《抗旱小麦育种的研究进展与技术》

  • 来源专题:转基因生物新品种培育
  • 编译者: 丁倩
  • 发布时间:2016-06-28
  • 气候变化带来的经常性干旱是限制小麦全球生产的主要因素。世界各地都在努力培育弹性品种以缓解干旱的不利影响。然而,研究进展受到阻碍,因为抗旱性是一个复杂的性状,由许多基因控制,其完整的表达受环境影响。此外,小麦的基因组结构复杂且庞大。因此,抗旱小麦育种需要整合植物科学中的多个学科的各种知识系统和方法。为创建一个有条理的概述,本文综述了旱地小麦改良的进展、知识的进步、补充方法和对作物抗旱育种的远景。表型、生物化学和基因组辅助的选择方法被看作是用于开拓遗传变异的前沿研究。表型和基因组技术的进展都是绕开目前表型和基因组选择及基因转移的瓶颈。本文还概述了这些技术与其它组学技术的进一步融合前景。

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  • 《农业资源中心在冬小麦抗旱品种鉴选指标和方法研究方面获进展》

    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2024-10-28
    •     冬小麦是重要的粮食作物之一。然而,气候变化导致世界范围冬小麦主产区变得更加干旱。抗旱作物品种的选育是应对干旱对作物生产影响的重要措施。提升作物抗旱性需要维持作物在有限供水下的生存和繁殖能力,更需要提升其收获籽粒产量的能力。针对大量遗传育种材料和品种,获取不同供水条件下的籽粒产量周期长、投入大,并受到年际生长环境变化影响。找到简单、准确、快速预测作物品种抗旱性的方法,能够提高作物抗旱品种选育的效率。     中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心张喜英团队在2016年至2021年的5个冬小麦生育期,在中国科学院栾城农业生态系统试验站对10个冬小麦品种在严重缺水、中度缺水和正常供水3个供水水平下进行田间试验,并进行3个生长期的苗期温室控制试验,比较品种抗旱性鉴定结果。     研究显示,在田间生长条件下,品种的抗旱节水特征受年型影响。通过单一指数或基于单个季节结果筛选的抗旱性存在差异。研究基于7个指标进行主成分分析和分级聚类分析,将10个品种分为4种干旱响应类型。籽粒产量水平田间生长条件下的抗旱性分类,与温室苗期生长条件下生物量抗旱分类高度一致。冬小麦品种在不同供水条件下的苗期生物量,可用于预测田间种植条件下的最终品种产量表现和水分利用特征。精确控制的温室盆栽试验可以放大不同小麦品种的用水特性以进行评估。气孔调控能力强的品种具有较高的抗旱性和生物量产量。在田间生长条件下,冠层温度较低、根系生长较深、根/冠比高、水分胁迫下气孔导度维持能力强,与作物品种抗旱性呈正相关关系。上述成果为不同生长条件下抗旱冬小麦品种的鉴选提供了参考方法和指标。     相关研究成果以Water use characteristics and drought tolerant ability of different winter wheat cultivars assessed under whole growth circle and at seedling stage为题,在线发表在Agricultural Water Management上。研究工作得到国家重点研发计划和河北省相关项目的支持。
  • 《新的基因组组装方法将推动小麦育种进程》

    • 来源专题:农业科技前沿与政策咨询快报
    • 编译者:李楠
    • 发布时间:2017-11-28
    • 小麦(Triticum aestivum L.)是世界上种植率最高的谷物,无论在新兴经济体还是在正在增长的经济体中,小麦生产都至关重要。因此小麦的基因组学研究对于养活全球日益增长的人口至关重要,同时,对保护作物免受常见的流行性疾病、适应极端气候变化也具有重要意义。 小麦的基因组数量巨大且成分复杂,长期以来对科学家来说都是一个谜。为了让小麦复杂的基因组实现多样化,以提高这一关键粮食作物的质量并增加其产量,在英国生物技术与生物科学研究理事会的(BBSRC)资助下,英国厄勒姆研究所(the Earlham Institute,EI)牵头完成了对面包小麦基因组的完整分析。近期,EI基于之前的研究进展,开发了一种新的基因组装方法——“w2rap”工具 ,该工具将进一步推动小麦基因组学领域进入多参考序列时代。2017年1月14日,在圣地亚哥(San Diego)召开的植物和动物基因组学(PAG)大会上,EI科学家汇报了利用该工具对5个小麦品种进行基因组组装的研究成果。 W2rap是一个生物信息学管道,可以解密复杂的基因组,并产生强大的程序集指导精确育种。这种基因组装配方法基于EI的研究所平台(Institute's Platforms)和管道组(Pipelines Group)的工作,使用量身定制的数据生成。这一工具不仅能够组装小麦品种序列的数据,而且可以利用新一代测序技术有效、稳定地生产小麦基因组,从而推进小麦泛基因组学研究进程。 新技术将被纳入育种计划,使育种者能够以更快的速度、更低廉的成本生产更好的品种。例如,育种专家利用w2rap工具能够窥探到种质内部前所未有的细节和坚固构造,并应用高质量的公共小麦参考信息进行交叉分析。此外,新的方法能够从单一参考序列转变为多基因组,从而有效利用世界小麦基因组资源,从根本上提高小麦育种和作物改良的潜力。 与此同时,BBSRC向EI资助200万英镑,与约翰英纳斯中心(John Innes Centre,JIC)、国家农业生物学研究所(NIAB)进行合作,由马特·克拉克(Matt Clark)博士领导,旨在探究14种不同小麦栽培品种的遗传组成,这些品种对于全球农业发展十分重要。该项目还将利用w2rap方法对另外8个小麦品系进行进一步测序和组装,建立小麦遗传资源,用于作物育种、保存和研究。这些在小麦基因组的装配和分析方面取得的技术进步,克服了复杂性的障碍,使科学家能够以全新的方式研究小麦遗传学。 拜耳作物科学公司(Bayer Crop Sciences)参与该团队的研究工作,对于具有重要商业意义的小麦品种进行试点项目测序,这种合作研究工作使商业获得前所未有的基因组分析能力。拜耳作物科学基因组小组负责人(Head of the Genomics group at Bayer Crop Science)弗雷德·范·埃克斯(Fred Van Ex)表示:“全世界有超过20亿人以小麦为主食,为了满足不断增长的世界人口的需求,拜耳致力于开发高产小麦,且需要承受不断增加的环境压力,提供高质量的终端产品。增加的小麦基因组序列将加速基因鉴定,这些基因决定了小麦产量及小麦对生物和非生物压力的抗性。因此,我们非常高兴能够与EI合作,因为w2rap管道产生的小麦基因组序列将使我们能够开发用于育种和分离基因的标记,以支持研发满足农民和社会需要的小麦改良品种。” (编译 李楠)