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分子标记技术:从“经验育种”到“精确育种”

来源:中国农业大学
摘要:玉米我国最重要的禾谷类作物之一。根据国家有关部门的统计,改革开放以来,在水稻、小麦和玉米三大禾谷类作物中,玉米是唯一播种面积呈逐年上升的禾谷类作物。2008年我国玉米面积已经达到4。我国玉米产量的增加很大程度上依赖于玉米育种水平的不断提高,新品种的贡献率达到35%左右。...

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玉米我国最重要的禾谷类作物之一。根据国家有关部门的统计,改革开放以来,在水稻、小麦和玉米三大禾谷类作物中,玉米是唯一播种面积呈逐年上升的禾谷类作物。2008年我国玉米面积已经达到4.4亿亩。我国玉米产量的增加很大程度上依赖于玉米育种水平的不断提高,新品种的贡献率达到35%左右。尽管传统育种技术在作物遗传改良方面取得了显著成就,但由于其选择效率较低、周期较长,已不能满足当前玉米生产对优良品种的需求。近20年来,随着植物分子生物学技术的发展和应用,对作物遗传育种产生了极其深远的影响。生物技术与常规育种技术的有机结合正孕育作物遗传育种的第三次技术突破。作物常规育种手段与分子标记辅助选择和转基因技术的有机结合形成了新的学科——农作物分子育种学,并成为作物遗传育种学新的生长点。利用分子标记开展重要农艺性状和产量性状的定位是分子育种的重要基础研究,而分子标记的开发则是分子育种基础的基础。20世纪80年代是分子标记技术开发的发展期,分子标记仅仅能用于简单性状的改良,很少有针对复杂数量性状的分子辅助育种的实践。  

依托于中国农业大学的国家玉米改良中心作为国内玉米分子育种的优势单位,在国家“863”和“973”项目的支持下,在利用分子标记定位重要农艺性状的基因和QTL方面取得了一系列重要进展。利用玉米强优势组合的分离群体,分别定位了控制玉米产量、行粒数、行数和百粒重的主效QTL,可以解释35.3%、37.4%、61.5%和39.7%的遗传变异。以高油玉米自交系为材料,采用SSR标记定位了若干个与玉米子粒油份、淀粉和蛋白质含量的QTL,特别是在玉米第一染色体和第六染色体发现了2个遗传效应较高主效QTL。中国农业大学与吉林省农科院合作,利用高抗丝黑穗病自交系吉1037与感病黄早四杂交和回交群体进行玉米丝黑穗病抗病基因的精细定位研究与作图。将抗病基因定位在第二染色体(bin2.09)和第五(bin5.03)染色体区段,发展SNP、CAPS、STS共6个标记,找到较紧密连锁的标记,遗传距离小于7.7cM,利用发展的分子标记辅助选择,在回交BC3后代中获得了高抗丝黑穗病的材料69份。  

国家玉米改良中心分子标记技术与应用研究方向紧紧围绕着目前玉米生产和育种对农业高技术的重大需求,建立分子标记和常规育种方法相结合的实用、经济、高效育种技术体系,重点解决玉米抗病、耐逆、优质和养分高效育种材料匮乏、技术创新能力较低的问题。有利于推动传统的“经验育种”向高效的“精确育种”转变,提升玉米育种效率和技术水平,有利于促进分子育种技术的推广应用,从源头上提高了我国玉米育种的创新能力和整体技术水平。
作者: 2009-9-1
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