支持, 共同努力, 一定可以推进猪的遗传育种工作快速进步。
参考文献
[1]徐桂芳, 张金松, 薛明.中国种猪联合育种工作的进展[J].中国畜牧杂志, 2006 (42) .
[2]陈瑶生.中国的猪育种研究现状与发展趋势[J].宁夏师范学院学报 (社科) , 2005 (10) .
丝瓜种质资源与遗传育种研究进展 篇9
种质资源是开展多种科学研究的基础材料,对种质资源进行有效鉴定与评价是收集和再利用的前提。过去丝瓜栽培品种多为地方品种,栽培方式主要是与其它作物间套作种植或者庭院零星栽培,且一般采用露地栽培方式,多是春季种植,夏秋季供应。我国蔬菜品种和种类繁多,且长久以来,由于丝瓜种植面积小,严重限制了其在蔬菜周年生产和供应中发挥的作用,导致其遗传育种的研究起步晚且进展缓慢。近年来,我国各地设施蔬菜产业发展迅速、设施栽培丝瓜种植规模和种植区域也呈逐年扩大趋势,且已实现周年生产和供应,加之人们消费习惯不断改变以及对丝瓜食疗保健作用的日益了解,丝瓜市场需求不断扩大,因此对专用、优质丝瓜新品种选育提出了更高要求。本文就丝瓜种质资源分类评价报道稀少的研究现状,概述了其收集与利用状况,并着重对丝瓜新品种选育与遗传育种研究进展等成果进行综述,提出了目前丝瓜研究中存在的普遍问题,并进行了展望,以期为今后丝瓜育种生产及科研提供参考指导。
1 丝瓜种质资源研究和利用
1.1 丝瓜的起源与分类
丝瓜起源于亚洲热带地区,自宋、明代引入我国以来,经过长期的自然选择和进化,迄今共发现9个不同种[3,4],其中普通丝瓜和有棱丝瓜为我国的主要栽培种[5]。
历年来,我国南方以普通丝瓜栽培为主,北方栽培较少;由于丝瓜适应性较强,北方栽培面积目前也在逐年增加,但主生产区及丝瓜种质资源仍集中在华东地区及我国南部。栽培区域及类型上,长江三角洲地区以普通丝瓜栽培为主,华南主要栽培有棱丝瓜[6]。尽管丝瓜已成为世界上广泛种植的蔬菜作物之一,但由于传统丝瓜育种局限于种内,而长期的人工选择压力致使种内基因趋于贫乏、遗传基础相对狭窄,致使丝瓜遗传育种难以突破,一直以来进展缓慢。
1.2 我国丝瓜种质资源收集和利用
随着栽培技术提高和设施完善,丝瓜种植模式已成功发展,由与保护地结合栽培的模式替代了传统的陆地栽培模式,种植区域由过去长江流域及其以南地区到现在的全国性地大面积多地区种植,供应模式由夏季生产供应到目前已实现周年生产、均衡供应的局面。
近年来,广大科研工作者与科研单位已在全国范围内成功收集到了大量丝瓜种质,广西农业科学院蔬菜研究中心目前已收集当地丝瓜资源百余份,其中35份有棱丝瓜,明确了不同类型丝瓜品种的基本特性并对广西优良丝瓜品种资源及其利用进行了研究[7,8]。广东省农业科学院蔬菜研究所选取从各地收集的62份材料进行了鉴定、保存和利用[9]。浙江省农业科学院园艺所通过观察引入的32份丝瓜品种农艺性状与抗性指标,发现目前栽培丝瓜主要为早熟品种,而缺少果型好、品质优、产量高的品种[10]。江苏省农业科学院蔬菜所曾调用我国生产上102份主栽品种以及部分地方品种资源,并对其质量性状进行了鉴定评价[11,12]。
1.3 丝瓜品种选育研究现状
国内丝瓜育种起步较晚,当前生产上多以地方品种为主,且育种方式多采用常规育种,以期达到丰产增收之目的,因此,不仅面临品种退化的严重问题,而且也不适宜面积不断增大的保护地栽培模式;近年来,国内各单位开始重视丝瓜新品种选育与相关理论技术研究,以杂交育种为主,注重选育早熟、抗病、耐冷/热、优质丰产及保护地专用丝瓜品种[13]。
广东省农业科学院蔬菜研究所近年育成优质、丰产、适宜华南夏季长日照下栽培以主蔓结果为主的雅绿1号[14],早熟、生长势强的雅绿2号[15]。广西农业科学院育成丰棱一号等有棱丝瓜新品种;广州蔬菜研究中心培育出春丝瓜绿胜1号与绿胜2号等有棱丝瓜品种,这些品种均具备早熟、优质、丰产的特性[16,17]。而广州市农业科学所育成的碧绿新品种,具有中熟、耐寒、耐涝、商品性强、高产优质的特点[18];早熟、优质、高产品种夏绿1号[19]。福建省福州市蔬菜研究所育成的耐热、耐寒、耐涝新品种农福丝瓜601[20];河南驻马店市农业科学研究院育成杂种一代早熟丝瓜品种驻丝瓜1号[21]和驻丝瓜3号[22]、5号[23]等;安徽省农业科学院育成皖绿1号早熟丰产丝瓜品种[24];武汉蔬菜科学研究所育成早熟品种翡翠二号[25];长沙蔬菜科学研究所育成早熟、连续结果能力强的早优1号[26]与早优3号[27];江苏省农业科学院蔬菜所育成适宜早春保护地和露地栽培的江蔬一号特早熟品种与江蔬肉丝瓜品种[28,29]。近几年,各地还育成了较多新品种,如重庆农业科学研究所的春帅[30];绍兴农业科学院的春丝1号[31];湖北咸宁市蔬菜科技中心选育的白皮肉丝瓜早杂1号、早杂3号;东莞市蕉菜研究所选育成的中晚熟春优丝瓜[32];南京蔬菜所的新翠玉等丝瓜品种。
2 丝瓜遗传育种研究进展
2.1 丝瓜主栽品种的发展规律
近年来,丝瓜的种植区域和生产面积逐年扩大,全国各地主栽品种进行了多轮更新换代,经历了从过去直接使用地方品种到使用经提纯复壮的地方品种,对地方品种的提纯复壮保持了品种种性,再到使用提纯复壮的名特优地方品种,从而使名特优地方品种的种性得到保持,提高了一致性和整齐度,稳定了产量和熟性,到现在发展为大面积推广使用表现优异的杂交品种,使得从整体上提高了丝瓜的熟性、产量、抗逆性、抗病性和商品性。
目前生产上种植面积较大的普通丝瓜名特优地方品种主要有:永康白皮丝瓜、特长号、无锡坊前肉丝瓜、五叶香丝瓜、南京蛇形丝瓜、冷江肉丝瓜、长沙肉丝瓜等。主栽的杂交品种有:江蔬肉丝瓜、早杂一代丝瓜、江蔬一号丝瓜、早冠丝瓜、早杂一号肉丝瓜等。
生产上有棱丝瓜种植面积较大的名特优地方品种有:夏绿一号、乌耳丝瓜、春优丝瓜、夏棠一号;有棱丝瓜新品种江秀7号[33]等;主栽的有棱丝瓜杂交品种有:绿旺、丰抗、雅绿、绿胜号等。
2.2 丝瓜抗病育种研究进展
丝瓜过去主要以庭院零星栽培或春、夏季露地栽培时与其它作物间套作栽培模式,因丝瓜作物其本身具备抗逆、抗病性强的特性,因而较少病虫害发生且受害程度一般较轻,所以往往不被重视对其抗病性的研究。但随着目前保护地栽培面积的逐年扩大和周年栽培,常有发生连作障碍甚至重茬,导致多种病害加重,近年来因病害导致减产、绝产的报道不断,因此丝瓜的抗病育种工作开始逐渐被重视。
近年来我国长江流域生产上丝瓜栽培常采用设施栽培模式,但由于重茬等原因,导致霜霉病、病毒病等病害发生频繁、也更趋严重,其中发生最为普遍、为害最大的为丝瓜病毒病。
陈再廖等研究初步确认黄瓜花叶病毒为引起丝瓜病毒病的主要病原[34]。谢大森等研究了有棱丝瓜霜霉病菌人工接种技术,确定了最佳接种浓度与接种方法[35]。谢文华等[36]对多个有棱丝瓜品种与霜霉病的抗性相关性及有棱丝瓜霜霉病抗性遗传进行了研究,为今后丝瓜抗霜霉病育种工作的开展提供了有益的借鉴。目前全国各单位加快丝瓜抗病育种研究步伐,成功育成多个抗病新品种,如汕头市白沙蔬菜原种研究所林奕韩等2005年育成白沙夏优3号和白沙夏优2号[37,38];广东省农业科学院蔬菜研究所育成抗白粉病和霜霉病、早熟杂种一代丰抗,及高抗疫病与枯萎病的绿白皮色粤优丝瓜新品种;广西农业科学院蔬菜研究中心先后育成皇冠1号、皇冠2号与桂林八棱瓜等新品种,这些品种均能有效抗角斑病与霜霉病[8];广州市农业科学研究所育成高抗疫病、枯萎病与霜霉病的夏绿3号;湖南衡阳蔬菜研究所育成的一代杂种早冠,该品种为极早熟、且较抗枯萎病[39];以及湖南蔬菜研究所研究的高抗病毒病的湘丝瓜1号。
2.3 丝瓜杂种优势利用与遗传特性研究
丝瓜新品种选育途径主要有:(1)通过自交、杂交、回交等系统选育法,如用此方法培育出的绿旺、碧绿等;(2)通过结合单株与混合选择法,先选出优良单株,后稳定培育,如目前使用广泛的夏绿一号等;(3)通过优势育种法,是当前丝瓜育种的主要途径。
目前关于丝瓜杂种优势和遗传特性的研究多集中在早熟性、产量、抗病性、生长势以及普通丝瓜和有棱丝瓜种间杂交优势等方面。
通过对普通丝瓜自交系及其杂交组合主要经济性状的遗传分析结果表明,普通丝瓜的皮纹和皮色属质量性状遗传,其F1代杂种存在明显的杂种优势[40]。谭云峰[41]等对有棱丝瓜和普通丝瓜自交系按完全双列杂交设计得到杂交组合进行分析得出,有棱丝瓜与普通丝瓜种间杂交亲和性较高。谢文军[42]对有棱丝瓜和普通丝瓜种内和种间杂交优势的研究发现,有棱丝瓜与普通丝瓜种间杂交组合的产量大幅下降,植株的生长势较之前增强。袁希汉[43]等选用普通丝瓜纯合自交系配制杂交组合,并对其中农艺性状进行了相关分析,总结得到单瓜重与结果数在丝瓜高产育种中为主要性状。高军红的研究结果同样表明,普通丝瓜杂交组合在产量、早熟性、抗病性等方面表现出杂种优势[44]。
3 存在的问题
目前我国丝瓜种质资源类型和保存的数量还远远不能满足育种目标多样性的需求。
目前丝瓜研究多集中于其对栽培技术与新品种选育的探索,而忽略了有关其病理、生理及性状遗传规律的研究。
对丝瓜抗病性基本理论以及育种方法的研究创新没有引起足够的重视,且品质育种过多关注外观表型,未开展丝瓜内在品质的育种研究。
尚未涉及利用传统的育种方法与生物技术、基因工程等现代技术相结合的育种方法进行育种技术改良、创造新的种质,这远远落后于其它作物的育种进程。
不够重视保护地专用品种的选育。
4 展望