發(fā)布時(shí)間：2022-05-18 09:48:24
序言：寫作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的育種論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
摘要：總結(jié)了國(guó)際玉米小麥改良中心（international maize and wheat improvement center， 簡(jiǎn)寫cimmyt）的品質(zhì)育種特點(diǎn)，即根據(jù)種植習(xí)慣、氣候條件、土壤類型，將不同的地區(qū)區(qū)域劃分為12個(gè)米格環(huán)境，在對(duì)親本進(jìn)行品質(zhì)、抗病性、農(nóng)藝性狀檢測(cè)及調(diào)查基礎(chǔ)上，大量組配雜交組合，高世代結(jié)合品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)，培育具廣泛適應(yīng)性、抗病、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)并具一系列加工品質(zhì)特性的種質(zhì)資源。
關(guān)鍵詞：小麥；品質(zhì)；育種；檢測(cè)
小麥在發(fā)展中國(guó)家是第二大作物，地理分布全球化。從墨西哥北部濕潤(rùn)的低地，到哈薩克干燥的平原，小麥種植面積在發(fā)展中國(guó)家已超過(guò)20億hm2。國(guó)際玉米小麥改良中心（cimmyt）是當(dāng)今世界現(xiàn)有的15個(gè)國(guó)際農(nóng)業(yè)研究和培訓(xùn)中心之一。cimmyt自1966年成立以來(lái)，為全世界尤其是第三世界國(guó)家的小麥、玉米種質(zhì)資源培育及生產(chǎn)作出了巨大貢獻(xiàn)[1]。cimmyt小麥項(xiàng)目尋求在亞洲的大部分、北非、南非、東非及拉丁美洲這一多樣的生態(tài)區(qū)中，還包括日常食品需求的一半僅來(lái)自小麥的一些國(guó)家中，改善食品安全和進(jìn)行資源保護(hù)。
受國(guó)家留學(xué)基金委資助，筆者于2010年9月至2011年8月期間赴墨西哥cimmyt進(jìn)行小麥品質(zhì)分析及小麥育種研究工作，現(xiàn)將cimmyt的小麥育種策略及與谷物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室相結(jié)合情況作一介紹。
1研究?jī)?nèi)容
cimmyt自成立以來(lái)，以面包春小麥和硬粒小麥育種為主，20世紀(jì)80年代中期又開(kāi)展了冬小麥在土耳其的育種工作。cimmyt每年從合作國(guó)家廣泛征集各具特色的種質(zhì)資源2 000份左右[7]，年配制雜交組合約8 000個(gè)，針對(duì)各米格環(huán)境特點(diǎn)，選育適應(yīng)該米格環(huán)境條件、氣候特點(diǎn)，及符合當(dāng)?shù)叵M(fèi)習(xí)慣的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、抗病的種質(zhì)資源，并向全世界小麥育種者提供有關(guān)育成材料產(chǎn)量、性狀表現(xiàn)以及基因型與環(huán)境互作的信息，以促進(jìn)種質(zhì)資源的交流，確保以種植小麥謀生的農(nóng)戶有最好的研究支持[1]。
2米格環(huán)境劃分
cimmyt為開(kāi)展工作的需要，并進(jìn)行針對(duì)性育種，將全球小麥分布區(qū)域根據(jù)種植習(xí)慣、氣候條件、土壤類型、最終用途等劃分成12個(gè)米格環(huán)境。表1、表2分別為各米格環(huán)境分類標(biāo)準(zhǔn)、代表地區(qū)及育種目標(biāo)。
cimmyt從1944年對(duì)米格環(huán)境1進(jìn)行育種，至今仍是主要育種地區(qū)。該區(qū)首先采用rht1和rht2矮化基因，使小麥品種產(chǎn)量潛力和實(shí)際產(chǎn)量提高了2～3倍，以后又相繼在其他米格環(huán)境采用該基因。自1988年在土耳其開(kāi)展冬小麥育種工作。
3小麥育種
cimmyt總的育種目標(biāo)為：培育適于不同米格環(huán)境下的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、抗病，并具廣泛適應(yīng)性的且具備一系列加工品質(zhì)特性的種質(zhì)資源。
針對(duì)這一育種目標(biāo)，cimmyt以近期推出的具廣泛適應(yīng)性種質(zhì)資源為一類親本材料，另一類為與之有合作關(guān)系的、用于國(guó)家交流的、具有特殊特征特性種質(zhì)資源；針對(duì)種質(zhì)資源的特征特性，采用相對(duì)應(yīng)的雜交方式，每年組配約8 000個(gè)雜交組合，一般單交每組合做3穗雜交，頂交和雙交每組合做15穗。
在選擇方法上，由20世紀(jì)80年代中期以前的系譜法選育，改為80年代中期后的改良系譜法或集團(tuán)選育。從1995年后使用集團(tuán)選育法，系譜法僅在f6使用。
f7中選材料升入小面積試驗(yàn)圃，同時(shí)該材料在toluca和el batan分別進(jìn)行條銹和葉銹、赤霉病鑒定篩選。入選材料升入第一年產(chǎn)量試驗(yàn)圃（yt），3次重復(fù)，同時(shí)鑒定葉銹病，產(chǎn)量比對(duì)照品種增產(chǎn)顯著的中選材料升入第二年產(chǎn)量試驗(yàn)圃（eyt），3次重復(fù)，兩年的產(chǎn)量試驗(yàn)都在cd.obregon進(jìn)行。通過(guò)產(chǎn)量試驗(yàn)后，中選材料即可升入國(guó)際產(chǎn)量試驗(yàn)圃。
toluca, 氣候濕潤(rùn)，多雨，主要是抗條銹和抗septaria 葉病選育；cd.obregon，干燥，日光充足，晝夜溫差大，進(jìn)行產(chǎn)量鑒定和抗葉銹育種；f5、f6代同時(shí)種植于kenya，進(jìn)行抗稈銹選育。
4品質(zhì)檢測(cè)
cimmyt小麥育種材料，除了對(duì)親本材料進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)與評(píng)價(jià)外，從f5代單株選擇開(kāi)始，即進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)。f5-f10，用近紅外（nir）光譜分析技術(shù)測(cè)定籽粒硬度和sds（十二烷基硫酸鈉）沉降值試驗(yàn)；f7-f10，用mixograph測(cè)定面筋類型；f8～f10，用alveograph測(cè)定面團(tuán)的比功和面團(tuán)的彈性和延展性，進(jìn)行烘焙試驗(yàn)，包括面包、餅干等。對(duì)于來(lái)源于特殊地區(qū)的育種材料，還要進(jìn)行更細(xì)微的品質(zhì)檢測(cè)，包括親本及f2、f3代分子標(biāo)記檢測(cè)，以及淀粉質(zhì)量鑒定、sds-page高低分子量蛋白亞基檢測(cè)等。谷物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室根據(jù)育種家提供的小麥育種材料的信息，結(jié)合品質(zhì)分析結(jié)果，提供給育種家詳細(xì)的分析報(bào)告。以下是小麥品質(zhì)育種中非常重要的幾項(xiàng)分析項(xiàng)目。
4.1 籽粒硬度
小麥籽粒的硬度對(duì)胚乳和麩皮的分離、水分的吸收、面粉的篩分等，都有非常重要的影響；硬度大的小麥在磨粉時(shí)產(chǎn)生較多的破損淀粉，對(duì)于面包烘烤時(shí)，提供糖化力是非常重要的[2]。表3是用近紅外光譜分析技術(shù)對(duì)不同海拔高度的籽粒硬度分級(jí)。
4.2sds沉降值
沉降值是測(cè)定小麥品質(zhì)的綜合指標(biāo)，沉降值越大，表明面筋強(qiáng)度越大，面粉的烘烤品質(zhì)就越好。沉降值遺傳力較高，在育種早代選擇有效。比沉降值結(jié)合了蛋白質(zhì)數(shù)量，可消除蛋白質(zhì)數(shù)量對(duì)sds沉降值影響，比值更可靠。經(jīng)sds法測(cè)定的各類型面筋強(qiáng)度的sds沉降值范圍及比沉降值如表4所示。
4.3揉面儀（mixograph）測(cè)定面筋類型
揉面儀顯示的曲線峰值是面團(tuán)最適宜的形成時(shí)間，面團(tuán)流動(dòng)性最小，可塑性最大；耐揉性表示曲線峰值后下降斜率，表示面團(tuán)的穩(wěn)定性。稱量面粉的質(zhì)量（g）（14%m.b.）=(100-14)×35/（100-面粉含水量）；35 g面粉（14%m.b.）的加水量：y=(1.5x+43.6) ×0.35。
根據(jù)峰值高度和峰值后斜率的范圍進(jìn)行校正，在結(jié)合揉混時(shí)間，最后確定面筋強(qiáng)度類型。 mixograph測(cè)定的曲線類型及面筋強(qiáng)度劃分類型如表5所示。
吸水率越高，面粉蛋白質(zhì)質(zhì)量越好；揉混時(shí)間越長(zhǎng)，表明面粉蛋白質(zhì)地筋力越強(qiáng)；曲線的寬度和下降角度，表明面團(tuán)對(duì)揉混的耐性，曲線越寬，下降角度越小，表明面團(tuán)對(duì)揉混的耐性越強(qiáng)，蛋白筋力越好[2]。
4．4吹泡示功儀測(cè)定面團(tuán)比功、彈性及延展性
p值表示面團(tuán)的張力，表示吹泡示功儀最大壓力時(shí)面團(tuán)的抵抗力，面團(tuán)彈性大時(shí)p值高；l表示面團(tuán)的延展性；w（爾格）表示單位質(zhì)量的面團(tuán)變成厚度最小的薄膜所需的功，為曲線面積（s）×6.54乘積，表示膨脹指數(shù)[2]。
在各個(gè)品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定后，綜合蛋白質(zhì)含量、面筋類型、吹泡示功儀比功及p/l值，籽粒硬度、sds沉降值，mixograph 的峰值高度和時(shí)間，以及面包、餅干烘烤特性，最后確定某種小麥屬于哪類用途，并將分析的綜合信息報(bào)告給育種家，以便于育種家根據(jù)小麥品系類型確定適宜發(fā)展地區(qū)及為改良新品系做種質(zhì)資源。
作者：李光發(fā) 張淑琴 鄔生輝 曲剛 徐寶峰 許正學(xué)
摘要介紹了通化地區(qū)玉米品種應(yīng)用的現(xiàn)狀,提出了近期玉米育種的策略,以期為通化地區(qū)的玉米生產(chǎn)提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞玉米;品種應(yīng)用;現(xiàn)狀;育種策略;吉林通化
通化地區(qū)位于吉林省東部半山區(qū),年降雨量為500～700 mm,有效積溫為2 700～3 000℃,集安嶺南高于其他地區(qū),為3 300℃左右。通化小氣候區(qū)比較多,土地肥沃程度不一。玉米面積為7.04萬(wàn)hm2,占全部播種面積的37.6%,主要種植在崗坡地上。主栽品種以中熟為主、中晚熟為輔,主要幾個(gè)品種主宰玉米生產(chǎn)形勢(shì)。
1玉米品種應(yīng)用現(xiàn)狀
通化地區(qū)20世紀(jì)90年代玉米主要代表品種是本育九、吉單159、吉單156、丹玉15、四密25、新鐵10;近幾年主要代表品種為通單24、通育99、通育112、先玉335。其中,先玉335以強(qiáng)猛的優(yōu)勢(shì)占據(jù)1/3～1/2的市場(chǎng)份額,種植面積迅速擴(kuò)大,深受農(nóng)民歡迎。先玉335為中熟品種,彈性大,不同年度、不同環(huán)境穩(wěn)定性好,熟期穩(wěn)定;產(chǎn)量高,種植密度6萬(wàn)株/hm2,產(chǎn)量可達(dá)到15t/hm2,種植密度在5.0～5.5萬(wàn)株/hm2,產(chǎn)量為13t/hm2左右;活稈成熟,葉片持綠時(shí)間長(zhǎng);穗均勻、整齊,不禿尖;籽粒飽滿,顏色好,商品品質(zhì)好;軸細(xì),籽粒脫水快;粒大,百粒重大;籽粒拱土能力強(qiáng),出苗快,保苗全;單粒點(diǎn)播,省種,省間苗;耐澇抗旱。但植株高,在6萬(wàn)株/hm2的密度下,2008年雨水多年份,株高為3.5m,穗位為1.5m,倒伏嚴(yán)重;2009年干旱年份,株高為3.0m,穗位為1.1m,輕微倒伏,枯死株占一定比例。苗期分蘗多。通單24是吉林省中熟品種的一個(gè)典型代表,10年來(lái)推廣種植社會(huì)效益巨大,年種植面積逾5.33萬(wàn)hm2。通育112累計(jì)種植面積逾3.33 hm2,通育99累計(jì)種植面積6.67萬(wàn)hm2(有部分單粒播種),這3個(gè)品種種量的1/3在通化區(qū)。近3年,在先玉335大面積種植的形勢(shì)下,通字號(hào)玉米品種有良好的發(fā)展勢(shì)頭。
2育種策略
2.1品種有賣點(diǎn)
品種要有適合當(dāng)前復(fù)雜多變的氣候、環(huán)境和當(dāng)前糧食市場(chǎng)的需求以及農(nóng)民的要求,即在高產(chǎn)的基礎(chǔ)上,糧食是否好賣,品種是否優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià),風(fēng)災(zāi)年份是否抗倒伏,干旱年份是否果穗禿尖嚴(yán)重,秋后籽粒降水快慢,下棒扒皮難易等。
2.2提高產(chǎn)量
一是與先玉335達(dá)到平產(chǎn)。充分利用國(guó)內(nèi)研究成果,立足過(guò)去育種目標(biāo)即通過(guò)提高單穗產(chǎn)量從而達(dá)到提高群體產(chǎn)量的模式,繼續(xù)利用lancater×reid yellow dent、lancater×塘四平頭、lancater×旅大紅骨、reid yellow dent×塘四平頭、reid yellow dent×旅大紅骨等組配模式[1-5],在6萬(wàn)株/hm2的密度條件下嚴(yán)格選擇,加強(qiáng)對(duì)組合的抗倒伏性、穗均勻性、有無(wú)空稈、抗病性、穗禿尖性、籽粒脫水快慢性、米質(zhì)好壞的選擇,以期獲得良好結(jié)果。二是比先玉335增產(chǎn)10%。逐步退出原來(lái)的思維模式和組配方式,強(qiáng)化對(duì)耐密品種模式的研究和探討,加快對(duì)先玉335及國(guó)外雜交種的研究利用,如將先玉335的株高降低50cm,保持其他性狀,適應(yīng)性鑒定等。
2.3矮稈
吉單261在通化區(qū)2008年株高為3.0m,2009年株高為2.8m;先玉335在2008年株高為3.5m,2009年為3.1m。目前生產(chǎn)上主要是中、高稈玉米品種,遇多雨大風(fēng)年份,倒伏嚴(yán)重,減產(chǎn)嚴(yán)重。由于氣候多變,風(fēng)調(diào)雨順的年份很少,抗倒伏、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的品種將是一大亮點(diǎn),雖然抗倒伏不等于矮稈,但矮稈品種應(yīng)是首要考慮的重要目標(biāo)。耐密矮稈玉米品種是實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的首要途徑。品種矮稈,其雙親就不能高,母本應(yīng)保持株高2.1m左右,父本株高不能超出2.3m;雙親株高穩(wěn)定性好,雨水調(diào)和與干旱年份株高差異不應(yīng)超過(guò)10cm。加強(qiáng)對(duì)矮稈種子資源的挖掘利用,對(duì)不同優(yōu)勢(shì)系統(tǒng)的矮稈材料進(jìn)行歸類、測(cè)配和分析[6,7],利用國(guó)外資源積極創(chuàng)制矮稈材料,選育高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)矮稈新品種。
2.4熟期和米質(zhì)穩(wěn)定
熟期和米質(zhì)是相關(guān)聯(lián)的,熟期穩(wěn)定,米質(zhì)就穩(wěn)定。有的品種熟期對(duì)環(huán)境氣候不敏感,吐絲期和成熟期穩(wěn)定,米質(zhì)就好。如先玉335和通育99,無(wú)論在黑龍江省還是河北省,不管是白城地區(qū),還是延邊地區(qū),都是中熟品種,米質(zhì)好。熟期穩(wěn)定、產(chǎn)量穩(wěn)定,米質(zhì)穩(wěn)定,單位效益就穩(wěn)定,前景就好。
2.5籽粒品質(zhì)優(yōu)良
一是品種百粒重要大,不能太小,目前以42g左右為宜。百粒重過(guò)小,沒(méi)有市場(chǎng);百粒重過(guò)大,雖然市場(chǎng)需求,但遇到低溫、干旱年份,成色欠佳,影響銷售。籽粒大小要均勻,穗尖部籽粒不能太小,即使尖部粒小,所占比重不能太大。二是籽粒顏色要正黃色,有亮度。三是容重要高,水分要低。
摘要：介紹了植物組織培養(yǎng)技術(shù)、重組dna技術(shù)和分子標(biāo)記在油菜育種中的應(yīng)用。植物組織培養(yǎng)技術(shù)已日趨成熟，應(yīng)用在了油菜的單倍體育種、遠(yuǎn)緣雜交和染色體誘變等方面；重組dna技術(shù)在油菜抗除草劑，抗蟲(chóng)和抗病等方面已發(fā)揮巨大作用；隨著基因飽和度的增加，基因圖譜與物理圖譜的建立，分子標(biāo)記將有望在提高選擇效率，培育好的油菜品種方面發(fā)揮大的作用。
油菜是世界四大主要油料作物之一，屬十字花科蕓薹屬，包括甘藍(lán)型油菜、芥菜型油菜、白菜型油菜3個(gè)栽培種。多年來(lái)，油菜生產(chǎn)國(guó)政府和科學(xué)工作者均十分重視油菜的生產(chǎn)和科研工作。從70年代開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代生物技術(shù)則給動(dòng)植物品種改良帶來(lái)了一場(chǎng)革命，把育種技術(shù)從宏觀水平提高到微觀水平，以植物組織(細(xì)胞)培養(yǎng)技術(shù)、重組dna技術(shù)、分子標(biāo)記技術(shù)為主體的現(xiàn)代生物技術(shù)已成為作物品種改良的前導(dǎo)技術(shù)。本文就生物技術(shù)在油菜育種中的應(yīng)用加以綜述。
1、植物組織培養(yǎng)
植物組織培養(yǎng)是指植物的離體細(xì)胞、組織或器官在人工培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)、維持或分化。組織培養(yǎng)的全部實(shí)踐都是以細(xì)胞的全能性和體細(xì)胞有絲分裂的均等性為依據(jù)的。植物組織培養(yǎng)根據(jù)外植體來(lái)源和培養(yǎng)目標(biāo)的不同分為愈傷組織培養(yǎng)，器官培養(yǎng)，分生組織培養(yǎng)，細(xì)胞培養(yǎng)和原生質(zhì)體培養(yǎng)及融合等類型。組織培養(yǎng)作為一種新的手段，對(duì)植物改良有重要價(jià)值。
1．1單倍體育種技術(shù) 控制和改變植物染色體倍數(shù)來(lái)達(dá)到選育優(yōu)良品種的技術(shù)，其中最突出的是單倍體育種。以花藥為外植體組織培養(yǎng)獲得單倍體個(gè)體，無(wú)論花粉來(lái)源于純合體還是雜合體，經(jīng)加倍后即純化，為加速育種進(jìn)程提供了前所未有的機(jī)會(huì)。目前，花藥培養(yǎng)已在200多個(gè)植物種中獲得成功，中外學(xué)者對(duì)影響花藥培養(yǎng)的內(nèi)外因素進(jìn)行了廣泛深入的研究，運(yùn)用花藥培養(yǎng)已經(jīng)獲得新品種的重要作物有水稻、小麥和大麥等，通過(guò)花藥培養(yǎng)也獲得了一批純合玉米自交系。甘藍(lán)型油菜通過(guò)花藥均獲得單倍體植株，進(jìn)而加倍，已成為常規(guī)育種的重要輔助技術(shù)。
1．2通過(guò)胚培養(yǎng)克服遠(yuǎn)緣雜交不親和性和雜種后代的自交不親和性，拓寬種質(zhì)范圍 遠(yuǎn)緣雜交是植物育種的二個(gè)重要方面。通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交，可以獲得品種間雜交難以得到的變異類型。通過(guò)栽培種和野生種間的雜交，還可以從野生種那里獲得如抗病性和對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)性等經(jīng)濟(jì)性狀。但遠(yuǎn)緣雜交也存在許多困難。其中之一是雜種胚乳不能正常發(fā)育，雜種胚也會(huì)因饑餓死亡。在蕓薹屬、蘿卜屬等作物上，遠(yuǎn)緣雜交均有成功的報(bào)道，我國(guó)也有不少成功的例子，如甘藍(lán)型油菜與蘭花籽、諸葛菜的種屬間雜交等。
1．3原生質(zhì)體培養(yǎng)及融合技術(shù) 植物原生質(zhì)體是指用特殊方法脫去細(xì)胞壁的、裸露的、有生活力的原生質(zhì)團(tuán)。這種裸露細(xì)胞在適當(dāng)?shù)耐饨鐥l件下，還可以形成細(xì)胞壁，進(jìn)行有絲分裂，形成愈傷組織和誘發(fā)再生植株，因而仍然具有細(xì)胞的全能性。原生質(zhì)體培養(yǎng)就是指以這種裸露細(xì)胞作為外植體所進(jìn)行的離體培養(yǎng)。原生質(zhì)培養(yǎng)的主要目的是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣物種的體細(xì)胞雜交和外源染色體、dna或細(xì)胞器的導(dǎo)入，以這種生物學(xué)手段對(duì)植物進(jìn)行改良。在植物育種上應(yīng)用最多而且期望最高的是體細(xì)胞雜交。
體細(xì)胞雜交又稱原生質(zhì)體融合，是指2種原生質(zhì)體間的雜交。它不是雌雄配子間的結(jié)合，而是具有完整遺傳物質(zhì)的體細(xì)胞之間的融合。因此，雜交的產(chǎn)物一異型核細(xì)胞或異核體中將包含有雙親體細(xì)胞中染色體數(shù)的總和及全部細(xì)胞質(zhì)。當(dāng)然，由于自然的原因，由雜種細(xì)胞再生成的雜種植株內(nèi)，染色體數(shù)目和細(xì)胞器的組成以及其它細(xì)胞質(zhì)成分還有不同程度的變化，因而大大增加了后代的變異。此外，由于人為的控制，也會(huì)使雜種細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生某種變化，例如體細(xì)胞雜交過(guò)程中有意識(shí)地去除(或殺死)某一親本的細(xì)胞核，得到的將是具有l(wèi)個(gè)親本細(xì)胞核和2個(gè)親本細(xì)胞質(zhì)的雜種細(xì)胞，通常把這種細(xì)胞稱為胞質(zhì)雜種。
關(guān)于原生質(zhì)體融合技術(shù)，自carlson(1972)獲得第l個(gè)煙草體細(xì)胞雜種以來(lái)，到80年代中期報(bào)道有15個(gè)種內(nèi)組合，38個(gè)種間組合，13個(gè)屬間組合的體細(xì)胞雜種植株。大多數(shù)屬于茄科植物，十字花科只有少數(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到90年代，通過(guò)體細(xì)胞雜交技術(shù)又增添了再生植株的種內(nèi)雜種14個(gè)，種間62個(gè)，屬間47個(gè)，并有2個(gè)科間組合的胞質(zhì)雜種分化出植株。油菜的原生質(zhì)體融合在70年代也開(kāi)始了嘗試，如擬南芥菜和白菜型油菜原生質(zhì)體融合獲得了自然界不存在的屬間體細(xì)胞雜種一擬南芥油菜。banneret等通過(guò)種間雜交將ogura在蘿卜中發(fā)現(xiàn)的雄性不育性胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到甘藍(lán)和甘藍(lán)型油菜中。pelletier等通過(guò)體細(xì)胞融合的方法產(chǎn)生雄性不育的甘藍(lán)型油菜胞質(zhì)雜種，從而得到優(yōu)良的沒(méi)有缺點(diǎn)的雄性不育系。heyn通過(guò)油菜雄性不育和raphanobrassica(蘿卜×甘藍(lán)型油菜雜交的雙二倍體)種間雜交，將恢復(fù)基因從蘿卜導(dǎo)入到甘藍(lán)型油菜中，pelletier等選擇得到了具有改良的最佳胞質(zhì)雜種組胞質(zhì)全恢復(fù)植株，這類種質(zhì)具有一個(gè)顯性恢復(fù)等位的基因，近年來(lái)，通過(guò)不斷改良，蘿卜胞質(zhì)三系已接近生產(chǎn)和利用階段。
1．4誘發(fā)與篩選遺傳變異，轉(zhuǎn)移創(chuàng)造抗逆、抗藥、抗病性突變 因?yàn)榻M織培養(yǎng)改變了細(xì)胞分裂的正常周期，使異染色質(zhì)dna復(fù)制更加延遲，從而使帶有異染色質(zhì)區(qū)的染色體在細(xì)胞分裂過(guò)程中發(fā)生斷裂、引起染色體畸變，誘發(fā)轉(zhuǎn)座因子。因此，在組織培養(yǎng)條件下，無(wú)論有無(wú)誘變劑存在，都有較高的突變率，再生植株中存在著豐富的遺傳變異。由于組織培養(yǎng)的環(huán)境條件可以嚴(yán)格地加以控制，我們就有可能模擬出各種自然災(zāi)害條件，如培養(yǎng)基中nacl的濃度、ph值、添加對(duì)某些作物危害最大的流行病菌毒素或者最有效的除莠劑等，組成各種特異性選擇培養(yǎng)基，從而篩選出具有對(duì)特殊自然災(zāi)害抗性、抗藥性或抗病性細(xì)胞系或再生株，為作物改良提供寶貴的基因來(lái)源或種質(zhì)資源。
2、植物基因工程技術(shù)
基因工程即重組dna技術(shù)，或分子克隆。是一種外科手術(shù)式的遺傳操作。它不是通過(guò)一般傳統(tǒng)的有性雜交方法，而是采取類似于工程建設(shè)的方法，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖，借助于實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)，將某種生物的基因或基因組轉(zhuǎn)移到另一種生物中去，使后者定向地獲得新的遺傳性狀，成為新的類型。用重組dna技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)某一植物的改造，大體上要經(jīng)過(guò)以下5個(gè)步驟：①?gòu)哪撤N特定的生物中獲取外源dna或目的基因; ②從原核生物中獲取目的基因的載體并進(jìn)行改造;③用限制性內(nèi)切酶將載體切開(kāi)，用連接酶把目的基因連接到載體上，獲得dna重組體;④以欲改造的植株作受體，使重組dna進(jìn)入受體細(xì)胞，即實(shí)現(xiàn)外源dna的轉(zhuǎn)化; ⑤被轉(zhuǎn)化的受體細(xì)胞再生完整植株，外源dna在受體內(nèi)表達(dá)。
利用基因工程技術(shù)可以改良作物蛋白質(zhì)成分，提高作物中必需的氨基酸含量，脂肪酸組成，培養(yǎng)抗病毒、抗蟲(chóng)及抗逆境植株，在當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)顯示出巨大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，倍受重視，已經(jīng)成為研究人員多，投資大，進(jìn)展快并極富活力的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，并展示出在未來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的誘人前景，是我國(guó)"863"計(jì)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目。
近年來(lái)，油菜基因工程研究已蓬勃開(kāi)展，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1985-1991年，十字花科基因工程研究共23篇，其中油菜占13篇。在加拿大，1992年全國(guó)轉(zhuǎn)基因植物試驗(yàn)共205個(gè)，其中油菜164個(gè)。在這164個(gè)試驗(yàn)中，抗除草劑試驗(yàn)159個(gè)，抗病試驗(yàn)l個(gè)，改變蛋白質(zhì)試驗(yàn)1個(gè)，提高含油量的試驗(yàn)l個(gè)。
2．1抗除草劑 將除草劑耐性引入農(nóng)作物是增加對(duì)除草劑選擇性及完全性的一條新途徑。在油菜基因工程中，對(duì)抗草甘磷的epsp合成酶(5-enolpyruvylshikimate-3-phosphatesynthase)突變基因的導(dǎo)入取得成效。草甘磷(glyphosate)是一種非選擇性的廣譜除草劑，它是通過(guò)抑制epsp合成酶的活性而阻斷芳香族氨基酸的合成，最終導(dǎo)致受試植物死亡。
目前已從e·coli分離出一個(gè)突變株，它含有抗草甘磷的epsp合成酶的突變基因，將其引入到作物中，當(dāng)使用草甘磷時(shí)，作物不受損害。由于草甘磷無(wú)毒，無(wú)殘留，易分解，不污染環(huán)境，因此，人們對(duì)抗草甘磷的epsp合成酶基因的遺傳操作十分重視。目前加拿大已有2個(gè)抗草甘磷的轉(zhuǎn)基因油菜品系，多加1992一1994年加拿大油菜品種聯(lián)合試驗(yàn)，這些品系在產(chǎn)量方面與當(dāng)前品種相當(dāng)，但品質(zhì)和抗性加強(qiáng)。
2．2抗蟲(chóng) 培養(yǎng)抗蟲(chóng)植物是基因工程的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，不僅對(duì)改良作物具有重要意義，同時(shí)對(duì)種子工業(yè)和農(nóng)業(yè)化學(xué)也有不可低估的影響。在抗蟲(chóng)方面，主要是通過(guò)克隆編碼。將蘇云金芽孢桿菌(bocillas thuringiensis)即b·t·的毒素蛋白基因(也稱殺蟲(chóng)晶體蛋白基因)轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中，從而獲得抗蟲(chóng)的轉(zhuǎn)基因植株。目前已將其轉(zhuǎn)入到煙草、番茄、棉花中。在姜蕓薹抗蟲(chóng)基因工程中，已將蘇云金桿菌毒蛋白基因轉(zhuǎn)入油菜、花椰菜、花莖甘藍(lán)，結(jié)球甘藍(lán)中。
利用一些蛋白酶抑制劑基因，也可獲得抗蟲(chóng)植株。如英國(guó)已克服了豇豆的胰蛋白酶抑制劑基因，將該基因轉(zhuǎn)入植株，就產(chǎn)生抑制劑，能破壞蟲(chóng)體胰蛋白酶的活性。害蟲(chóng)食轉(zhuǎn)基因植株后，便因消化不良而死亡。
2．3抗病性 病毒對(duì)植物的危害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上損失最大的病害之一，目前普遍采用的控制和避殺傳毒昆蟲(chóng)、選育帶有抗病基因的品種、生產(chǎn)脫毒苗以及接種病態(tài)的弱毒株系以達(dá)到交叉保護(hù)的作用等常規(guī)方法，均或多或少存在限制因素，導(dǎo)致效果欠佳或產(chǎn)生相反的效果。利用植物工程防治病毒的方法有以下幾種。
①病毒外殼蛋白基因的導(dǎo)入：即利用導(dǎo)入的外殼蛋白基因形成交叉保護(hù)，防止或減輕病毒危害，已經(jīng)獲得的抗病毒轉(zhuǎn)基因蔬菜作物有番茄、馬鈴薯、辣椒等。美國(guó)于1986年獲得了轉(zhuǎn)化tmv外殼蛋白基因的番茄植株，在大田試驗(yàn)條件下，有tmv外殼蛋白的番茄接種tmv后只有5%的植株發(fā)病，產(chǎn)量不減，而對(duì)照植株發(fā)病率達(dá)99%，減產(chǎn)26%~35%。已經(jīng)成功轉(zhuǎn)化的病毒外殼蛋白基因還有馬鈴薯x病毒(pvx)、馬鈴薯y病毒(pvy)、黃瓜花葉病毒(cmv)和大豆花葉病毒(smv)等。
②病毒衛(wèi)星rna的crna導(dǎo)入：1986年英國(guó)科學(xué)家把cmv的衛(wèi)星rna轉(zhuǎn)成cdna。再將它轉(zhuǎn)進(jìn)植物中去，第l次獲得了抗cmv的工程植株。我國(guó)學(xué)者趙淑珍也獲得了類似的轉(zhuǎn)基因植株。
③病毒的反義rna：日本科學(xué)家1993年已將cmv反義rna基因?qū)氲嚼苯分胁⑻剿鞣戳x技術(shù)在抗病毒育種上的應(yīng)用價(jià)值。其抗病機(jī)理就是將病毒的基因組反向結(jié)合在啟動(dòng)子上，轉(zhuǎn)入植株，使轉(zhuǎn)基因植株編碼出反義基因的rna，當(dāng)外源rna病毒侵入時(shí)，反義rna便與之形成互補(bǔ)，構(gòu)成雙鏈結(jié)構(gòu)，從而阻止病毒復(fù)制，減輕病毒危害。
除上述3種方法外，還可以利用植物自己編碼的抗病基因以及利用病毒上的其它基因等方法進(jìn)行抗病品種的育種。
2．4品質(zhì)改良 據(jù)davies(1992)報(bào)道，在脂肪酸代謝過(guò)程中催化不飽和反應(yīng)的酶為質(zhì)體中18碳酰基載體蛋白脫氫酶。將其反義rna基因?qū)胗筒撕褪忀肌＝Y(jié)果使轉(zhuǎn)基因植物中飽和的18碳烷酸含量由2%提高到40%，增加20倍。但油脂含量?jī)H為正常種子的一半。另?yè)?jù)kuntzon等報(bào)道，由加州月桂樹(shù)分離得到的月桂酸?；d體蛋白硫酯酶基因?qū)胗筒酥?，使轉(zhuǎn)基因油菜種子油中月桂酸(13碳飽和脂肪酸)含量高達(dá)50%。此外，據(jù)krebbeors等(1991)、stayton等(1991)、altenbach等(1992)報(bào)道，通過(guò)根瘤農(nóng)桿苗導(dǎo)入擬南芥和豌豆2s白蛋白基因和巴西堅(jiān)果富含甲硫氨酸種子蛋白基因，使轉(zhuǎn)基因油菜蛋白質(zhì)總量成倍增加，甲硫氨酸和賴氨酸含量顯著提高。這些事實(shí)都說(shuō)明，提高基因工程改良種子中油脂和蛋白質(zhì)組成是可能的。
2．5自交不親和性的轉(zhuǎn)變 自交不親和性(si)有孢子體和配子體2個(gè)主要系統(tǒng)，孢子體不親和系統(tǒng)是不親和花粉管在柱頭表面生長(zhǎng)停滯，配子體不親和系統(tǒng)是不親和花粉長(zhǎng)出花粉管，花粉管生長(zhǎng)停滯一般發(fā)生在進(jìn)入柱頭之后。甘藍(lán)(brassica oleracea)僅孢子體系統(tǒng)，其s一座位(s-locus)含有2個(gè)多態(tài)基因(polymorphic genes)。即s一座位糖蛋白(slg)和s一受體激酶(spk)基因，兩者是分離的，相隔約200kb。srk基因中一個(gè)類似于slg的結(jié)構(gòu)區(qū)域，一個(gè)假定的穿膜結(jié)構(gòu)區(qū)域和一個(gè)激酶結(jié)構(gòu)區(qū)域。
甘藍(lán)型油菜(brassica napus)屬于自交親和性的植物，將其slg基因轉(zhuǎn)入自交不親和性的甘藍(lán)(brassica oleracea)后，甘藍(lán)即變成自交親和株。這可能是甘藍(lán)的slg基因在受到有益抑制，引起柱頭發(fā)生變化造成。
2．6育性 決定植物育性的ta29基因及轉(zhuǎn)基因雜種油菜已取得突破性進(jìn)展。ta29核酸酶基因最先是由goldberg r·b·在煙草花器中發(fā)現(xiàn)的。這一基因轉(zhuǎn)至油菜等作物中可以表達(dá)。據(jù)marlani c·等研究，外源的ta29核酸酶基因在絨氈層中專一表達(dá)時(shí)，致使絨氈層細(xì)胞敗育，而絨氈層細(xì)胞主要是為花粉粒發(fā)育提高營(yíng)養(yǎng)的，敗育后導(dǎo)致花粉發(fā)育不正常而表現(xiàn)為雄性不育。為了達(dá)到育性的恢復(fù)，marlani c·又設(shè)計(jì)了用絨氈層專一啟動(dòng)子與ta29核酸抑制物基因構(gòu)成融匣?虻既脛參錚?肷鮮齙既?a29核酸酶基因后得到的雄性不育株雜交，在f1代中，由于ta29核酸抑制物基因表達(dá)，抑制了ta29核酸酶的活性，從而恢復(fù)可育。
為了使基因工程雄性不育可保護(hù)下去，mariani c·又設(shè)計(jì)了將ta29核酸酶基因與bar基因(編碼抗除草劑磷化黃酮的ppt乙酰轉(zhuǎn)移酶)串聯(lián)在一起的轉(zhuǎn)化植物。這一轉(zhuǎn)基因雄性不育植物當(dāng)與正常油菜雜交時(shí)產(chǎn)生的后代即可用除草劑處理，選擇性殺死可育株而保留不育株。現(xiàn)在比利時(shí)pgs公司(1993)已利用這一套材料生產(chǎn)雜種。
3、分子標(biāo)記
分子標(biāo)記(molecular marker)是指與特定基因或標(biāo)記連鎖的一段經(jīng)過(guò)擴(kuò)增并可檢測(cè)出的dna序列。經(jīng)典的分子標(biāo)記rflp(限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性)至今僅l0多年的歷史，但人們利用它已構(gòu)建了數(shù)以百計(jì)的植物分子標(biāo)記遺傳連鎖圖。后來(lái)發(fā)展了基于pcr技術(shù)的各種分子標(biāo)記，如ssr、rapd、scar、aflp等等。這些分子標(biāo)記各有千秋，已有許多專文予以介紹。這里僅就分子標(biāo)記在輔助作物育種中的功用概述之。
從本質(zhì)上看，分子標(biāo)記與構(gòu)建經(jīng)典細(xì)胞遺傳連鎖圖的形態(tài)學(xué)標(biāo)記和生化標(biāo)記是一致的。所不同的是與后兩者相比較，前者直接反映了dna序列上的變異，并在數(shù)量上具有無(wú)限性，因此在輔助作物育種上有更廣泛的用途。
3．1作物品種資源的dna指紋分析 這種分析不僅將導(dǎo)致對(duì)遺傳資源本質(zhì)的評(píng)價(jià)、歸類和利用，還將在品種的純度測(cè)定和品種知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)上發(fā)揮作用。
3．2標(biāo)記重要基因 有些重要基因，如抗病基因檢測(cè)不僅很費(fèi)時(shí)，還受植物發(fā)育階段的限制。利用與這些基因緊密連鎖的分子標(biāo)記，無(wú)疑有助于在育種過(guò)程中對(duì)特定基因型的選擇。如果利用分子標(biāo)記與目的基因之間的連做關(guān)系，構(gòu)建出類似于細(xì)胞遺傳圖的分子標(biāo)記遺傳連鎖圖，那么分子標(biāo)記還將有下述用途：
①輔助回交育種 回交育種中需要解決的問(wèn)題之一是連鎖累贅。利用分子標(biāo)記可能檢測(cè)到在目的基因兩側(cè)各發(fā)生了一次交換的個(gè)體，因而可以僅經(jīng)過(guò)二、三次回交，便可達(dá)到常規(guī)回交育種中回交上10次也達(dá)不到的目的。
②全基因組選擇 借助于飽和的分子標(biāo)記連鎖圖，可以對(duì)各預(yù)選單株的整個(gè)基因組組成進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上選擇出不僅具有多個(gè)目標(biāo)性狀，且遺傳基礎(chǔ)最為理想的個(gè)體。
③雜種優(yōu)勢(shì)分析和預(yù)測(cè) 雜種優(yōu)勢(shì)來(lái)源于dna的雜合性，分子標(biāo)記第一次提供了準(zhǔn)確判斷雜交組合dna雜合性的手段，從而也第一次有可能從dna水平預(yù)測(cè)雜種優(yōu)勢(shì)。利用分子標(biāo)記，還可人工培育出在dna序列的重要片段可能高度雜合的親本，從而配制出超優(yōu)勢(shì)的f1組合。
4、結(jié)語(yǔ)
處于世紀(jì)之交的現(xiàn)代植物育種學(xué)是以組織培養(yǎng)、分子克隆和分子標(biāo)記3大生物技術(shù)同育種實(shí)踐緊密滲透為特征的。組織培養(yǎng)技術(shù)已日趨成熟，成為油菜常規(guī)育種的重要輔助手段，隨著基因圖譜的飽和度日益提高，以及rflp標(biāo)記圖譜，基于pcr標(biāo)記圖譜、物理圖譜間對(duì)應(yīng)關(guān)系的建立，育種家在不久的將來(lái)有望利用分子標(biāo)記來(lái)提高選擇效率，更快地培育出更好的品種?；蚬こ坛诳钩輨?、抗病、抗蟲(chóng)等方面發(fā)揮巨大的作用外，在創(chuàng)造新的雄性不育材料、充分利用雜種優(yōu)勢(shì)方面亦展現(xiàn)出誘人的前景。
1需求分析
1.1條碼制作
1.1.1條碼生成
條碼內(nèi)容具有唯一性，包含品種編號(hào)、種植位置、流水號(hào)等信息，在桃樹(shù)定植后選擇品種、種植基地與田塊、壟行號(hào)、定植數(shù)量等后批量生成。同一位置原則上只能存在一個(gè)定植條碼，但允許通過(guò)嫁接、補(bǔ)種在相同位置上補(bǔ)充新條碼。
1.1.2條碼打印
數(shù)據(jù)中心PC端連接控制專業(yè)條碼打印機(jī)制作條碼，可在條碼生成時(shí)批量打印，也可在觀察記錄中多選打印。條碼選用防水防曬抗撕標(biāo)簽材料，樹(shù)脂碳帶打印保證條碼內(nèi)容經(jīng)久不褪色或模糊。標(biāo)簽在不同位置打上相同標(biāo)識(shí)內(nèi)容的QR二維碼和Code128一維碼，可兼容不同手持終端。條碼打印后可塑封或直接懸掛在主枝上大約離地面1~1.2m處，便于手持機(jī)掃描記錄及田間桃樹(shù)修建及管理。
1.2信息采集
1.2.1育種觀察性狀記錄
水蜜桃考種記錄字段達(dá)70多個(gè)，為了準(zhǔn)確清晰地給每個(gè)條碼記錄這些信息，系統(tǒng)支持字段進(jìn)行分組管理與顯示，通過(guò)預(yù)定義字段信息采集方式（多項(xiàng)選擇、日期選擇、輸入等），并對(duì)性狀選擇值提供一對(duì)一的模式圖描述，使其在數(shù)據(jù)中心PC端和手持智能終端上快捷展示記錄。育種圖像、錄音等媒體信息可在手持終端上現(xiàn)場(chǎng)拍攝錄制后同步至數(shù)據(jù)中心，也可直接在PC端選擇媒體文件記錄。
1.2.2生產(chǎn)日志信息記錄
以日志形式記錄水蜜桃生產(chǎn)種植過(guò)程中各項(xiàng)農(nóng)事操作，內(nèi)容包含時(shí)間、基地田塊、負(fù)責(zé)人、具體事項(xiàng)等，可針對(duì)多個(gè)水蜜桃種植基地鎮(zhèn)或集中產(chǎn)區(qū)進(jìn)行規(guī)范化統(tǒng)一登記管理，形成完善的水蜜桃生產(chǎn)質(zhì)量安全追溯信息平臺(tái)。
1.3信息查詢
基于性狀字段分組記錄機(jī)制，育種信息查詢支持一個(gè)或多個(gè)性狀字段進(jìn)行組合搜索，快速顯示符合某些具體性狀的條碼，并可整合基地田塊、資源名稱、時(shí)間范圍、條碼等進(jìn)行高級(jí)查詢。信息查詢結(jié)果可根據(jù)用戶所選字段或全部字段導(dǎo)出到相應(yīng)Excel文件中，便于其他分析利用。質(zhì)量安全追溯信息則通過(guò)微信掃描商品二維條碼，查詢相關(guān)品種選育信息、育種單位、生產(chǎn)種植信息等。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.1系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)基于上位機(jī)與下位機(jī)分布式協(xié)同工作方式開(kāi)發(fā)，上位機(jī)為運(yùn)行于一般PC機(jī)的數(shù)據(jù)中心，負(fù)責(zé)初始化基地田塊、資源品種、育種條碼等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，收集和存儲(chǔ)水蜜桃育種與生產(chǎn)全過(guò)程文本、數(shù)字、圖像、語(yǔ)音等多形式的可追溯信息；下位機(jī)為運(yùn)行WindowMobile等智能操作系統(tǒng)的手持終端，每個(gè)終端具有唯一標(biāo)識(shí)，基于上位機(jī)預(yù)置的數(shù)據(jù)框架通過(guò)掃碼條碼關(guān)聯(lián)記錄各類性狀信息，并通過(guò)有線連接數(shù)據(jù)中心上傳匯總圖文信息。一個(gè)上位機(jī)可分配管理多個(gè)下位機(jī)采集的育種信息，即育種人員可多人同時(shí)使用多個(gè)手持終端分工考種，并保證數(shù)據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)采集入庫(kù)。整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)層次鮮明，數(shù)據(jù)對(duì)接融洽，實(shí)際操作性好。
2.2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)
從數(shù)據(jù)功能角度劃分，系統(tǒng)包括基礎(chǔ)配置信息、育種過(guò)程信息、生產(chǎn)日志信息等三類數(shù)據(jù)。為便于后期數(shù)據(jù)庫(kù)同步與備份，系統(tǒng)按“一庫(kù)六表”的形式設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，即系統(tǒng)配置表config、性狀字段表field-Table、育種資源表variety、基地表base、田塊表field、觀察記錄表record、生產(chǎn)日志表log。當(dāng)上下位機(jī)數(shù)據(jù)同步更新時(shí)，系統(tǒng)只需根據(jù)所選同步內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)表的清空與批量插入操作。
2.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)程序在MicrosoftVisualStudio2012中基于C#開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用MicrosoftAccess2008與Sqlite2.0，實(shí)現(xiàn)了上、下位機(jī)的各類功能。
3結(jié)束語(yǔ)
水蜜桃育種與質(zhì)量追溯信息管理系統(tǒng)的研究與構(gòu)建，不僅有利于新品種選育性狀數(shù)據(jù)智能化輸入和系統(tǒng)化管理，而且通過(guò)管理系統(tǒng)功能延伸，能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)水蜜桃生產(chǎn)過(guò)程的全程監(jiān)控和質(zhì)量追溯，對(duì)促進(jìn)水蜜桃產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)與可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
作者：張小斌 吳大軍 陳妙金 孫奇男 單位：浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院數(shù)字農(nóng)業(yè)研究所 奉化市水蜜桃研究所
1.大豆遺傳資源的收集及評(píng)價(jià)
美國(guó)農(nóng)業(yè)部（USDA）科研人員先后舉行兩次大規(guī)模調(diào)查。Dorsett于1924~1926年在中國(guó)東北部收集1500份大豆資源，并送回美國(guó)。此后，Dorseet和Morse又于1929~1931年從中國(guó)、日本和朝鮮半島收集約4500份資源?，F(xiàn)在，美國(guó)農(nóng)業(yè)部設(shè)在伊利諾伊大學(xué)香檳分校的大豆遺傳資源基因庫(kù)，保存有19000多份大豆種質(zhì)資源。另外，作為美國(guó)大豆遺傳資源的長(zhǎng)期保存庫(kù)，同樣的資源還保存在美國(guó)馬里蘭州的貝爾茨維爾和密西西比州的斯通威爾。上述基因庫(kù)保存并續(xù)繁了極為寶貴的種質(zhì)材料，并對(duì)保存種質(zhì)的形質(zhì)性狀進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)，為世界大豆育種研究作出重要貢獻(xiàn)。位于加拿大中南部城市薩斯卡通的加拿大農(nóng)業(yè)部基因庫(kù)，僅保存極少量的大豆種質(zhì)資源，大部分加拿大育種家的育種研究，都要依賴于美國(guó)收集的資源。隨著人類有目的選拔活動(dòng)的不斷深入，在野生大豆的進(jìn)化演變過(guò)程中，大豆遺傳變異基礎(chǔ)愈加狹窄，遺傳多樣性也異常低下。其主要原因是野生種有的最低堿基序列多樣性，隨著作物化的演變進(jìn)程被減半，稀少的等位基因81%被遺失，遺失基因的60%是具有顯著變化特性的等位基因。
2.北美普通大豆的遺傳改良育種
在北美通常認(rèn)為，新開(kāi)發(fā)品種對(duì)大豆增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率最大，每公頃年增產(chǎn)幅度大約在23kg[13]。在過(guò)去70多年時(shí)間里，北美大豆育種家們主要致力于提高大豆產(chǎn)量、品質(zhì)以及病蟲(chóng)抗性、倒伏抗性等研究。在大豆廣適性品種開(kāi)發(fā)方面，也由美國(guó)北部擴(kuò)大到加拿大南部等高緯度地區(qū)。有關(guān)作物改良的研究，1985年前，主要由公立研究機(jī)構(gòu)主導(dǎo)。此后，美國(guó)私立研究機(jī)構(gòu)已取代公立機(jī)構(gòu)，主導(dǎo)大豆新品種的開(kāi)發(fā)研究。尤其是最近40多年來(lái)，私立研究機(jī)構(gòu)的貢獻(xiàn)率正呈逐年提高的趨勢(shì)。在美國(guó)中部和南部地區(qū)，育種家們多利用淡季閑置下來(lái)的保護(hù)地苗圃等作為加代繁殖的場(chǎng)所，來(lái)加快選育進(jìn)程。所采用的育種方法多為系譜法、單粒傳法、回交選育法或者混合改良法等。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的廣泛應(yīng)用與開(kāi)發(fā)，多變量解析等復(fù)雜遺傳變異的研究，使北美育種家的育種程序向著簡(jiǎn)便化發(fā)展，使效率化育種成為可能[14]。它將成為比通過(guò)實(shí)際的試驗(yàn)交配來(lái)評(píng)價(jià)雜交親本配合力更有效地選擇方法之一。為了促進(jìn)大豆基因重組，獲得更大的遺傳變異，北美的少數(shù)幾個(gè)研究小組，在雄性不育、雙親交配、循環(huán)選拔等方面進(jìn)行有效嘗試，并獲得一定程度的成功。近年來(lái)，極少數(shù)研究小組進(jìn)行了F1雜交大豆的開(kāi)發(fā)應(yīng)用、復(fù)合品種及多系品種的培育嘗試[13]。過(guò)去幾十年，來(lái)自中國(guó)北部的大豆遺傳資源，對(duì)美國(guó)北部和加拿大的品種選育及開(kāi)發(fā)作出較大貢獻(xiàn)，而引自中國(guó)南部的大豆遺傳資源，已成為美國(guó)南部育成品種的祖先[14]。根據(jù)Cui等近緣系譜分析，北美食品加工用大豆品種的遺傳基礎(chǔ)與同地域栽培的加工用品種存在差異，其遺傳多樣性更為豐富[15]。Martin等對(duì)北美大豆產(chǎn)量遺傳貢獻(xiàn)的眾多調(diào)查結(jié)果表明，即便是產(chǎn)量最高的農(nóng)家品種，距離理論上的選擇極限仍有差距[16]。選擇極限就意味著再無(wú)可利用的遺傳變異，對(duì)北美大豆育種家來(lái)說(shuō)，這種威脅正越來(lái)越近。因此，努力擴(kuò)大遺傳資源基礎(chǔ)對(duì)大豆育種是至關(guān)重要的。
3.加工專用型大豆新品種的選育
在北美洲，特殊用途的大豆，通常指可用來(lái)制作豆腐、納豆、豆乳、豆醬等某些專用品種，以及黑大豆、菜用大豆（亦稱毛豆）等。此外還有蛋白質(zhì)加工用豆，部分的油分加工用豆，有機(jī)大豆以及加工功能性食品用等能夠滿足特殊市場(chǎng)需求的大豆類型。通常它們的產(chǎn)量及其他綜合農(nóng)藝性狀都比已推廣的高產(chǎn)大豆品種略差[15]。豆腐用品種，當(dāng)初是以蛋白質(zhì)含量高、百粒重大為育種目標(biāo)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。百粒重一般在22~25g，蛋白質(zhì)含量為44%~48%。美國(guó)Vinton大豆品種就是為滿足豆腐加工市場(chǎng)需求而開(kāi)發(fā)的第一代豆腐專用品種群的品種之一。到1991年，加拿大農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)食品部研究所開(kāi)發(fā)的Harovinton推廣普及，成為后來(lái)育成的高品質(zhì)品種群的先驅(qū)[17]。大豆蛋白質(zhì)含量的高低及組分的構(gòu)成，是決定豆腐出率及品質(zhì)的重要因素。豆腐常用的亞基品種多為球蛋白組分Ⅱa亞基缺失的品種，即A5A4B3亞基缺失型品種。Poysa等研究表明，使用7S球蛋白的α-亞基和11S組分的Ⅱa亞基雙缺失，且11S組分的Ⅰ及Ⅱb亞基含量高的大豆基因型品種，可以做出硬而富有彈性的高品質(zhì)豆腐[18-19]。在北美，有關(guān)豆腐用品種的開(kāi)發(fā)研究，僅局限于極少數(shù)的公立大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)。在研究?jī)?nèi)容方面，北美育種家多以各種蛋白質(zhì)亞基缺失的品種開(kāi)發(fā)為主。在北美最初育成的納豆用品種，為加拿大農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)食品部AAFC（AgricultureandAgri-FoodCanada）研究所Harvey指導(dǎo)下育成的品種，和弗吉尼亞工科大學(xué)GlenBuss開(kāi)發(fā)的品種。Cober和Voldeng研究認(rèn)為，小粒種育種應(yīng)用集團(tuán)選拔育種法，可以有效減少配制的集團(tuán)組合的數(shù)量，降低工作量[20]。脂肪酸組成改良方面，北美Hammond和Fehr利用EMS（Ethylmethanesulfonate）誘變處理，育成低亞麻酸含量（≤4.1%）品種[21-22]；Wilcox和Caviness通過(guò)對(duì)Century進(jìn)行EMS處理，育成亞麻酸含量3.5%以下品種[23]?，F(xiàn)在，北美推廣的低亞麻酸含量的大豆品種，是已知的3個(gè)fan基因中的兩個(gè)發(fā)生突變的結(jié)果，亞麻酸含量可降到2.5%~3%，若3個(gè)fan基因均發(fā)生突變，亞麻酸含量可降到1%[24]。目前，有關(guān)將油酸轉(zhuǎn)化為亞麻酸的3個(gè)fan基因（GmFAD3A、GmFAD3B、GmFAD3C）的分子突變解析已經(jīng)完成[25]。美國(guó)從2006年1月開(kāi)始，出臺(tái)了“加工食品有義務(wù)標(biāo)注反式脂肪酸含量”法規(guī)，食品廠家為使其產(chǎn)品的反式脂肪酸含量接近，低亞麻酸大豆品種變得備受歡迎，助推研究機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)超低亞麻酸含量大豆品種的積極性?，F(xiàn)在，先鋒公司注冊(cè)的Treus、孟山都公司注冊(cè)的Vistive商標(biāo)，開(kāi)始低亞麻酸大豆的商業(yè)化生產(chǎn)。據(jù)Pham等研究，至2009年，油酸含量≥80%、并獲專利保護(hù)的大豆新品系已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功[26-27]。育種家還致力于提高異黃酮、維生素E、葉黃素等功能性成分含量及降低植酸、過(guò)敏原蛋白含量等的改良[28-33]。
4.F1大豆雜交種育種的選育
大豆F1雜交種育種研究方面，與自花授粉的水稻一樣，大豆也開(kāi)展通過(guò)培育雜交種提高大豆產(chǎn)量的探索[34]，研究認(rèn)為雜交大豆產(chǎn)量若能比常規(guī)高產(chǎn)品種增產(chǎn)10%~20%，雜交大豆的推廣應(yīng)用價(jià)值就會(huì)被認(rèn)可。但是，由于受授粉機(jī)制的制約，大豆F1雜交種的規(guī)?；a(chǎn)還存在一定難度，已育成的品種也因?yàn)樵谥品N規(guī)模及成本等方面的障礙而無(wú)法得到大面積推廣應(yīng)用。在近幾年，隨著質(zhì)-核雄性不育系的逐漸改良，大豆F1雜交種的規(guī)?；?、低成本制種將有助于F1大豆雜交種的快速推廣[34]。
5.分子標(biāo)記在抗逆育種、基因挖掘、純度鑒定等方面的應(yīng)用
MAS分子標(biāo)記輔助選擇育種在大豆抗病新品種選育上的應(yīng)用，已被證明是極為有效地選擇方法[11]。它在大豆抗孢囊線蟲(chóng)（SCN，Soybeancystnematobe）育種上的應(yīng)用，已有較多成功的先例。在大豆莖疫病、落葉病等抗病育種選拔上，也取得顯著效果。據(jù)最新報(bào)道，杜邦公司應(yīng)用MAS技術(shù)，在大豆銹病、斑點(diǎn)病以及蚜蟲(chóng)抗性育種方面取得成功。孟山都公司通過(guò)現(xiàn)代生物技術(shù)與傳統(tǒng)育種技術(shù)的集成，在大豆遺傳資源選拔上，從過(guò)去的百萬(wàn)分之一提高到五分之一，選拔效率發(fā)生巨變。最近，美國(guó)愛(ài)荷華州立大學(xué)聯(lián)合美國(guó)農(nóng)業(yè)部對(duì)大豆轉(zhuǎn)座子TgmW4的克隆解析表明，它可以使既知功能的大豆基因的克隆變得容易起來(lái)[35]。由于MAS不受害蟲(chóng)與植物互作影響，鑒定結(jié)果具有一貫穩(wěn)定的可靠性，而且，在分子水平上可為品種純度及真?zhèn)涡澡b定提供便捷、可靠的檢測(cè)手段，因而具有很高的利用價(jià)值。
6.轉(zhuǎn)基因大豆育種
1996年至今，已開(kāi)發(fā)出1000多個(gè)草甘膦耐性的GMS品系[36]。目前，所有的草甘膦耐性GMS，均來(lái)自擁有CP4EPSP合成酶基因源系統(tǒng)的“40-3-2”。但是，隨之而來(lái)的耐草甘膦除草劑的超級(jí)雜草也相伴而生。近年在北美出現(xiàn)的草甘膦耐性雜草，已成為影響北美大豆生產(chǎn)一個(gè)不可回避的因素[37]。2009年后，孟山都公司新開(kāi)發(fā)的第2代草甘膦耐性品種RoundReady2Yield（RR2Y），與第一代相比，導(dǎo)入基因相同，但是插入基因組內(nèi)的位點(diǎn)不同，而且具有同等的草甘膦抗性。由于其豐產(chǎn)性較好，大有取而代之的趨勢(shì)[37]。MON98788GMS品種就是以農(nóng)桿菌為載體，將目標(biāo)基因插入到分裂組織而獲得的GMO（Geneticallymodifiedorganisms）。據(jù)孟山都公司研究，此基因的插入，在提高產(chǎn)量及優(yōu)異形質(zhì)導(dǎo)入平臺(tái)的構(gòu)筑等方面，比最初品種群能發(fā)揮更大的作用[37]。拜耳公司在2009年也將RR2Y技術(shù)導(dǎo)入到有草胺膦耐性LibertyLink系列品種中。大豆品系A(chǔ)2704-12，A2704-21及A5547-35，是通過(guò)基因槍轟擊，將包含CaMW35S啟動(dòng)子序列和一段受終止序列調(diào)控后改變的pat基因的pUC19基礎(chǔ)質(zhì)粒，導(dǎo)入受體細(xì)胞育成的。編碼草胺瞵-N-?；D(zhuǎn)移酶的pat基因是從好氣性土壤放線菌分離出來(lái)的綠色鏈霉菌克隆的，是它賦予植物耐草胺膦的特性[37]。另?yè)?jù)先鋒良種國(guó)際有限公司的報(bào)道，不久的將來(lái)，兼耐草甘膦和ALS（乙酰乳酸合成酶）抑制性除草劑的OptimumGAT性狀將導(dǎo)入到大豆中。這項(xiàng)技術(shù)是利用基因槍將兩個(gè)耐不同類型除草劑的新基因，同時(shí)導(dǎo)入到一個(gè)大豆品種去。它包含的兩個(gè)基因，一個(gè)是可以賦予植物草甘膦耐性的基因gat4601，另一個(gè)是編碼不受阻礙乳酸乙酰合成酶（ALS）除草劑（咪唑啉酮系）影響的、可改變ALS酶的gm-hra基因[37]?？梢灶A(yù)見(jiàn)此品種會(huì)在繼RR2Y、LibertyLink品種推出后，成為又一個(gè)備受注目的新品種。這些頗具競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)所占的市場(chǎng)份額，將由除草劑使用的容易程度，防除雜草的廣譜性、有效性、豐產(chǎn)性、害蟲(chóng)耐性等綜合農(nóng)藝性狀以及遺傳背景決定。這些技術(shù)與原技術(shù)的差異，在于它可為GMS帶來(lái)新的雜草管理模式。其他GMO形質(zhì)，也都處于市場(chǎng)開(kāi)發(fā)或法律程序申請(qǐng)等階段。其中，離GMO市場(chǎng)化最近的將可能是先鋒公司正在開(kāi)發(fā)或處于規(guī)制申請(qǐng)階段的高油酸含量（>80%）的大豆品系。這種GMS的推出是由于將單拷貝的外源cDNA基因GmFad2-1導(dǎo)入受體，抑制發(fā)育中大豆種子內(nèi)源GmFad2-1（編碼油酰磷脂酰膽堿ω-6脫氫酶）基因表達(dá)，從而顯著提高油酸含量，改善大豆油脂肪酸組成[38]。
北美大豆育種展望及我國(guó)大豆生產(chǎn)和育種科研的思考
1.北美大豆育種展望
北美大豆總產(chǎn)量占世界大豆總產(chǎn)的份額雖然在減少，但隨著大豆在食品、油、飼料以及工業(yè)原料等領(lǐng)域用途不斷擴(kuò)大，將會(huì)更進(jìn)一步激活北美大豆產(chǎn)業(yè)。在改良大豆品質(zhì)、增加其附加值基礎(chǔ)上，提高大豆產(chǎn)量仍將是北美乃至世界各國(guó)大豆育種家們最重要的育種目標(biāo)。前述的GMS品種多以除草劑耐性或某一種子成分含量等單一形質(zhì)的改變?yōu)橹鳎S著GMO技術(shù)的日漸成熟，能同時(shí)改良2種或2種以上形質(zhì)的新品種的育成，將成為新GMO育種目標(biāo)。例如，孟山都公司計(jì)劃到2030年前，將實(shí)現(xiàn)RoundupReady大豆品種產(chǎn)量比2000年提高1倍[39]。如何突破F1大豆雜交種制種瓶頸，提高其雜種優(yōu)勢(shì)，仍將是吸引大豆育種家致力研究的課題之一。在大豆品質(zhì)改良方面，為了能夠使大豆油分、蛋白質(zhì)及功能性營(yíng)養(yǎng)成分等的組成、含量有較大改善。美國(guó)大豆基金會(huì)2002年專門編制“好大豆品種計(jì)劃”（BBI，Betterbeaninitiative），并成立一個(gè)成果轉(zhuǎn)化利用中心，其目的就是應(yīng)對(duì)廣大消費(fèi)者的需求，在不影響大豆產(chǎn)量和栽培特性的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高大豆油和蛋白的品質(zhì)，以提高其附加值，制定分析標(biāo)準(zhǔn)及分析技術(shù)，解明影響大豆品質(zhì)的潛在因素。隨著大豆基因組解析的深入研究，SSR、SNP等分子標(biāo)記的進(jìn)化及產(chǎn)量限制因素分子機(jī)制的解明，在大豆病蟲(chóng)害的抗性育種、高產(chǎn)育種等領(lǐng)域，發(fā)生根本性的變革是值得期待的。
2.我國(guó)大豆生產(chǎn)和育種科研的思考
從北美大豆的歷史發(fā)展沿革、生產(chǎn)銷售以及北美大豆育種的形勢(shì)來(lái)看，北美大豆的耕種史，雖然遠(yuǎn)不及我國(guó)歷史久遠(yuǎn)。但是，它們?cè)诮?jīng)歷二戰(zhàn)及之后的40多年的發(fā)展后，在總產(chǎn)和單產(chǎn)各方面發(fā)生質(zhì)的飛躍。而我國(guó)同期的大豆總產(chǎn)僅為美國(guó)的1/6，單產(chǎn)也僅為美國(guó)的3/5，即便如此，我國(guó)仍然是大豆凈出口國(guó)。但是，自1996年后，隨著美國(guó)GMS的不斷擴(kuò)張及出口份額的急劇上升，我國(guó)已由原來(lái)的純出口國(guó)急轉(zhuǎn)為凈進(jìn)口國(guó)。我國(guó)大豆的發(fā)展，由此呈現(xiàn)出一種“國(guó)內(nèi)消費(fèi)高度供不應(yīng)求，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)供過(guò)于求”的現(xiàn)象。就大豆育種工作者而言，應(yīng)具備超前的思維理念，制定的育種目標(biāo)，既應(yīng)該考慮產(chǎn)業(yè)鏈上游的生產(chǎn)者對(duì)品種高產(chǎn)、抗病等農(nóng)藝性狀的需求，又能反映產(chǎn)業(yè)鏈下游的加工企業(yè)，特別是要注重與我國(guó)大豆深加工企業(yè)溝通，及時(shí)了解企業(yè)對(duì)加工用大豆品種性狀的需求，高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗育種的基礎(chǔ)上，將現(xiàn)代生物技術(shù)與傳統(tǒng)育種技術(shù)集成組裝，加快加工專用型高附加值大豆新品種的培育，以降低企業(yè)的加工成本，在確保企業(yè)及農(nóng)場(chǎng)主等各方利益最大化的同時(shí)，也確保國(guó)產(chǎn)大豆上中下游全產(chǎn)業(yè)鏈的良性健康發(fā)展。（本文圖表略）
本文作者：王紹東 劉偉 于佳 姜妍 王浩 李遠(yuǎn)明 單位：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家大豆工程技術(shù)研究中心
作者：周忠宇 柳青山 周福平 張一中 張曉娟 邵強(qiáng) 單位：山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所
高粱品種分為粳質(zhì)（紅粒）、粳質(zhì)（白粒）、糯質(zhì)（紅粒）、半粳半糯（紅粒）和四川的粳質(zhì)（黃粒、褐粒、紅粒）、糯質(zhì)（黃粒、褐粒、紅粒）、半粳半糯（黃粒、褐粒、紅粒）7類。分析表明，這7個(gè)類型的高粱品種間總淀粉含量差異不顯著，平均含量為61.50%～63.18%，說(shuō)明北方雜交高粱及四川省高粱無(wú)論粳與糯，還是紅褐粒與白粒，其總淀粉含量都比較接近，無(wú)顯著差異，但在同一類型中，品種不同總淀粉含量變幅較大。7種類型高粱的總淀粉含量雖然接近，但直鏈和支鏈淀粉所占的比例卻有明顯差異。北方粳質(zhì)（白粒）高粱的直鏈淀粉平均含量最高達(dá)28.52%，比四川省的平均最高的粳質(zhì)（黃粒、褐粒、紅粒）高7.57百分點(diǎn)；而北方糯質(zhì)（紅粒）高粱支鏈淀粉平均含量最高為91.99%，四川省平均支鏈淀粉含量最高的糯質(zhì)（黃粒、褐粒、紅粒）高粱為94.42%，比北方高粱高2.43百分點(diǎn)。四川省地方高粱品種中，糯高粱占70%以上，支鏈淀粉占90%以上，粒色普遍較深，多為黃、褐粒種。
糯高粱的組織結(jié)構(gòu)及釀酒特性糯高粱的籽粒飽滿、顏色淡紅，抗蟲(chóng)性強(qiáng)，淀粉含量高，纖維含量低，其淀粉結(jié)構(gòu)松軟，易于吸水，淀粉易膨脹暴露，曲酶的作用點(diǎn)多，易于糖化，發(fā)酵較為徹底，組成的糟醅感觀利朗，烤出的酒體醇香自然、綿甜凈爽。若糯高粱用于小曲酒釀造，與使用粳高粱相比，其溫水浸泡時(shí)間（蒸煮時(shí)間）短，輔料用量低，能源消耗低，糟醅殘余淀粉低，出酒率高，酒質(zhì)優(yōu)，若經(jīng)貯陳老熟，其品質(zhì)更佳。如國(guó)酒茅臺(tái)是用糯高粱通過(guò)特有的高溫制曲、高溫堆積、高溫發(fā)酵、高溫蒸餾、多次發(fā)酵、多次回酒而成，品質(zhì)醬香突出，幽雅、細(xì)膩、醇厚、留香持久。五糧液通過(guò)糯高粱讓5種糧食的綜合效應(yīng)馴化了窖泥微生物特有的區(qū)系，造就了五糧發(fā)酵特有的糟醅風(fēng)格，長(zhǎng)期循環(huán)發(fā)酵所構(gòu)成的微生物代謝生態(tài)環(huán)境，讓五糧液具有了特有的糟香[6]。糯高粱釀造的小曲清香型白酒，具有糟香（主要是乙酸乙酯為主體的香味物質(zhì)）和含量適中的醇類、酸類、醛類等助香助味成分，是中國(guó)藥酒浸泡的最佳白酒。而且還是中國(guó)肉類腌臘制品、腌菜制作、釀造調(diào)味品制作，控酸、生香、提香的最佳白酒[7]。
淀粉含量糯高粱的淀粉含量在60%～70%之間，支鏈淀粉占總淀粉的90%以上。研究表明，總淀粉含量及支鏈淀粉與直鏈淀粉含量的比率與籽粒出米率、適口性及出酒率和風(fēng)味有重要關(guān)系[5，8]。
單寧含量北方糯高粱一般單寧含量較低，粒色較淡，紅褐粒種在1%以下；而四川省糯高粱單寧含量普遍較高，比北方紅粒高0.5～1.5百分點(diǎn)。這一結(jié)果澄清了釀酒界過(guò)去“北方高粱釀酒效果不如四川高粱好的原因是北方高粱單寧含量高”的誤解。
蛋白質(zhì)含量蛋白質(zhì)含量除與品種有關(guān)外，還受天氣和施氮水平的影響。同一品種，種植年份不同，施氮量不同，其蛋白質(zhì)含量有一定差異。研究表明，除白粒種蛋白質(zhì)含量較高外（平均為9.76%），紅褐粒種，北方糯高粱與四川省高粱接近（8.7%左右）。
粒質(zhì)量與角質(zhì)率北方糯高粱千粒質(zhì)量多在20g以上，對(duì)27份北方糯高粱統(tǒng)計(jì)，均值為21.13g；四川高粱多為極小粒種，千粒質(zhì)量為15g左右。角質(zhì)也稱玻璃質(zhì)，一般認(rèn)為，其含量低的釀酒效果好。目前，單獨(dú)對(duì)高粱籽粒角質(zhì)率的研究較少。宋高友等[8]研究認(rèn)為，角質(zhì)率與賴氨酸、蛋白質(zhì)含量、出米率、千粒質(zhì)量顯著正相關(guān)，與單寧含量顯著負(fù)相關(guān)。鑒于F1的角質(zhì)含量大約比雙親平均值低10%，可根據(jù)育種目標(biāo)，選擇相應(yīng)的角質(zhì)含量低的親本材料。
糯高粱的育種目標(biāo)在糯高粱的育種目標(biāo)研究上，張文毅[9]認(rèn)為，要有較高的淀粉含量和單寧含量，較低的蛋白質(zhì)和脂肪含量。宋高友等[8]認(rèn)為，應(yīng)培育粳糯型高粱。丁國(guó)祥等[10]研究認(rèn)為，名酒的產(chǎn)量和風(fēng)味除與得天獨(dú)厚的氣候、土壤、水質(zhì)和釀酒工藝有關(guān)外，高粱籽粒的品質(zhì)也是十分重要的因素。經(jīng)研究，糯高粱育種的具體目標(biāo)主要應(yīng)考慮幾點(diǎn)：產(chǎn)量為6500～7500kg/hm2，總淀粉含量在70%以上，支鏈淀粉含量占總淀粉含量的90%以上，蛋白質(zhì)含量7%～9%，單寧含量0.5%～1.5%，脂肪含量在4%以下，角質(zhì)率低于50%，抗絲黑穗病、炭疽病和紋枯病，中矮稈（株高1.5～2.4m），中熟（生育期115～125d），中散穗型，紅褐色中粒種（千粒質(zhì)量20～28g）。
糯高粱選育方法糯高粱的選育方法與普通高粱基本相似。選擇粳性不育系、糯性恢復(fù)系等品種資源，或者糯性不育系、粳性恢復(fù)系等品種資源，在進(jìn)行配合力測(cè)定的同時(shí)，篩選優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)系，組配雜交種。收集糯性紅高粱品種進(jìn)行產(chǎn)量鑒定，或直接利用或轉(zhuǎn)育成新的糯質(zhì)不育系、恢復(fù)系。丁國(guó)祥等[11]用四川省農(nóng)科院水稻高粱研究所選育的18A等4個(gè)糯高粱不育系與35R等5個(gè)糯高粱恢復(fù)系按Griffing方法Ⅱ配成20份組合，估算了糯高粱籽粒總淀粉含量、支鏈淀粉含量和直鏈淀粉含量的配合力。結(jié)果表明，同一親本不同品質(zhì)性狀的配合力不同，同一品質(zhì)性狀不同親本的配合力也不同。在釀酒品質(zhì)性狀的雜種優(yōu)勢(shì)利用上，選育優(yōu)質(zhì)釀酒高粱組合應(yīng)選擇總淀粉含量及支鏈淀粉含量一般配合力高的親本。宋高友等[8]采用糯（A）×糯（R）、糯（A）×粳（R）、粳（A）×糯（R）3種雜交類型組合共239份，逐個(gè)分析了千粒質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、蛋白質(zhì)、賴氨酸、淀粉、直鏈淀粉、支鏈淀粉和單寧等指標(biāo)的雜交優(yōu)勢(shì)。認(rèn)為粳×糯組配方法較易獲得籽粒淀粉含量高且淀粉中支鏈淀粉比例高的雜交種。丁國(guó)祥等[11]用糯質(zhì)恢復(fù)系4R，21R，35R，58R，60R和糯質(zhì)不育系32A，68A，70A，72A，按不完全雙列雜交方法，配制20個(gè)雜交組合進(jìn)行研究。結(jié)果表明，糯質(zhì)高粱雜種1代存在明顯雜種優(yōu)勢(shì)，穗粒質(zhì)量、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、株高、穗長(zhǎng)具有正向優(yōu)勢(shì)，而生育期表現(xiàn)負(fù)向優(yōu)勢(shì)，穗粒質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)最強(qiáng)，組合間優(yōu)勢(shì)變異最小，但糯質(zhì)雜交種產(chǎn)量低于粳質(zhì)雜交種，比目前四川省生產(chǎn)上種植的青殼洋高粱增產(chǎn)顯著。糯質(zhì)高粱親本主要性狀對(duì)雜種1代存在不同程度的正向影響，提高親本的千粒質(zhì)量和穗粒數(shù)對(duì)選配高產(chǎn)糯質(zhì)組合時(shí)特別重要。
糯高粱的育種現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)多家育種機(jī)構(gòu)已育成一批品質(zhì)好、產(chǎn)量高、抗病蟲(chóng)和適應(yīng)能力強(qiáng)的糯高粱新品種[12]，如山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所育成了晉糯1號(hào)、晉糯2號(hào)[13]，四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所育成了瀘糯1號(hào)、瀘糯2號(hào)、瀘糯3號(hào)、瀘糯9號(hào)[14-15]，遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成了遼粘2號(hào)、遼粘3號(hào)[16-17]，貴州省旱糧研究所育成了黔高7號(hào)、黔高8號(hào)[16]，湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究中心育成了湘兩優(yōu)糯粱1號(hào)[18]等適宜于各生態(tài)區(qū)種植的糯高粱品種，為糯高粱的大面積生產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)奠定了基礎(chǔ)。隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)體制調(diào)整力度的加大和釀造業(yè)的快速發(fā)展，選育并推廣專用型釀酒糯高粱新品種勢(shì)在必行。這對(duì)于推進(jìn)我國(guó)種植業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和大幅度提高農(nóng)民收入以及向高效、優(yōu)質(zhì)、可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變都有著重要意義。
摘要：文章首先對(duì)林木常規(guī)育種期間生物菌肥的應(yīng)用形式進(jìn)行分析，幫助明確林業(yè)發(fā)展育種期間的技術(shù)要點(diǎn)。其次從生物農(nóng)藥應(yīng)用、病蟲(chóng)害防治以及新品種培育等方面進(jìn)行論述，整理出生物技術(shù)在育種環(huán)節(jié)中的應(yīng)用方法，幫助提升林業(yè)建設(shè)發(fā)展速度。
關(guān)鍵詞：林業(yè)常規(guī)育種；生物技術(shù)；技術(shù)應(yīng)用
一、生物菌肥的應(yīng)用
樹(shù)木生長(zhǎng)期間會(huì)從土壤中吸收大量的養(yǎng)分，土壤中原有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)成分可能不夠充足，需要人工進(jìn)行土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的補(bǔ)充，長(zhǎng)時(shí)間處于這樣的環(huán)境下也不利于樹(shù)木生長(zhǎng)，近年來(lái)各行業(yè)提倡綠色理念，在林業(yè)發(fā)展中應(yīng)用生物技術(shù)，能夠避免土地受到肥料的影響變得硬化，借助生物技術(shù)在林業(yè)生長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)形成生物菌肥，為樹(shù)木生長(zhǎng)提供源源不斷的營(yíng)養(yǎng)，這樣的營(yíng)養(yǎng)供給方法更科學(xué)合理，符合林區(qū)可持續(xù)發(fā)展方向，在林業(yè)發(fā)展建設(shè)階段會(huì)充分完善基礎(chǔ)堆肥設(shè)施，維持了生態(tài)系統(tǒng)的平衡性，同時(shí)也能夠節(jié)省大量的林業(yè)養(yǎng)護(hù)資金。為了保護(hù)環(huán)境，為了全面供給土壤養(yǎng)分，特別是增加土壤腐殖質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)；為了提供安全的、生態(tài)的綠色食品，生物菌肥越來(lái)越受到重視。成功的事例是：西雙版納百果洲食品有限公司主要以菠蘿（鳳梨）和西番蓮為原料進(jìn)行熱帶果汁生產(chǎn)和加工。為了競(jìng)爭(zhēng)出口創(chuàng)匯，為了創(chuàng)立名牌，首先引進(jìn)“有機(jī)食品”的栽培機(jī)理。把菠蘿加工后剩余的果渣，經(jīng)過(guò)生物菌肥堆積發(fā)酵，施于西番蓮種植地；把西番蓮加工后的果渣，經(jīng)生物菌肥發(fā)酵后施用于菠蘿種植地。這種做法，實(shí)現(xiàn)了菠蘿和西番蓮種植地土壤、肥力的良性循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了兩者的雙收。經(jīng)歐盟食品機(jī)構(gòu)認(rèn)證，并獲得“歐盟有機(jī)食品證書(shū)”。當(dāng)前，在森林木本蔬菜的開(kāi)發(fā)中，應(yīng)該采取西雙版納百果洲食品有限公司的做法。有機(jī)食品或者生態(tài)食品的開(kāi)發(fā)中，采用生物菌肥是最佳的選擇。利用剩余的植物秸稈、果殼等變成有機(jī)肥料。增加土壤有機(jī)質(zhì)—腐殖質(zhì)，改良土壤結(jié)構(gòu)。
二、生物農(nóng)藥的應(yīng)用
森林發(fā)生階段也會(huì)進(jìn)行病蟲(chóng)害的防治，需要投入大量的資金，在這樣的環(huán)境下所進(jìn)行的工程建設(shè)任務(wù)，更符合實(shí)際情況，也能夠幫助提升工作任務(wù)的完成質(zhì)量。生物農(nóng)藥技術(shù)提出的時(shí)間比較短，但技術(shù)在應(yīng)用期間卻得到了迅速的完善，能夠幫助提升樹(shù)木生長(zhǎng)的速度，并且生物農(nóng)藥也不會(huì)對(duì)森林中的有益生物帶來(lái)影響，更符合綠色種植理念，大面積種植的森林區(qū)域內(nèi)，會(huì)采用這種方法來(lái)進(jìn)行局部調(diào)節(jié)控制，形成對(duì)病蟲(chóng)害的防御體系，避免樹(shù)木在生長(zhǎng)過(guò)程中受到病蟲(chóng)害影響。生物農(nóng)藥也是當(dāng)前關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn)，包括環(huán)境污染、食物殘毒、食品安全等問(wèn)題。生物農(nóng)藥是很早就引起注意的事情。林業(yè)上最成功的例子是：利用白僵菌防治松毛蟲(chóng)、小蠹蟲(chóng)等，在農(nóng)業(yè)和蔬菜栽培上采用白僵菌、蘇云桿菌。西南林學(xué)院王海林教授為首的課題組，在防治小蠹蟲(chóng)的研究中發(fā)現(xiàn)并提純了一種“擬青霉菌”，防治小蠹蟲(chóng)、松毛蟲(chóng)、介殼蟲(chóng)等效果很好。目前，云南省大面積發(fā)展印楝，主要用途之一就是開(kāi)發(fā)生物殺蟲(chóng)劑（印楝素）。生物農(nóng)藥的前途方興未艾，但是以后開(kāi)發(fā)的多菌種的劑型（真菌殺蟲(chóng)劑、細(xì)菌殺蟲(chóng)劑和病毒殺蟲(chóng)劑），防治效果更好。在我國(guó)，生物農(nóng)藥的推廣有許多限制因素。例如價(jià)格問(wèn)題（一般價(jià)格貴）、防治效果問(wèn)題（防治效果慢，見(jiàn)效慢），很難推開(kāi)。但是有機(jī)食品的生產(chǎn)基地必須采用生物農(nóng)藥。
三、利用生物多樣性控制農(nóng)作物（林木）病蟲(chóng)害
生物技術(shù)中注重森林生長(zhǎng)階段生態(tài)體系的形成，會(huì)將不同品種的樹(shù)木搭配種植，形成生物防護(hù)體系，在生長(zhǎng)階段就不會(huì)受到質(zhì)量隱患的影響，也能節(jié)省大量的養(yǎng)護(hù)資金投入量。更符合林業(yè)發(fā)展建設(shè)規(guī)律。病蟲(chóng)害但人工營(yíng)林區(qū)域內(nèi)傳播十分迅速，原因在于害蟲(chóng)缺乏天敵，應(yīng)對(duì)重重害的能力也會(huì)降低，通過(guò)生物技術(shù)的運(yùn)用，使森林內(nèi)所種植的樹(shù)木更豐富多樣。生物防御系統(tǒng)的形成需要一段時(shí)間，在此過(guò)程中管理人員要不斷的分析完善方法，解決不合理的現(xiàn)象，所開(kāi)展的工程建設(shè)任務(wù)才能更高效合理，在森林養(yǎng)護(hù)階段所遇到的問(wèn)題可以作為工作體系完善的依據(jù)。
四、組培及微體無(wú)性快繁技術(shù)在林業(yè)上的應(yīng)用
林木快速擴(kuò)繁技術(shù)有許多成功的事例，許多樹(shù)種的組培苗生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，但是在生產(chǎn)上采用常規(guī)擴(kuò)繁技術(shù)。例如，全光噴霧育苗技術(shù)，嫩枝扦插技術(shù)。采穗圃、根繁圃、護(hù)繁圃輪換，實(shí)現(xiàn)幼化繁殖，快速育苗。具體來(lái)講就是留根育苗技術(shù)、一條鞭芽接繁殖技術(shù)、建立采穗圃技術(shù)相結(jié)合、相配套的成果。一株3m高毛白楊苗，分為三部分來(lái)利用。起苗后的苗坑，采用留根育苗（根繁圃）；地上部分苗干采用一條鞭芽接（地上部分芽接，擴(kuò)繁圃）；苗根（根樁）重新（移位）栽植（采穗圃）。三圃輪換，實(shí)現(xiàn)循環(huán)繁殖。中國(guó)林科院林研所的研究員林木菌根專家華曉梅，多年研究各種樹(shù)木的特有菌根，形成生物菌根制劑。在北方干旱地區(qū)造林中獲得成功。菌根造林非常有效，可保證造林成活率和造林保存率，增強(qiáng)根系的吸水吸肥能力。
五、林木育種在林木遺傳育種中的應(yīng)用
1、遺傳標(biāo)記
林木的良好特征是具有遺傳功能的，包括林木的形態(tài)特征、細(xì)胞學(xué)、同功酶等，分子標(biāo)記是指以DNA分子形態(tài)為基礎(chǔ)的遺傳標(biāo)記，能反映出生物個(gè)體的基因表達(dá)方式。在林木育種中選用分子標(biāo)記方式時(shí)，應(yīng)當(dāng)著重考慮以下方面的因素：遺傳多態(tài)性高；即基因中存在著相對(duì)差異或者是DNA序列上有差異性；共顯性，能夠鑒別出基因是純合型或者是雜合性；此外還要求在基因組中大量存在而且分布均勻，同時(shí)不影響林木性狀的表達(dá)。近些年來(lái)，分子標(biāo)記在指紋識(shí)別技術(shù)研究和遺傳圖譜構(gòu)建上發(fā)揮了重要作用，指紋技術(shù)和遺傳圖譜為研究種質(zhì)資源、選育良種以及基因克隆提供了理論基礎(chǔ)。
2、基因工程
基因工程的目的是重組林木的DNA，以獲取人們期望的林木特征，常用的基因工程技術(shù)有目的基因分離和鑒定、林木的載體構(gòu)建、細(xì)胞遺傳轉(zhuǎn)化等。最早的轉(zhuǎn)基因植被是煙草，隨后轉(zhuǎn)基因技術(shù)在馬鈴薯、番茄、大豆中廣泛應(yīng)用，提高了作物的抗病性以及產(chǎn)量。我國(guó)開(kāi)展較早的是楊木、松樹(shù)、按樹(shù)的轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)，并積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于林木育種而言，常用的轉(zhuǎn)基因方式有根瘤農(nóng)桿菌、電擊法、聚乙二醇以及注射法，其目的是獲取林木抗蟲(chóng)害、抗逆性、抗除草、促進(jìn)生長(zhǎng)及改善材質(zhì)的特性，這是林木轉(zhuǎn)基因工程的主要工作任務(wù)。
作者：于曉平 單位：北安市林業(yè)局林業(yè)工作總站
一、基因工程育種技術(shù)途徑
例如植物的抗蟲(chóng)、抗病、抗倒、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等都可以通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)得以改變。尤其是現(xiàn)代的高科技技術(shù)蓬勃發(fā)展，轉(zhuǎn)基因技術(shù)有著發(fā)展的良好環(huán)境，相對(duì)于其它育種途徑，轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以培育出更多更好的植物品種。另外，所培育的新品種有很好地適用外界環(huán)境的能力，能突破不同植株的差異化，使得植株的性能大幅度提高。1983年研究成功后，轉(zhuǎn)基因作物從1996年的170萬(wàn)公頃直接增長(zhǎng)至2003年的6770萬(wàn)公頃，有5大洲18個(gè)國(guó)家的700萬(wàn)戶農(nóng)戶種植，其中轉(zhuǎn)基因大豆已占全部大豆種植的55%，玉米占11%，棉花占21%，油菜占16%。當(dāng)前，玉米的遺傳工程研究大多數(shù)體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是培育抗病蟲(chóng)害的轉(zhuǎn)基因玉米；二是培育抗除草劑的轉(zhuǎn)基因玉米；三是培育抗旱抗?jié)?、抗寒等轉(zhuǎn)基因玉米。一般來(lái)說(shuō)，玉米轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要有：載體轉(zhuǎn)化技術(shù)指的是玉米通過(guò)農(nóng)桿菌質(zhì)粒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)行基因的轉(zhuǎn)換。DNA直接導(dǎo)入轉(zhuǎn)化技術(shù)包括基因槍法、PEG法、電擊法、超聲波法等。種質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)包括花粉管通道法、子房注射法等。
二、分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)途徑
分子標(biāo)記技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展尤其迅速，被大范圍的應(yīng)用到玉米自交系的遺傳多樣性分析當(dāng)中，對(duì)于玉米群體優(yōu)劣的劃分、玉米的抗病抗逆性能、玉米雄性不育系等多方面的研究有著非常重要的意義。另外，在深入進(jìn)行玉米遺傳多樣性的研究上，可以為玉米種質(zhì)資源收集、親本的選擇、玉米種類的劃分、基因組建等多方面提供必要的技術(shù)和數(shù)據(jù)支持。與此同時(shí)，分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用，可以幫助基因在改善玉米的雜種優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)方面的科研工作有所突破，避免由于玉米的先天遺傳方面的不足帶來(lái)的低產(chǎn)效應(yīng)，給玉米的品種的培育提供了更為優(yōu)質(zhì)的品種資源。在實(shí)際的玉米自交系遺傳變異研究中，分子標(biāo)記可以更好地進(jìn)行雜種優(yōu)勢(shì)群的劃分。相對(duì)于玉米自交系純度，分子標(biāo)記育種技術(shù)的方法可以更為精確、簡(jiǎn)單易操作，保證玉米自交系純度質(zhì)量。指紋圖譜是分子標(biāo)記技術(shù)在玉米育種上的顯著應(yīng)用，可以通過(guò)指紋圖譜建立植物品種的匯總。同時(shí)，分子標(biāo)記技術(shù)可以更為精確的區(qū)分先天遺傳差異較小的植株，使得培育的技術(shù)更為精確，并且分子技術(shù)培育被廣泛應(yīng)用于植物新品種保護(hù)領(lǐng)域。目前，我國(guó)在玉米新品種保護(hù)方面也已經(jīng)取得不小的成就，逐步建立起自交系和雜交種的DNA指紋圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的好處是更為方便鑒定植物基因類型，尤其是一些并未有被記錄在指紋圖譜中的品種分類。作為結(jié)果，分子標(biāo)記技術(shù)可以為更好地監(jiān)測(cè)玉米育種群體的遺傳多樣性提供必要的數(shù)據(jù)支持，也為育種專家如何選擇優(yōu)質(zhì)的雜交組合提供理論依據(jù)。
三、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，生物技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展為玉米育種帶來(lái)了新的生機(jī)與活力，通過(guò)生物技術(shù)的應(yīng)用可以培育出更優(yōu)質(zhì)的玉米品種，對(duì)玉米常規(guī)育種技術(shù)來(lái)說(shuō)是很好的補(bǔ)充。同時(shí)，生物技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用勢(shì)必會(huì)帶來(lái)育種水平的提高和突破，能協(xié)調(diào)好常規(guī)育種同生物技術(shù)兩者的相互關(guān)系。只有兩者相互結(jié)合，相輔相成，才能促進(jìn)玉米育種在原有的基礎(chǔ)上培育出更多的品種。這就要求一定要實(shí)現(xiàn)常規(guī)育種和生物技術(shù)的統(tǒng)一，拓寬玉米育種的新途徑，為我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
作者：劉敏
1高產(chǎn)制種技術(shù)
1．1播種育苗
1．1．1苗床準(zhǔn)備苗床應(yīng)選擇土壤肥沃、地勢(shì)較高、易灌易排，家禽家畜不易進(jìn)行為害的地塊，且3年內(nèi)應(yīng)未種植過(guò)十字花科植物，前茬以黃瓜、南瓜、蔥、蒜及玉米茬為佳，苗床面積與制種大田按1∶10配置。播前翻耕曬垡、整平作畦，苗床可施15～30t/hm2有機(jī)肥作底肥。苗床畦寬2m左右，畦面整平耙細(xì)，畦間必須留有寬20cm左右、深10cm以上的排水溝。
1．1．2播種蘇皖地區(qū)的播種期一般在9月下旬至10月上旬，由于東方18號(hào)白菜的父母本花期基本一致，故應(yīng)同期播種。播種應(yīng)掌握勻播與適當(dāng)稀播的方法，播種量為7．5kg/hm2，父母本按1∶4的比例配置。均勻撒播后用掃帚輕掃或用磙子碾壓以達(dá)到覆土的效果。
1．1．3苗期管理苗期應(yīng)注意加強(qiáng)肥水管理，促成壯苗，增強(qiáng)抗逆性。需要預(yù)防黃條跳甲和小菜蛾等苗期病蟲(chóng)害。育成的苗要求枝葉完整，長(zhǎng)勢(shì)健壯，葉色深，根系發(fā)達(dá)，無(wú)病蟲(chóng)害。移栽前需要去雜，將不符合父母本典型性狀的混雜株、優(yōu)勢(shì)株、病蟲(chóng)株、弱株、畸形株去除。
2定植
2．1定植田塊的準(zhǔn)備制種田應(yīng)與其他十字花科特別是蕓薹屬白菜類作物嚴(yán)格隔離，制種田的空間隔離距離一般不得少于1000m［2］。前茬騰茬后及時(shí)深耕曬垡，結(jié)合整地施足基肥，可施腐熟有機(jī)肥45t/hm2、復(fù)合肥450kg/hm2作基肥，具體施肥量可根據(jù)制種田塊肥力狀況作調(diào)整。為了降低終花后去除父本株的難度和失誤概率，采用大小畦相間定植，將母本定植于大畦上，父本定植于相鄰小畦上，這樣終花后只要清除小畦上的植株即可，不易出錯(cuò)。大畦寬度為3．5m，小畦寬度為0．7m，畦間作寬0．3m左右的排水溝。
2．2適期定植于苗齡35～45d定植。起苗前將苗床澆透水，使苗根多帶土坨。定植行距為35cm，株距為25cm。大畦上定植8行母本，小畦上定植2行父本，制種田四周定植2行父本作為保護(hù)行。為避免定植時(shí)父母本混雜，應(yīng)在一個(gè)親本定植好之后再定植另一個(gè)親本。定植后連續(xù)澆水2～3d以確?；羁谩?
2．3田間管理田間管理總的要求是把植株控制在適當(dāng)大小，同時(shí)要減少病蟲(chóng)害的發(fā)生、提高制種產(chǎn)量。一般在抽薹初期施尿素75kg/hm2，趁雨前撒施或穴施。適當(dāng)控制母本中后期氮肥的施用，但不宜過(guò)多。在移栽后至抽薹前，根據(jù)株形、葉形、葉色等去雜1次。母本初花時(shí)檢查其中是否有可育株，若發(fā)現(xiàn)，及時(shí)連根拔除并運(yùn)出制種田銷毀?；ㄆ陂_(kāi)始后必需有足夠數(shù)量的蜜蜂進(jìn)行傳粉，自然野蜂量少時(shí)需要引進(jìn)外來(lái)蜂源進(jìn)行充分授粉。授粉后要加強(qiáng)病蟲(chóng)害的防治，病害主要有軟腐病和霜霉病，蟲(chóng)害主要有小菜蛾和蚜蟲(chóng)，但是要避免施用對(duì)蜜蜂有毒害的農(nóng)藥。父本花期結(jié)束后要及早去除全部父本株并運(yùn)離制種地。這樣可以改善母本肥水及通風(fēng)透光條件，提高制種產(chǎn)量，并可避免父本種角果在成熟時(shí)混入母本中而降低種子純度。
2．4適時(shí)收獲收割前應(yīng)檢查田間有無(wú)父本漏株漏枝，對(duì)結(jié)角不正常的植株和分枝特多的雜株進(jìn)行去除。當(dāng)終花后30d左右，全株2/3種角果轉(zhuǎn)黃、籽粒轉(zhuǎn)為紅褐色或黑褐色時(shí)搶晴收割。收獲后要及時(shí)脫粒、曬干。脫下的種子不能直接在土場(chǎng)或水泥場(chǎng)地晾曬，要在塑料布或帆布上晾籽，以避免混入土粒、石子以及造成種子燙傷等［3］。要嚴(yán)防在脫粒、運(yùn)輸、精選、晾曬等過(guò)程中發(fā)生機(jī)械混雜。干燥的種子應(yīng)儲(chǔ)藏于通風(fēng)、干燥處，以防種子回潮發(fā)生霉變而降低發(fā)芽率。
作者：徐海陳龍宋波張慧況媛媛袁希漢單位女：江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院
我國(guó)大麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀大麥在全世界各地廣泛栽培。隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，大麥需求量不斷增長(zhǎng)。
1我國(guó)是世界大麥的主要起源地之一，大麥遺傳資源豐富，種質(zhì)類型多樣，蘊(yùn)藏著豐富的基因資源，但我國(guó)目前大麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展與國(guó)際相比，還有很大差距。1．1大麥種植持續(xù)下降1945年以來(lái)，全球大麥種植面積增加了近一倍，總產(chǎn)增加了3倍多，種植面積和總產(chǎn)的相對(duì)增長(zhǎng)比例均居禾谷類作物的首位。歐盟各國(guó)、俄羅斯、加拿大、烏克蘭、澳大利亞和美國(guó)是世界主要大麥生產(chǎn)和出口國(guó)。與20世紀(jì)90年代相比，2000年以后世界大麥種植面積由原來(lái)的6000萬(wàn)hm2減少為5500萬(wàn)hm2，但總產(chǎn)量仍維持在1．4億t左右。多年來(lái)世界各地產(chǎn)量比例基本保持穩(wěn)定，歐洲占50%以上，亞洲、美州、非洲、大洋州依次分別占20%～25%，10%～15%、6%、5%左右［7，8］。我國(guó)種植大麥的歷史悠久，早在新石器時(shí)代中期，古羌族就已在黃河上游開(kāi)始栽培，距今已有5000年的歷史。20世紀(jì)初，我國(guó)大麥總種植面積曾達(dá)到800多萬(wàn)hm2，約占世界總種植面積的1/4左右，直到40年代總種植面積和總產(chǎn)量還分別為654萬(wàn)hm2和626萬(wàn)t，分別占世界總量的13．4%和12．6%，居世界各國(guó)之首［9］。隨后，大麥總體生產(chǎn)持續(xù)下滑，從80年代初的333萬(wàn)hm2降到90年代初的200萬(wàn)hm2，再下降為目前的100萬(wàn)hm2左右，年均種植面積減少10%以上，造成了國(guó)產(chǎn)專用大麥原料供應(yīng)的嚴(yán)重不足。1．2大麥需求不斷增加回顧近代全球大麥生產(chǎn)的歷史，有兩點(diǎn)值得注意:一是隨著啤酒和畜牧飼養(yǎng)業(yè)的發(fā)展，對(duì)原料大麥的需求的不斷增加，刺激了大麥生產(chǎn)，二戰(zhàn)后全球大麥種植面積由4533萬(wàn)hm2發(fā)展到70年代末的8733萬(wàn)hm2，總產(chǎn)由5000萬(wàn)t增加到17200萬(wàn)t;二是除耕地嚴(yán)重缺乏需依賴進(jìn)口的日本之外，生活水平較高的發(fā)達(dá)國(guó)家在啤酒和飼料工業(yè)快速發(fā)展時(shí)期都大力發(fā)展大麥生產(chǎn)［9］，重視大麥育種等基礎(chǔ)研究，作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐。盡管20世紀(jì)80年代以后，發(fā)達(dá)國(guó)家的大麥發(fā)展高峰已過(guò)，但發(fā)展中國(guó)家啤酒和飼料工業(yè)的發(fā)展速度，仍是對(duì)大麥需求能否增加的決定因素。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，我國(guó)啤酒工業(yè)發(fā)展迅速，年產(chǎn)量已從1980年不足10萬(wàn)t猛增到2009年的3824．23萬(wàn)t，連續(xù)6年凈增量居全球首位，已成為世界第一啤酒消費(fèi)大國(guó)。即使如此，我國(guó)人均消費(fèi)量仍然不及世界平均人均消費(fèi)量的一半，發(fā)展空間巨大。同時(shí)，我國(guó)的畜牧業(yè)也表現(xiàn)持續(xù)發(fā)展，隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，膳食結(jié)構(gòu)的改善，肉、蛋、啤酒等副食產(chǎn)品的需求量不斷增加，以玉米和大豆(豆粕)為主體的飼料原料已不能滿足畜牧業(yè)發(fā)展的要求，市場(chǎng)飼料大麥的需求也在持續(xù)增加［8，11］。據(jù)專家分析，至少需要種植350萬(wàn)hm2的大麥才能保證我國(guó)對(duì)專用型啤酒和飼料大麥原料每年超過(guò)1000萬(wàn)t的巨大需求。目前我國(guó)啤酒大麥原料60%以上依靠進(jìn)口，2009年進(jìn)口量已猛增到173．8萬(wàn)t，超過(guò)全球啤酒大麥凈貿(mào)易量的二分之一，年耗費(fèi)外匯4億美元以上［12，13］。假如大麥這種需求與生產(chǎn)背向而馳的狀況持續(xù)發(fā)展，那么我國(guó)整個(gè)啤酒工業(yè)則將更加嚴(yán)重地依賴并受制于國(guó)外進(jìn)口。1．3造成大麥生產(chǎn)下滑的因素造成大麥生產(chǎn)總體下滑的因素很多，如市場(chǎng)和政策導(dǎo)向?qū)用娴挠绊懀瑴?zhǔn)入后進(jìn)口價(jià)格的沖擊，我國(guó)一家一戶小規(guī)模生產(chǎn)和收購(gòu)方式難以保證原料質(zhì)量要求以及金融危機(jī)對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的影響等［10］。然而目前國(guó)內(nèi)大麥無(wú)論是遺傳研究還是實(shí)際育種成果均不能為大麥生產(chǎn)發(fā)展提供有力的技術(shù)支撐，不能提供能與國(guó)外優(yōu)良大麥品種一爭(zhēng)高下的國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種，難以在推動(dòng)生產(chǎn)中擔(dān)當(dāng)科技引領(lǐng)的重任也是不容忽視的重要原因。
2大麥遺傳育種基礎(chǔ)研究狀況大麥作為一種集糧食、飼料和工業(yè)原料三位一體的重要禾本科作物，世界各國(guó)一向?qū)ζ浠A(chǔ)研究給以高度重視。大麥栽培、育種、抗病、抗逆遺傳、起源、區(qū)域分布等方面的研究已有悠久歷史。同時(shí)大麥作為一個(gè)完全自交的簡(jiǎn)單二倍體物種，還有染色體數(shù)目少且形態(tài)大、遺傳多樣性豐富、種質(zhì)資源收集全面和遺傳圖構(gòu)建完備等特點(diǎn)，是植物遺傳和生理研究的理想模式物種［1，14，15］。
2．1國(guó)際大麥研發(fā)趨勢(shì)2．1．1遺傳育種理論創(chuàng)新與遺傳資源發(fā)掘以大麥細(xì)胞遺傳學(xué)為核心，世界各國(guó)大麥研究工作者從生理性狀分析、染色體工程、連鎖群建立、資源調(diào)查、遠(yuǎn)緣親本雜種優(yōu)勢(shì)利用、花藥及小孢子培養(yǎng)等一系列研究出發(fā)，廣泛應(yīng)用化學(xué)和輻射誘變等方法，不斷為大麥遺傳改良研究增添新的技術(shù)手段，在一定程度上拓展了大麥改良的途徑和方法［16～18］。種質(zhì)資源創(chuàng)新及新型育種理論與體系的構(gòu)建是長(zhǎng)期以來(lái)全球大麥研究的重點(diǎn)。經(jīng)典遺傳圖和大量分子標(biāo)記遺傳圖譜的成功構(gòu)建，推動(dòng)了大麥單基因和復(fù)雜基因的遺傳定位研究和分子標(biāo)記輔助篩選的利用［1，19～21］。大麥種質(zhì)資源鑒定與評(píng)價(jià)及有益基因的發(fā)掘與利用一直備受重視。以日本生物資源所為主的一些研究者通過(guò)多年研究，從我國(guó)西藏野生大麥中鑒定到籽?；瘜W(xué)組成和相關(guān)酶活性特異的材料，為品質(zhì)改良提供了良好的遺傳資源［22］;Roy等［23］在318份來(lái)自于中東、北非、中亞及高加索地區(qū)的野生大麥材料中，篩選到302份斑枯病抗性材料，并利用群體關(guān)聯(lián)作圖(associationmapping，AM)分析技術(shù)在大麥七條染色體上找到23個(gè)斑枯病抗性基因位點(diǎn)，為解決目前商業(yè)大麥品種斑枯病易感問(wèn)題提供了更多的可用基因。美國(guó)學(xué)者通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)，培育出了一系列具有抗蟲(chóng)、抗病、耐逆、高β-葡聚酶活性的大麥品系，為大麥增產(chǎn)增收、品質(zhì)改良創(chuàng)造了新的種質(zhì)［24，25］。Murray等［25］通過(guò)在大麥中過(guò)量表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子HvGAMYB，提高了糊粉細(xì)胞中水解酶的含量，從而可以增加啤酒大麥麥芽得率。研究人員通過(guò)對(duì)啤酒大麥麥芽品質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)決定麥芽品質(zhì)高低的因素有20多種，并對(duì)包括總蛋白含量、籽粒飽滿度、糖化力、麥芽浸出率和多種淀粉酶和蛋白酶活力等開(kāi)展了廣泛研究，與19個(gè)麥芽品質(zhì)決定要素相關(guān)的至少168個(gè)QTL被定位［26］，為分子標(biāo)記輔助育種和多基因聚合育種奠定了基礎(chǔ)。此外，大麥還被用作生物反應(yīng)器，表達(dá)乳鐵傳遞蛋白及用于防治仔豬ETEC腹瀉的FaeG蛋白等［25］。2．1．2基因組研究目前，全球大麥研究已進(jìn)入基因組學(xué)時(shí)代［27］。過(guò)去十幾年間已建立完整大麥EST數(shù)據(jù)庫(kù)，可作為基因發(fā)掘和功能研究的重要基礎(chǔ)。美國(guó)、芬蘭、德國(guó)、日本和蘇格蘭的五大研究組及其他多國(guó)的大麥科學(xué)家從近百個(gè)包括不同組織器官、不同發(fā)育時(shí)期、受不同逆境處理的獨(dú)立cDNA文庫(kù)獲得了超過(guò)50萬(wàn)條EST數(shù)據(jù)，TimClose及他的同事們?cè)诂F(xiàn)有的EST序列中，發(fā)現(xiàn)了約22000個(gè)SNP，構(gòu)建了大麥基因組的SNP圖譜［28］，而stergaard研究組和Bak-Jensen研究組，用2D電泳分別分離了pI區(qū)間為4～7和6～11的103和37個(gè)活性蛋白［29～31］。包括生物信息學(xué)分析平臺(tái)、對(duì)公眾開(kāi)放的網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫(kù)、進(jìn)行基因表達(dá)譜分析的商品化大麥DNA芯片、用于基因功能分析和大麥轉(zhuǎn)基因研究的轉(zhuǎn)基因操作體系、能快速獲取并鑒定突變體的方法等技術(shù)和手段的發(fā)展，使大麥基因組學(xué)研究的技術(shù)平臺(tái)已逐漸形成，目前已經(jīng)獲得了近千份有精確表型變異描述的T-DNA插入突變體以及大量還沒(méi)有鑒定檢測(cè)的突變?nèi)后w［24］;通過(guò)圖位克隆的方法，已經(jīng)進(jìn)行了包括抗白粉病、銹病等真菌病害及多個(gè)大麥重要農(nóng)藝性狀控制基因的克隆研究［20，32～34］。
2．2我國(guó)大麥研究狀況我國(guó)大麥科學(xué)家從20世紀(jì)30年代就開(kāi)始了對(duì)大麥遺傳育種的研究，“七五”至“九五”期間，我國(guó)大麥遺傳育種研究在野生種質(zhì)資源調(diào)查、大麥中國(guó)起源中心的推定、大麥品種的引進(jìn)改良、重要農(nóng)藝性狀的遺傳分析、雜種優(yōu)勢(shì)的開(kāi)發(fā)利用、細(xì)胞工程育種方法的創(chuàng)建與應(yīng)用等方面做出了出色的工作，使同期我國(guó)大麥總體研究水平與國(guó)外先進(jìn)水平逐漸靠攏。由細(xì)胞工程育種獲得的大麥花培品種在大麥生產(chǎn)中成功推廣應(yīng)用，體現(xiàn)了以生物技術(shù)為基礎(chǔ)的新型育種方法的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用潛力［9］。但“十五”以來(lái)，我國(guó)大麥研究的地位和水平明顯下降，從事大麥研究的單位和人員急劇減少，而且大部分集中在大麥常規(guī)育種。由于缺乏遺傳育種研究上的源頭創(chuàng)新，盡管分布于我國(guó)幾個(gè)大麥主產(chǎn)區(qū)的大麥育種研究人員仍然在繼續(xù)育種實(shí)踐，但由于育種手段單一，種質(zhì)資源狹窄陳舊，各地近年來(lái)育成的大麥品種推廣范圍不大，優(yōu)勢(shì)特色不明顯，沒(méi)有真正能與國(guó)外優(yōu)良大麥品種很小比例。然而研究證明，作為一種藥食同源性植物，大麥不含膽固醇，脂肪含量低，含有可溶性纖維、抗氧化劑及各種維生素和礦物質(zhì)，食用大麥可降低血壓、血中總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平。隨著各種大麥保健食品的不斷推出，用于食用的大麥比例可能有所增加［4～6］。
由此可見(jiàn)，大麥產(chǎn)業(yè)具有廣闊的發(fā)展前景。加強(qiáng)大麥遺傳育種研究，培育產(chǎn)量高、性狀優(yōu)的品種是保證供需平衡、促進(jìn)大麥產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)。本文圍繞我國(guó)大麥的生產(chǎn)和育種技術(shù)研究現(xiàn)狀，一爭(zhēng)高下的有影響力的國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種，很難為國(guó)產(chǎn)大麥生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。我國(guó)飼料與啤酒工業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)飼用及啤用大麥的需求快速增加，但相應(yīng)的大麥品種研發(fā)落后，尤其是在啤用大麥品質(zhì)方面，直至20世紀(jì)末尚缺少相關(guān)研究，從而影響了啤用大麥的遺傳改良、優(yōu)質(zhì)栽培和加工生產(chǎn)，導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)啤用大麥品質(zhì)不佳、缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。鑒于此，自1999年起，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)農(nóng)學(xué)學(xué)科逐步加大對(duì)大麥基礎(chǔ)研究的支持，1999－2010年共資助大麥相關(guān)研究課題56項(xiàng)(其中重點(diǎn)1項(xiàng))，資助領(lǐng)域以遺傳育種(包括資源評(píng)價(jià)和創(chuàng)新)和作物生理及栽培為主，計(jì)34項(xiàng)，植物保護(hù)領(lǐng)域15項(xiàng)，其他領(lǐng)域7項(xiàng)。這些項(xiàng)目的實(shí)施與完成，顯著提升了我國(guó)大麥基礎(chǔ)研究水平，縮短了與發(fā)達(dá)國(guó)家的研究水平差距，促進(jìn)了大麥的遺傳改良和優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)?，F(xiàn)已鑒定與創(chuàng)制了一批株型、麥芽品質(zhì)和逆境脅迫耐性特異的種質(zhì)資源，獲得了矮桿、耐酸、耐鹽、耐旱、耐濕以及麥芽品質(zhì)性狀特異的珍貴種質(zhì)材料，明確了多個(gè)株型、產(chǎn)量、品質(zhì)及耐逆相關(guān)特異基因的位點(diǎn)和遺傳多樣性，促進(jìn)了我國(guó)大麥種植資源的發(fā)掘和利用。目前我國(guó)科學(xué)家在野生大麥資源收集和利用、大麥品質(zhì)性狀遺傳定位、大麥組培和遺傳轉(zhuǎn)化體系、大麥耐鹽代謝組學(xué)研究和大麥條紋花葉病毒抗病機(jī)理等方面取得了較好的研究進(jìn)展，并得到國(guó)際同行的高度認(rèn)可。2012年4月，我國(guó)成功舉辦了第11屆國(guó)際大麥遺傳學(xué)大會(huì)，進(jìn)一步推動(dòng)了各國(guó)大麥研究者之間的交流和合作，有利于進(jìn)一步提升我國(guó)大麥科學(xué)的研究水平和人才培養(yǎng)。
3加強(qiáng)大麥基礎(chǔ)研究的重要性和迫切性不斷增長(zhǎng)的啤酒和飼料工業(yè)對(duì)我國(guó)原料大麥的巨大需求是促進(jìn)我國(guó)大麥生產(chǎn)更快更好發(fā)展的良好機(jī)遇和嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。事實(shí)上我國(guó)也完全具備發(fā)展擴(kuò)大大麥生產(chǎn)的優(yōu)越條件。首先，作為世界大麥的主要起源地之一，我國(guó)幅員遼闊，生態(tài)條件迥異，大麥類型多樣，遺傳資源豐富，蘊(yùn)藏著各種特異基因資源可供育種選用。其次，大麥在我國(guó)大量種植古已有之，盡管我國(guó)現(xiàn)有耕地急劇減少，但大麥在南方地區(qū)歷來(lái)是與小麥復(fù)種，大量冬閑田可供大麥種植，與其他作物的種植不發(fā)生沖突。因此，發(fā)展大麥生產(chǎn)不但能有效解決我國(guó)啤酒、飼料原料的自主供應(yīng)，也是優(yōu)化作物種植結(jié)構(gòu)，提高對(duì)土地、光溫等自然資源利用率，實(shí)施生態(tài)農(nóng)業(yè)的有效舉措。但目前我國(guó)缺乏功能強(qiáng)大、技術(shù)先進(jìn)、高效率的創(chuàng)新研究平臺(tái)，既阻礙了對(duì)我國(guó)豐富大麥基因資源的開(kāi)掘利用，也限制了對(duì)大麥重要農(nóng)藝性狀的遺傳分析。由于不能提供在常規(guī)方法之外更高效的大麥育種新方法，因而難以解決長(zhǎng)期以來(lái)大麥育種中的實(shí)際難題，選育不出高產(chǎn)、抗逆、優(yōu)質(zhì)的大麥品種，無(wú)法推動(dòng)我國(guó)大麥生產(chǎn)的快速發(fā)展，這正是目前我國(guó)大麥科研水平低下，不能有效為大麥生產(chǎn)快速發(fā)展提供科技支撐和服務(wù)的主要原因。因此，加大對(duì)大麥科研的投入，通過(guò)大麥遺傳育種成果的引領(lǐng)作用，建立起生產(chǎn)和科研二者之間良性互動(dòng)，對(duì)于提高我國(guó)大麥科研水平、實(shí)現(xiàn)大麥生產(chǎn)健康發(fā)展意義重大。
4我國(guó)水稻功能基因組計(jì)劃結(jié)合水稻育種改良所取得的成果是基礎(chǔ)研究和育種應(yīng)用密切結(jié)合的典范［35］。大麥遺傳育種研究要學(xué)習(xí)借鑒水稻的成功經(jīng)驗(yàn)，充分利用大麥與水稻之間在遺傳上的高度同源性，針對(duì)大麥育種中的實(shí)際問(wèn)題，以基因組學(xué)為引導(dǎo)，以分子育種平臺(tái)建設(shè)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)在以下方面開(kāi)展研究:①基因組學(xué)引導(dǎo)下的分子育種平臺(tái)建設(shè)，包括:基因組規(guī)模的水稻/大麥同源基因的搜索及利用;禾本科主要作物間主要農(nóng)藝性狀的比較基因組學(xué)研究;大麥重要農(nóng)藝性狀相關(guān)基因的克隆和功能分析等。②新種質(zhì)/基因資源的開(kāi)掘利用，如中國(guó)特有野生大麥種質(zhì)資源的征集、鑒定與系統(tǒng)進(jìn)化研究;優(yōu)質(zhì)、抗逆大麥種質(zhì)資源的鑒定與相關(guān)基因的分離及功能研究;核心種質(zhì)資源的特異性狀等位基因座位多態(tài)性的比較分析等。③重要農(nóng)藝性狀的遺傳解析，包括:大麥品質(zhì)(重點(diǎn)為麥芽品質(zhì))的形成機(jī)理及其調(diào)控技術(shù)研究和大麥抗病(赤霉病、白粉病等)基因的遺傳定位和分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)等。④高效安全的現(xiàn)代育種體系建立，在理論創(chuàng)新上注重大麥綜合高效育種和多基因聚合育種的理論和技術(shù)研究，“超級(jí)”大麥的分子設(shè)計(jì)及其培育途徑研究，并開(kāi)發(fā)高通量、低成本的分子標(biāo)記輔助育種方法。
5澳大利亞、加拿大、美國(guó)、英國(guó)等一些國(guó)家聯(lián)合啟動(dòng)了大麥農(nóng)業(yè)合作研究計(jì)劃。英國(guó)、澳大利亞和以色列等國(guó)的學(xué)者利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)共同鑒定大量來(lái)自中東“肥沃月灣”(大麥主要起源中心之一)的地方種和野生種以發(fā)現(xiàn)抗非生物逆境(抗旱、耐鹽)和抗病的種質(zhì)并應(yīng)用于育種。鑒于目前我國(guó)大麥研究力量分散、基礎(chǔ)薄弱，加大項(xiàng)目投入力度、加強(qiáng)資源整合共享就顯得更為重要。建議從以下方面采取措施:5．1加大投入力度，建立合作網(wǎng)絡(luò)通過(guò)組織實(shí)施基礎(chǔ)與應(yīng)用密切結(jié)合的研究項(xiàng)目，整合研究力量，拓展研究領(lǐng)域，使得大麥遺傳改良基礎(chǔ)研究與遍布全國(guó)各地的大麥育種單位更緊密的結(jié)合，建立更廣闊的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。在國(guó)家863育種研究專項(xiàng)之外，若能再啟動(dòng)幾個(gè)重大研究課題，將有助于建立國(guó)內(nèi)合作網(wǎng)，在促進(jìn)遺傳研究與實(shí)際育種結(jié)合的基礎(chǔ)上，著力培育影響力大、推廣面廣、能與國(guó)外品種抗衡的國(guó)產(chǎn)優(yōu)良大麥新品種。5．2借鑒水稻基因組學(xué)研究平臺(tái)，推動(dòng)比較基因組學(xué)研究近年來(lái)，在國(guó)家的大力扶助下，通過(guò)國(guó)家973、國(guó)家自然科學(xué)基金、863等一系列項(xiàng)目的支持，國(guó)家水稻基因組研究聚集了國(guó)內(nèi)外植物科學(xué)研究的骨干力量，發(fā)展迅猛，卓有成效。借助水稻基因組研究的強(qiáng)大平臺(tái)、豐碩成果和成功經(jīng)驗(yàn)，利用大麥與水稻的高度同源性，通過(guò)比較基因組學(xué)研究，必定會(huì)帶動(dòng)我國(guó)大麥研究較快發(fā)展和水平的較大提高。大麥研究成果反過(guò)來(lái)又可以為水稻、小麥及其他禾谷類作物借鑒利用，從而推動(dòng)對(duì)禾本科作物共性的認(rèn)識(shí)和理解，進(jìn)一步提高我國(guó)作物科學(xué)的總體研究水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。5．3加強(qiáng)國(guó)際合作，充分利用海外智力資源目前在歐洲、北美、澳大利亞以及其他主要大麥科研機(jī)構(gòu)有為數(shù)不少的華裔科學(xué)家參與從基因組學(xué)到遺傳育種等不同大麥科研項(xiàng)目，在第10屆國(guó)際大麥遺傳會(huì)上，分別代表美國(guó)、德國(guó)、加拿大、澳大利亞、加拿大、以色列等幾乎所有大麥科研發(fā)達(dá)國(guó)家參加會(huì)議的就有十多位。這批活躍的海外學(xué)者，有著從事大麥研究的豐富經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)新思路，他們?cè)跒槿温殕挝粍?chuàng)立科研業(yè)績(jī)的同時(shí)，也都非常希望能為中國(guó)的大麥研究做出貢獻(xiàn)，這是我國(guó)大麥研究重要的資源和財(cái)富。建立專門的國(guó)際合作平臺(tái)或通道，最充分地發(fā)揮這批海外專家對(duì)我國(guó)大麥研究的指導(dǎo)和建設(shè)作用，無(wú)疑是提高我國(guó)大麥科技水平切實(shí)有效、意義深遠(yuǎn)的重要舉措。
作者：邊秀秀、李志蘭、任紅艷、王道杰、楊新泉單位：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)圖書(shū)館、浙江省自然科學(xué)基金委員會(huì)、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)生命科學(xué)部、河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院
保大麥6號(hào)創(chuàng)全國(guó)單產(chǎn)第一。2004年參加云南省區(qū)試，參試品種八個(gè)，在全省不同生態(tài)區(qū)設(shè)立八個(gè)參試點(diǎn)，試驗(yàn)地海拔1460～2480m，港啤一號(hào)作對(duì)照，試驗(yàn)結(jié)果保大麥6號(hào)平均產(chǎn)量389.48kg/667m2，比對(duì)照增產(chǎn)44．21%，居第一位，八個(gè)試點(diǎn)都比對(duì)照增產(chǎn)，在沾益、臨滄、麗江和昆明居第一位;2005年試驗(yàn)平均產(chǎn)量338.01kg/667m2，比對(duì)照增產(chǎn)26.39%，居第二位，綜合二年平均產(chǎn)量為377.56kg/667m2，比對(duì)照增產(chǎn)37.83%，居第一位;2005年在隆陽(yáng)區(qū)金雞鄉(xiāng)金雞一組舉辦保大麥6號(hào)豐產(chǎn)樣板9.02hm2，平均產(chǎn)量529.2kg/667m2，最高產(chǎn)量達(dá)562.96kg/667m2;2007年在騰沖縣固?hào)|鎮(zhèn)樂(lè)坪村示范4hm2，平均產(chǎn)量673.7kg/667m2，當(dāng)年5月1日保山市農(nóng)業(yè)局邀請(qǐng)有關(guān)專家在固?hào)|鎮(zhèn)樂(lè)坪村實(shí)打?qū)嵤?60.4m2，曬干揚(yáng)凈達(dá)產(chǎn)量717.4kg/667m2，據(jù)查新資料顯示，該品種創(chuàng)全國(guó)單產(chǎn)之最。
“云大麥2號(hào)”連創(chuàng)兩項(xiàng)全國(guó)第一“云大麥2號(hào)”是云南省農(nóng)科院麥類常規(guī)課題組和保山市農(nóng)科所麥類室共同選育的又一超高產(chǎn)啤飼大麥新品種，“云大麥2號(hào)”在保山市經(jīng)多年多點(diǎn)試驗(yàn)示范，豐產(chǎn)性好，該品種二棱，幼苗直立，分蘗力強(qiáng)，耐肥性好，株型緊湊，穗層整齊，生育期155d左右，株高60～80㎝，抗倒伏性極好;中抗條銹、白粉病，中感條紋病，抗旱性中等;“云大麥2號(hào)”宜在海拔1400～1700m高肥力種植，在大面積生產(chǎn)上以穗多奪高產(chǎn)，豐產(chǎn)豐收。2009年4月17日，經(jīng)云南省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站、云南省種子管理站等單位有關(guān)專家組成的省級(jí)專家組對(duì)保山市騰沖縣固?hào)|鎮(zhèn)羅坪村山寨三組、四組93戶連片種植的13.7hm2“云大麥2號(hào)”進(jìn)行了分類測(cè)產(chǎn)驗(yàn)收和實(shí)打驗(yàn)收，分類測(cè)產(chǎn)驗(yàn)收結(jié)果是，羅坪村種植的啤飼大麥新品種“云大麥2號(hào)”13.7hm2連片豐產(chǎn)樣板平均產(chǎn)量達(dá)629.6kg/667m2，并對(duì)兩塊田進(jìn)行實(shí)收，面積分別是427m2和800m2，鮮重分別為715kg和1310.6kg，扣除34%的水分及雜質(zhì)，折合干重產(chǎn)量分別為737.3kg/667m2和720.8kg/667m2，科技查新結(jié)果顯示，“云大麥2號(hào)”百畝連片豐產(chǎn)樣板平均單產(chǎn)和最高單產(chǎn)均為全國(guó)第一。
萬(wàn)畝啤飼大麥平均單產(chǎn)創(chuàng)全國(guó)第一保山屬云貴高原冬大麥區(qū)，系橫斷山南端的亞高山和中山地帶，市內(nèi)海拔從535m至3780.9m，由于地形地貌復(fù)雜，海拔高差懸殊較大，氣候垂直差異十分顯著，市內(nèi)氣候資源豐富，氣候類型多樣，立體氣候明顯，在啤飼大麥生長(zhǎng)發(fā)育期間，保山市的氣候表現(xiàn)出“暖冬氣候、濕涼氣候、立體氣候”等三種特殊氣候效應(yīng)，秋冬季節(jié)氣候相對(duì)干燥，光照充足，這些條件的共同作用，形成了保山啤飼大麥高產(chǎn)的自然氣候基礎(chǔ)。這樣的氣候資源為啤飼大麥奪高產(chǎn)提供了得天獨(dú)厚的自然條件，具體表現(xiàn)在同一品種在不同生態(tài)區(qū)連續(xù)多年出現(xiàn)高產(chǎn)或同一年際間的多個(gè)品種在同一生態(tài)區(qū)多處出現(xiàn)高產(chǎn)。騰沖是云南省啤飼大麥主產(chǎn)縣，近年每年種植啤飼大麥1.33萬(wàn)hm2左右，固?hào)|鎮(zhèn)又是騰沖啤飼大麥主產(chǎn)區(qū)，常年種植啤飼大麥面積0.2萬(wàn)余hm2。2011年，保山市農(nóng)科所選擇固?hào)|鎮(zhèn)實(shí)施啤飼大麥高產(chǎn)創(chuàng)建項(xiàng)目，采取市、縣、鎮(zhèn)、村聯(lián)辦的辦法，充分發(fā)揮科研團(tuán)隊(duì)的作用，分別實(shí)施百畝方、千畝片、萬(wàn)畝區(qū)各一個(gè)，主要種植云大麥2號(hào)和保大麥6號(hào)。經(jīng)對(duì)項(xiàng)目區(qū)61塊田8.03hm2測(cè)產(chǎn)，百畝方平均產(chǎn)量626.3kg/667m2，比非樣板區(qū)產(chǎn)量增92.1kg/667m2;千畝示范片平均產(chǎn)量578.7kg/667m2，比非樣板區(qū)增產(chǎn)量64.8kg/667m2;萬(wàn)畝示范區(qū)平均產(chǎn)量504.2kg/667m2，比非樣板區(qū)增產(chǎn)量51.9kg/667m2，以上“百、千、萬(wàn)”三項(xiàng)種植的啤飼大麥累計(jì)產(chǎn)量比非樣板區(qū)增收啤飼大麥56.05萬(wàn)kg，按市場(chǎng)價(jià)1.8元/kg計(jì)算，增加產(chǎn)值106.5萬(wàn)元，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。2011年5月4日，保山市農(nóng)科所麥類室和騰沖縣固?hào)|鎮(zhèn)農(nóng)科站共同舉辦的萬(wàn)畝啤飼大麥高產(chǎn)示范樣板，通過(guò)省、市、縣專家驗(yàn)收組實(shí)地測(cè)產(chǎn)驗(yàn)收，驗(yàn)收結(jié)果:萬(wàn)畝連片種植啤飼大麥平均產(chǎn)量504.2kg/667m2，創(chuàng)下我國(guó)連片種植啤飼大麥單產(chǎn)新高。據(jù)西南區(qū)域啤飼大麥育種專家、云南省農(nóng)科院研究員曾亞文介紹，連片種植萬(wàn)畝啤飼大麥平均500kg/667m2以上，不僅名列全省第一，在全國(guó)也屬罕見(jiàn)。
三點(diǎn)有益的啟示我們農(nóng)業(yè)科研和示范推廣工作能取得如此大的成績(jī)，五年能夠創(chuàng)造出四個(gè)全國(guó)第一，給我們?nèi)c(diǎn)有益的啟示:一是十一屆三中全會(huì)以來(lái)舉國(guó)上下有一個(gè)穩(wěn)定的政治環(huán)境、社會(huì)環(huán)境和科研環(huán)境，同時(shí)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們的科研工作都給以大力支持，這是搞好科研工作的前提條件。二是科研目標(biāo)要明確，任務(wù)要具體。1988年以來(lái)，我們這個(gè)科研團(tuán)隊(duì)在啤飼大麥新品種選育和示范推廣過(guò)程中，制定出了明確的育種目標(biāo)，劃定了具體的示范推廣區(qū)域，團(tuán)隊(duì)成員在新品種選育和示范推廣中都各人有各人的具體任務(wù)，在工作中又相互配合，把個(gè)人的工作積極性和團(tuán)隊(duì)力量發(fā)揮到最大化。三是科技隊(duì)伍長(zhǎng)期穩(wěn)定，科研工作持之以恒。
二十多年來(lái)，我們這個(gè)科研團(tuán)隊(duì)人員逐步增加，科研推廣網(wǎng)絡(luò)逐步建立健全，保山市的啤飼大麥科研推廣1988年從零起步，2011年發(fā)展到2.81萬(wàn)hm2，“十二五”末有望發(fā)展到3.33萬(wàn)hm2以上，科研推廣成果惠及全市廣大農(nóng)民。
作者：鄭家文、劉猛道、趙加濤、字尚永單位：云南省保山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所
本文作者：程春松1，2彭代銀1黃和平1郭友平1作者單位：1安徽中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院2中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所
基本檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用
現(xiàn)代生物檢測(cè)技術(shù)在藥用植物的基源鑒定研究、轉(zhuǎn)基因育種等各方面都有著廣泛的應(yīng)用，在菘藍(lán)的育種研究PCR及RT－PCR技術(shù)、SouthernBlot分析、RAPD技術(shù)在外源基因檢測(cè)、抗性基因的檢測(cè)中取得了良好的效果。
1PCR及RT－PCR技術(shù)：1985年，KaryMul－lis發(fā)明了PCR技術(shù)，引用到藥用植物育種研究中，可以通過(guò)分離植物基因來(lái)鑒定中藥中的目的基因以及DNA指紋圖譜研究。許鐵峰等［11］為了驗(yàn)證外源基因是否轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞內(nèi)，對(duì)抗生素抗性植株進(jìn)行了PCR檢測(cè)，對(duì)轉(zhuǎn)基因菘藍(lán)利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)外源半夏凝集素基因進(jìn)行RT－PCR分析，由于PCR只能證明在轉(zhuǎn)基因植株體內(nèi)存在外源目的基因片段，而不能完全確定外源目的基因片段已整合進(jìn)植物基因組，且PCR可能存在假陽(yáng)性結(jié)果，因此通常配合采用SouthernBlot分析驗(yàn)證。
2RAPD與擴(kuò)增片斷長(zhǎng)度多態(tài)性技術(shù)：1990年代提出RAPD技術(shù)，該技術(shù)現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于生物的品種鑒定、系譜分析及進(jìn)化關(guān)系的研究［16］。陳桂平等［12］選取同一個(gè)無(wú)性系植株及其親本進(jìn)行RAPD分析，得出結(jié)果無(wú)性系植株的遺傳背景一致性很好，但也發(fā)生了DNA水平的變異。這項(xiàng)工作為進(jìn)一步分離抗性基因和培育抗病品種打下基礎(chǔ)。相對(duì)于RAPD技術(shù)，AFLP技術(shù)與之相類似，它是一項(xiàng)新的分子標(biāo)記技術(shù)，能檢測(cè)10倍的軌跡，并且可以檢測(cè)任何DNA。
染色體研究技術(shù)的應(yīng)用
藥用植物染色體研究是分子生物學(xué)的基礎(chǔ)研究，主要是包括總DNA的提取、染色體制片技術(shù)、核型研究以及其結(jié)構(gòu)分析。
1菘藍(lán)總DNA的提?。汉怂針悠焚|(zhì)量將直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的成敗，所得的DNA應(yīng)達(dá)到滿足試驗(yàn)要求的量和純度。陳桂平等［12］運(yùn)用的菘藍(lán)總DNA提取方法是采用改良的十二烷基磺酸鈉微量提取法提取DNA。丁如賢等［10］采用改良十六烷基三甲基溴化胺法提取總DNA。CTAB是陽(yáng)離子去污劑，可以很好地去除多糖，因此對(duì)于植物DNA的提取具有較高的廣譜性，而SDS是陰離子去污劑，對(duì)多糖含量高的植物樣品效果比較差。
2染色體制片技術(shù)：菘藍(lán)染色體很小，因此，在測(cè)量長(zhǎng)臂和短臂時(shí)，難以確定長(zhǎng)、短臂的分界線，只有制作染色體分散、染色體分開(kāi)，而著絲粒未分開(kāi)的染色體標(biāo)本，并把染色體相片盡量放大，才能較準(zhǔn)確地確定著絲點(diǎn)的位置，使數(shù)據(jù)可靠［17］。楊飛等［18］在大麥、玉米染色體研究中多采用去壁低滲火焰干燥壓片法，該方法簡(jiǎn)單易行，適合植物染色體制片。
3核型研究：核型是指染色體組在有絲分裂中期的表型，是染色體數(shù)目、大小、形態(tài)特征的總和。核型研究就是在對(duì)染色體進(jìn)行測(cè)量計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行分組、排隊(duì)、配對(duì)，并進(jìn)行形態(tài)分析的過(guò)程。楊飛等的報(bào)道［18］表明：菘藍(lán)的核型公式為2n＝2x＝14＝10m（2SAT）＋4sm，菘藍(lán)核型的對(duì)稱等級(jí)為2A，是一種比較對(duì)稱的核型。鹿萍［17］報(bào)道二倍體染色體數(shù)為14條，核型公式為2n＝2x＝14＝14m，四倍體染色體數(shù)為28條，核型公式為4n＝4x＝28＝28m。以上研究基本確定了菘藍(lán)染色體的數(shù)目、大小及形態(tài)特征。
4染色體分析：隨著分子細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，熒光原位雜交技術(shù)被廣泛應(yīng)用于染色體識(shí)別和分析［19］。45SrDNA和5SrDNA是編碼核糖體rRNA的基因，參與構(gòu)建核糖體，已被作為十字花科核型進(jìn)化分析及比較基因組學(xué)研究的重要細(xì)胞學(xué)標(biāo)記［20］。楊飛等［18］為了深入研究菘藍(lán)的分子細(xì)胞學(xué)特征，以45SrDNA、5SrDNA和端粒序列為探針，對(duì)菘藍(lán)有絲分裂中期染色體進(jìn)行熒光原位雜交實(shí)驗(yàn)，建立菘藍(lán)熒光染色體核型。為菘藍(lán)分子細(xì)胞遺傳圖譜的構(gòu)建提供了必要依據(jù)。
組織培養(yǎng)技術(shù)
組織培養(yǎng)技術(shù)是藥用植物育種過(guò)程中一項(xiàng)基本技術(shù)?？徒B英等［21］以菘藍(lán)幼葉為外植體，對(duì)其誘導(dǎo)培養(yǎng)過(guò)程中細(xì)胞啟動(dòng)、脫分化、組織分化和器官（芽和根）發(fā)生，進(jìn)行了石蠟切片觀察和分析。李連華等［22］以菘藍(lán)愈傷組織為試驗(yàn)材料，分析比較了不同培養(yǎng)基對(duì)菘藍(lán)愈傷組織增殖和分化的影響。此外張勝珍等［23］用纖維素酶和離析酶的混合酶液提取菘藍(lán)無(wú)菌苗幼葉原生質(zhì)體，他們探索了菘藍(lán)原生質(zhì)體分離和純化的條件，為菘藍(lán)的細(xì)胞工程育種做出了有效的探索。
