农作物遗传育种学
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农作物遗传育种学范文第1篇
关键词：农作物；太空育种；进展；实践研究
中图分类号：S335.2+9 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2012）10-0037-03
农作物空间诱变育种（或称航天诱变育种、太空育种）是指利用太空运载工具如飞船、返回式卫星和高空气球等将农作物种子带到200～400 km太空环境，利用太空特殊环境（空间宇宙射线、高能粒子、微重力、高真空和弱磁场等因素）诱变农作物种子产生变异后再返回到地面的选育新种质、新材料、新品种的作物育种技术。中国是世界上唯一将航天技术用于育种的国家。通过太空中多种因子的共同作用，可使种子基因实现地面上难以实现的有益变异，从而缩短地面育种周期，提高育种效率。试验表明：该技术具有变异幅度大、有利变异增多、能使作物生育期缩短、抗病能力增强和作物产量提高等特点，是一种很好的育种方法。
1 发展历程
1.1 准备阶段（1987～1995）
1987年8月5日，随着我国第9颗返回式科学实验卫星的成功发射，一批农作物种子、菌种和昆虫等地球生物被送上了遥远的天空，开启了我国农作物种子首次太空之旅。当时，搭载作物种子的目的并非计划育种，只是想观察空间环境对植物遗传性是否产生影响。结果，科学家在实验中发现，上过天的种子中发生了一些意外的遗传变异，因此人们开始考虑利用这种方式进行农作物育种。
此后，在1987年9月9日、1988年8月5日、1990年10月5日、1992年8月9日及1992年10月6日，我国又连续发射了5颗返回式卫星，除了搭载植物种子、菌种、藻类、昆虫、鱼、动物细胞外，还搭载了部分测试仪器，我国航天育种研究工作全面展开。
1991年随着“航天效益工程”的提出，航天育种被列为该工程的重要项目。1994年，有关部门组织一批专家对已搭载品种地面培育情况进行了一次历时3个月的全国范围的调研。经过农业专家、生物专家、航天专家近10个月的评审，航天育种的前景令与会专家充满信心。为进一步推动航天育种事业的发展，1995年，农业部和中国航天等有关部门就进一步加强我国航天育种工作进行了多次专门会谈，并组织召开了多次研讨会。农业、航天和原子能方面的专家一致建议，应将航天育种工程列入国家重大科技工程计划，按照系统工程的办法组织实施。
1.2 立项阶段（1996～2005）
1996年1月16日，第一次全国航天育种技术交流研讨会召开。王淦昌院士联合7位著名专家学者联名给中央写信，建议把航天育种工程列入国家计划，发射一颗农业卫星，为我国农业发展服务。6月，农业部联合中国航天总公司向原国家计委报送了《利用返回式卫星开展农作物航天育种工程项目建议书》。
2000年2月17日，原国家计委批复了航天育种工程项目建议书。10月，农业部和中国航天科技集团公司向原国家计委报送了《航天育种工程项目可行性研究报告》。10月12日，《航天育种工程项目可行性研究报告》通过了国家有关部委的评估。
2003年4月22日，国务院批准了《关于审批航天育种工程项目可行性报告的请示》。同年5月，国家发展和改革委员会、财政部、国防科工委共同下达了“印发《关于审批航天育种工程项目可行性研究报告的请示》通知”。项目建设内容包括育种卫星的研制、发射、回收，地面育种试验，机理研究与模拟试验等部分，总投资2.85亿元。
1.3 发展阶段（2005年至今）
2005年2月5日，农业部和中国航天科技集团公司联合将《航天育种系统工程研制总要求》报送国防科工委。4月19日，国防科工委在北京召开了航天育种卫星工程第一次大总体协调会，明确了“航天育种系统工程研制总要求”的各项内容。7月26日，国防科工委正式批准了《航天育种系统工程研制总要求》，航天育种工程开始实施。
2006年2月15日，国防科工委审查通过育种卫星有效载荷状态。3月14日，农业部、国防科工委联合了《育种卫星装载材料征集指南》。4月26日，农业部组织召开了育种卫星装载材料评审会。6月9日，国防科工委在北京召开了航天育种卫星工程第二次大总体协调会。7月，育种卫星和运载火箭完成全部工厂研制工作，卫星待命进场发射，同期卫星装载种子完成筛选和初步分析工作。9月9日，我国第一颗以空间诱变育种为主要任务的返回式科学试验卫星——实践八号在酒泉卫星发射中心成功发射。9月24日，在轨运行15天后，实践八号育种卫星在四川遂宁回收场成功返回。9月26日，国防科工委将返回的农作物种子正式交付农业部，航天育种进入实质性研究阶段。卫星返回后，经对航天飞行后的种子材料进行必要检测，农业部即按不同的生态区域，组织全国各有关育种科研单位全面展开地面育种研究工作。
实践八号育种卫星共装载包括水稻等在内的九大类作物共计2 020份，总重量208.816 kg，涉及152个物种，包括水稻382份，麦类3种363份，玉米226份，棉麻4种118份，油料5种264份，蔬菜31种201份，林果花卉36种100份，微生物菌种16种116份，小杂粮等52种250份。参与地面育种的科研单位有中国农业科学院所属12个研究所、中国科学院2个研究所、中国农业大学等12所高校以及17个省、市、自治区的农业科研院所。地面育种的研究内容包括，严格按照统一的育种试验规范全面开展地面试验研究，从中筛选具有重要育种利用价值的新材料，培育新品种，进行推广和普及；结合空间环境探测及地面模拟空间环境因素试验，开展空间环境因素与生物体相互作用的效应研究，力求回答航天环境诱发生物变异的机理等基本科学问题，促进航天育种事业的健康持续发展，更好地服务于农业生产。
2 航天育种成就
经太空育种和多年地面种植筛选，截至目前，通过航天搭载已培育出了50多个具有稳产、高产性能的粮食、蔬菜、瓜果、花卉等农作物新品种（系）。其中包括水稻、小麦、番茄、青椒和芝麻在内的30多个新品种或新组合已通过国家或省级审定，并已进入市场推广；几十个后续品系已进入区域试验或品种审定阶段。农业专家表示，传统的农业育种一般需要8～10年时间，而航天育种有可能将时间缩短一半。目前，在资源有限的条件下，品种选育是提高农作物产量的重要出路，航天技术是解决这一问题的有效途径。
例如，福建通过航天育种培育的3个水稻品种，6.7 hm2面积上单产达到12 000 kg/hm2。其“中II优航1号”是全国首个6.7 hm2面积上单产达到13 500 kg/hm2的超级稻，至今仍保持再生稻头季、再生季和全国6.7 hm2面积单产3项世界记录，推广面积达到13.3×104 hm2。它将优质、超高产合于一体，在福建省晚杂优区试中，产量比对照品种汕优63平均增产9.61%，达极显著水平，单产和日产均居参试组合首位，创“六五”攻关以来该省所有参加省区试品种、组合产量最高纪录。经农业部稻米及制品质量监督检验测试中心检测，该品种的精米率、整精米率、粒长、碱消值、直链淀粉含量、蛋白质含量六项指标达优质米一级标准。2005年通过国家审定，现正加速示范推广。
华航1号水稻新品种穗大粒多、结实率高，可增产10%，单产达7 500 kg/hm2以上，已推广20×104 hm2以上。利用空间诱变技术培育的部分水稻和小麦新材料已分别进入常规育种及杂交稻育种计划，并为全国多家育种单位所引进和利用，对促进稻麦育种起到了重要作用。
经空间诱变技术育出的青椒单果重在250 g以上，单产7.5 ×104 kg/hm2左右，维生素C含量增加20%。江西广昌县利用航天育种培植出了特大粒白莲种卫星3号，每粒莲子2.4 g以上，比常规品种可增产60%，目前成了江西广昌的品牌和脱贫致富产业。利用空间育种，我国科学家还培育出了特大粒的红小豆、特长的油菜、含铁量增加69%的巨穗谷子，紫色、红色、茶色、绿色的水稻，早熟高产的红薯和高产大葱等。专家认为，以上成果均是利用其他育种手段难以获得的罕见种质突变体。
太空5号是我国利用航天技术育成并审定的第一个优质、高产小麦新品种（河南省农科院小麦所育成），两年省区试产量平均较对照增产3.81%，属制作优质饼干、糕点类型品种，2002年9月通过河南省品种审定。经农业部产品质量监督检验测试中心（郑州）分析，粗蛋白质含量10.6%，湿面筋22%，吸水率54.2%，形成时间1.7 min，稳定时间1.8 min，达到国标优质弱筋小麦标准。
我国专家还充分发挥航天诱变种质创新的优势，获得了大量特异性十分突出的稻麦新种质、新材料，如优质抗倒型水稻新种质“航1号”和“航81号”，优质大穗型水稻恢复系“航恢6号”、“航恢7号”、“航恢8号”，优质极早熟小麦新种质“早优8581”等。目前，这些新种质已广泛应用于稻麦常规育种和杂种优势育种。与此同时，航天育种关键技术创新研究也取得重要进展。从粒子生物学、物理场生物学和重力生物学等不同角度研究了航天环境各因素的诱变特异性，开创了地面模拟航天环境诱变作物遗传改良的新途径，为全面探索航天诱变育种机理和建立航天育种技术新体系迈出了坚实的一步。3 问题与建议
目前我国作物航天育种的研究应用总体上还处在初级阶段，在作物空间环境响应或诱变机理、提高突变预见性和选择效率等基础研究方面明显滞后于应用研究。为了适应航天技术发展的需要，必须加强理论方法学及其相关基础研究，明确航天诱变育种作用的机理，特别是要深入探讨空间诱变的分子生物学机理，寻找与空间诱变育种有关的主要环境条件，弄清空间诱变重要性状的遗传规律，为作物航天诱变育种应用奠定理论基础。建议在国家“863”、“973”和自然科学基金等计划中设立重大项目或重点项目，促进航天育种技术研究水平的不断提高。
近年来，我国作物航天育种技术取得了许多进展，但研究的深度和广度与其它育种方法相比还有不少差距。总体而言，目前我国航天诱变育种仅限于植物种子和微生物等材料的搭载，搭载材料的研究工作多数还停留在大田突变体的直接筛选上，而缺乏对于不同作物、品种或组织等对空间条件的敏感性差异的比较研究；我国航天诱变技术在不同作物之间发展还不平衡，在水稻、小麦、番茄、青椒等作物上应用较为成功，但在玉米、大豆、油菜等作物上尚待深入研究应用。将细胞工程技术、分子育种技术等与航天诱变技术有效结合以大幅度提高育种选择效率方面还十分薄弱。作物航天育种的理论、方法和高效育种技术体系有待进一步建立和完善。参 考 文 献：
[1]刘录祥，王 晶，赵林姝，等.作物空间诱变效应及其地面模拟研究进展[J].核农学报，2004，18（4）：247-251.
[2]刘录祥，王 晶，赵林姝，等.零磁空间诱变小麦的生物效应研究[J].核农学报，2002，16（1）：2-7.
农作物遗传育种学范文第2篇
关键词：DNA指纹数据库；农作物；种质资源；分子标记
中图分类号：S325 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2014）04-0131-05
农作物种质资源是保障农业生产稳定的基础，也是人类未来生存和发展的先决条件，其在农业科学和生命科学研究领域中占有极为重要的地位[1]。目前，由于分子生物学特别是转基因技术在育种方面的应用，使种质资源展现了亲本利用的集中化和核心化趋势，出现了大量在形态上相似而只存在个别性状或基因差异的品种，传统形态学方法已无法进行准确的品种鉴定和纯度分析，加大了种质资源收集、整理、鉴定及品种选育的难度[2]。另一方面，目前国内种子市场存在部分以劣充优、以假乱真的现象，严重影响了优良品种的增产效益，给育种者和农业经济造成了巨大的损失[3]。因此，寻找一种安全有效、方便快捷、精确稳定的技术以鉴定种质资源的真实性和纯度显得尤为重要。近年来，我国政府高度重视作物种质资源信息系统的研究，在连续6个五年计划中，国家科技攻关项目均设立了专题研究，并取得重要进展。
1 DNA指纹数据库起源
随着现代分子生物学技术和电泳技术的迅猛发展，一种新的分子标记技术――电泳指纹图谱技术在农作物种质资源的亲缘关系鉴定、品种审定和杂优类群划分等方面发挥了很大的作用[4]。电泳指纹图谱技术分为蛋白质指纹图谱和DNA指纹图谱，较之前者，后者不受环境、生物发育时期、组织器官及基因表达等影响，遗传稳定、多态性高，且不影响目标性状的表现，因此更具优势，目前已被广泛用于农作物种质资源的鉴定[3]。DNA指纹图谱多态性丰富且具有高度的个体特异性和环境稳定性，它提供的是可见的条码式谱带图谱，可通过计算机进行系统管理，而由此构建的数据库就被称为DNA指纹数据库。2005年，国际植物品种权保护组织（UPOV）拟定的BMT测试指南草案中规定，将微卫星（Microsatellite），亦称简单序列重复（Simple Sequence Repeats， SSR）和单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphisms， SNP）等分子标记技术确定为构建DNA指纹数据库的标记方法。
2 我国农作物种质资源DNA指纹数据库的构建
建立DNA指纹数据库一般需要如下几个关键性因素：标记方法和标记来源，严格规范的检测平台，核心样品的选定，核心引物的选定，数据的整合和数据库的评估[5，6]。目前国内DNA指纹数据库的标记方法和来源一般是参照国际上的通用标准――SSR标记方法，个别的采用非主流方法和标准[7～9]。检测平台则因各个科研单位人员、技术和资金等因素的限制而有所不同，一般为变性聚丙烯酰胺凝胶电泳，个别资金充裕的单位采用毛细管电泳[5]。核心样品的选用因各地的研究方向不同而各有侧重[10，11]。核心引物的选用比较多样化，由于核心引物的选择不同，导致各个数据库在整合方面出现了一定的难度，这可能成为今后工作的重点之一。近年，我国已在小麦、玉米、水稻、大豆、花生、棉花等多个物种开展DNA指纹数据库的构建，并取得了重要进展。
2.1 小麦DNA指纹数据库构建
由于小麦基因组巨大，目前国际上该方面的研究主要停留在通过分子标记的方法对小麦的物理图谱进行测定，其大范围的物理图谱测定工作已基本完成[12]。我国在该方面的研究也进展迅速。1999～2000年，高睦枪等利用53对SSR标记对北方冬麦区及黄淮冬麦区观察谱中选出的48个新品种（系）进行了遗传差异研究，发现利用5个多态性高的SSR标记可以将48个小麦新品种（系）鉴定开[7]。2006年，中国农业科学院作物科学研究所联合国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）、国际干旱地区农业研究中心（ICARDA）和法国Agropolis研究所， 建立了包括134个SSR引物、 2 457个普通小麦基因型的指纹数据库[13]。2007年，王立新等采用15个SSR标记和20个AFLP-SCAR标记分析了来自我国不同麦区的455个小麦品种，证明用两种分子标记建立小麦DNA指纹可以更加全面地反应品种的遗传多样性，建立了构建DNA指纹的方法模式[8]。2013年，李莉等以山东省41份小麦种质资源为材料，使用46对SSR引物，构建了DNA指纹数据库[14]。
2.2 玉米DNA指纹数据库构建
国际上对玉米DNA指纹数据库的研究已取得了重要进展，其物理图谱已经覆盖了93.5%的玉米基因组[15]。而我国的玉米DNA指纹数据库的平台业已基本完成。2006年，北京市农林科学院玉米研究中心联合国内十多家科研单位开展了中国玉米品种DNA指纹库构建的研究工作，为了保证玉米品种DNA指纹库构建的标准化，从建库标记、检测平台、试剂、样品、评估程序、数据整合、模式库、扩展库和随机盲测9个方面进行了全面的规范，从而为科研单位合作开展大规模的DNA指纹库构建研究奠定基础[5]。2007年，王凤格等用玉米的10对核心引物对1 360份玉米品种进行建库工作，其中杂交种1 250份，包括本单位自育品种17 份、征集已知品种330份、国家区试及省区试品种855份、植物品种权保护品种48份[6]。2009年，郭长奎等通过4对核心引物对新疆8个主要玉米杂交种及其亲本的ISSR分析， 初步构建了新疆玉米DNA特异性指纹图谱，并建立了数字化特异性指纹数据库[9]。玉米DNA指纹数据库的构建是一个复杂的系统工程，为了保证数据库的标准化，需要建立起一套原则和规范。2010年，北京市农林科学院玉米研究中心经过3 年的开发研究，初步构建了我国玉米DNA指纹数据库管理系统（http：//），该系统具有数据管理、数据浏览和数据分析3 部分功能，通过将品种的基本信息、形态数据和图片、DNA指纹数据和指纹图谱等各种信息汇总起来，建立强大的联合查询系统[16]。
2.3 水稻DNA指纹数据库构建
目前国际上比较流行的是基于BAC文库方法对水稻物理图谱进行研究，并在各个文库间进行比对[17]。由于我国拥有比较丰富的水稻种质资源，目前正处于对各种种质资源进行调查和整理的阶段。2009年，陈英华等从500对SSR引物中筛选出10对核心引物， 用于构建东北地区近两年区域试验水稻品种的DNA 指纹图谱，并在100对多态性位点上检测到300个等位基因[10]。2009年，三明市农业科学研究所的马红勃等以福建省三明市农科所选育、福建六三种业有限责任公司经营的24 份杂交稻品种和18份杂交稻亲本为材料， 依据中国水稻研究所推荐的12个SSR标记， 建立DNA指纹图谱[11]。2009年，中国水稻研究所的程本义等，利用前期研究建立的一套水稻品种DNA指纹检测技术体系，对2002～2006年浙江省主要的98个水稻品种以及2007～2008年155个浙江省区试水稻品种（181个次，含26个续试品种）进行了DNA指纹检测，构建了279个次水稻品种×12个微卫星标记的DNA指纹图谱数据库[18]。2010年，贵州大学马琳等，从145 对SSR引物中筛选出21对引物，对24份贵州地方水稻品种“禾”品种进行遗传多样性分析， 初步建立其DNA指纹图谱，并通过聚类分析将所有材料分为5 类， 聚类结果表明品种间的亲缘关系与地理来源关系不大[19]。
2.4 大豆和花生DNA指纹数据库构建
大豆DNA指纹数据库的构建在国际上一直都是热点，近年来出现了同时应用多种分子标记手段（SSR、RFLP、AFLP和STS）以完成其遗传连锁群测定的现象[20]。国内许多研究人员也通过不同分子标记手段在该方面取得一定进展。2001年，田清震等利用Mse Ⅰ和EcoR Ⅰ酶切筛选适宜大豆AFLP指纹分析的引物组合，并利用17对引物组合建立了我国 92份代表性野生大豆和栽培大豆的AFLP指纹图谱[21]。2003年，关荣霞等以遗75-14、中黄14、中品662 和中品661共4个品种为试验材料， 利用不同连锁群上的SSR引物随机选择个体进行分析， 以确定分析品种纯度所需的引物数， 为大豆品种资源保存及品种指纹图谱建立提供理论依据[22]。2007年，王玉民等对大豆属Glycine亚属19份多年生野生大豆、Soja亚属2份野生大豆和2份栽培大豆进行了ISSR分析，构建了栽培大豆和野生大豆的比较指纹图谱[23]。
花生属于豆科类作物，但其遗传多样性相对较低，这一特征在一定程度上限制了该物种的育种工作。Holbrook于1993年建立了一个包含831个美国花生地方品种组成的核心种质资源库[24]。而国内的研究现阶段还处于花生SSR分子标记的开发阶段，在DNA指纹图谱的构建上有一定的应用。目前已经有800多个花生基因组SSR分子标记。2006年，仲恺农业工程学院的刘冠明等利用20个南方花生品种为材料，从64对SSR引物中筛选出4对构建DNA指纹图谱[25]。2007年，周桂元等选用110对SSR引物对21个花生变异株系进行SSR多态性分析，有5对引物在变异株系与对照品种之间表现出多态性[26]。2008年，姜慧芳等以中国花生种质资源数据库中记录的6 390份花生资源为材料，以其基本数据、特征数据和评价数据为信息，采用分层分组聚类以及随机取样与必选资源相结合的方法，构建了由298份资源组成的花生小核心种质，为进一步的DNA指纹数据库的构建奠定了基础[27]。
2.5 棉花DNA指纹数据库构建
国外对棉花DNA指纹图谱的研究也取得一定的突破，部分染色体指纹图谱构建已基本完成[22]。国内研究人员以前的工作主要停留在初级阶段，利用SSR引物对棉花栽培品种的亲本进行多态性分析，以筛选并通过标记区分各个品种或鉴定其纯度。2003年，刘勤红等筛选了217 对异源四倍体棉花的SSR 引物， 获得了十几个足以区分鲁棉研15 号父母本及其F1的标记位点， 为鲁棉研15号杂交种的纯度鉴定提供了一个准确、稳定和快捷、实用的方法[28]。随着研究的深入，研究人员逐渐开始构建DNA指纹数据库。2005年，秦利等从10对引物中随机挑选出3对引物对当前新疆主栽品种进行指纹图谱构建和杂交种纯度鉴定，3个标记可分别将3个杂交种与它们的亲本加以区分[29]。2009年，中国农业科学院棉花研究所以18份陆地棉和3份海岛棉品种为材料， 从78对棉花SSR引物中筛选出55 对具有多态性的引物， 并确定了33对棉种鉴定用的备选核心引物，构建了棉花品种DNA 指纹图谱[30]。2010年，中国农业科学院棉花研究所利用25对核心引物对中棉所48及其亲本进行多态性检测，构建了中棉所48 的数字指纹图谱[31]。
3 讨论
DNA指纹图谱技术不仅在种质品种鉴定、种子质量和保护专利权上发挥着重要作用，它也被应用到品种的亲缘关系划分、农作物育种和农作物遗传作图等方面[32，33]。但是，由于我国农作物DNA指纹图谱的研究才刚刚起步，国内各个研究机构水平不一，农作物的DNA指纹数据库构建所采用的技术、标准和软件等各不相同，同一农作物存在着若干个不同的DNA指纹数据库，且大多数数据库间存在不能兼容的现状[28～31]。这些情况的存在不仅不利于各个数据库之间的数据交换，造成资源浪费，更为重要的是它使农作物DNA指纹数据库间没有了统一标准，造成单个数据库容量不足、覆盖率不足、分辨率不足和不稳定等缺点，阻碍农作物DNA指纹数据库的构建和发展，影响研究人员对农作物分子育种工作的深入研究。目前国内仅有少数农作物形成统一标准，如中国水稻研究所国家水稻数据中心（http：//）公布的水稻分子标记的信息和技术标准、我国玉米DNA 指纹数据库管理系统（http：//），而大多数研究仍是采取国际上的权威数据库。在数据库整合过程中，指纹图谱识别软件设计与开发滞后也是阻碍农作物DNA指纹数据库快速发展的重要原因之一，造成农作物DNA指纹数据库构建的半自动化，影响其构建速度和效率。由于我国农作物种质资源的独特性，同时也是为了保护我国丰富的种质和基因资源，构建自己的农作物DNA指纹数据库已迫在眉睫。因此，构建农作物DNA指纹数据库的基本平台、统一技术标准、加快相关软件开发已成为我国近期在该方面工作研究的重点，对于实现农作物DNA指纹数据库的标准化、自动化和数字化有着重要意义。
参 考 文 献：
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农作物遗传育种学范文第3篇
【关键词】转基因育种；方法；安全性
所谓农业转基因育种就是根据育种目标，从供体生物中分离并提取出控制某种性状的基因(目的基因)，经DNA重组与整合或直接运载进入受体作物的基因组，获得稳定表达的转基因株，再进入田间试验，培育成农业生产上能应用的转基因新品种，并实现大面积推广。转基因育种相对于传统的杂交育种、诱变育种和多倍体技术育种来说，不仅缩短了育种周期，而且能准确地选择任何一个目的基因(植物、动物乃至人类)，从而打破了遗传物质分类上门、纲、目、科属的界限，实现了基因的转移，大大拓宽了作物遗传改良可资利用的基因来源。应用转基因技术获得的高产、优质、抗逆的转基因作物新品种为实现农业可持续发展开辟了崭新的途径。
中国植物转基因核心技术取得突破，目前已初步建立了棉花、水稻、油菜、玉米、大豆、花生、杨树等主要农作物和林草、花卉、果树的高效、安全转基因技术体系，大大缩短了中国与世界先进水平的差距。
1.农业转基因品种利用现状
在中国，转基因品种得到大面积推广应用的作物首推棉花。据统计，在2006年，中国有680万小型农户种植了350万公顷的抗虫棉，占到全国棉花种植总面积的66%。到2007年，中国已经有710万农民种植了转基因棉花，不仅获得可观的经济增收，更减少了40万吨的农药排放。
从经济效益来看，根据通常的方法计算，种植转基因抗虫棉每亩比对照可平均增产7.5千克皮棉，按10元/千克计，每亩可增收75元；每亩减少农药投入50元、减少人工投入计工费30元，也就是说，推广转基因抗虫棉，每亩可增收节支155元。
除了在棉花种植中应用生物技术外，中国的安委会还在2006年建议批准了抗环斑病毒的转基因番木瓜，中国正在考虑批准转基因水稻的种植，而且有望在颁发了生物安全证书、并获得品种审定、种子生产经营许可证后，转基因水稻的种植将通过审批。
转基因水稻，是根据某种特殊需要在水稻中引入特殊基因。现在申请商业化生产的是几种抗虫的转基因水稻。其中一种Bt转基因水稻，是在水稻中引入一种特殊基因后，产生一种蛋白，这种蛋白会让食用了这种水稻的常见害虫浑身溃烂并死亡。正是这样特殊的抗虫功能，可以使水稻田的农药使用量大大减少。
转基因抗虫性水稻可减少80％的农药使用量，从而大大减少农药尤其是剧毒农药对人和土地及环境的伤害。此外，转基因抗虫性水稻的亩产量也比常规水稻高约6％。如果我国推广种植抗虫转基因水稻，不仅能大大减少农药使用量，一年还能为农民增收200亿。如果转基因水稻能够商业化生产，意义不会亚于袁隆平的杂交水稻。目前国内还在研究一种抗旱的转基因水稻，如果能够研制成功，将是“革命性”的。
油菜是重要的油料作物，对油菜的改良是育种家们长期努力的目标。据报道，1998年全球转基因油菜种植面积为24960hm2占全球油菜种植面积的9％，1999年增至29120hm2，占全球油菜总面积的11％，2000年全球转基因作物面积为43680hm2，占全球作物种植面积的16％。多年来，许多育种工作者试图采用传统的育种手段来获得油菜良种，但进展十分缓慢。随着基因工程技术的发展，人们愈来愈倾向于通过基因工程的手段改良油菜的产量、品质及抗逆性。2003年，我国首个转基因油菜产业化项目通过了由中国农科院、浙江省农科院等6家科研院所的科学家组成的专家组论证。
1996年春，美国伊利诺伊西部许多农场主种植了一种大豆新品种，这种大豆是移植了矮牵牛的一种基因。这个新大豆品种可以抵抗杀草剂――草甘膦（毒滴混剂）。草甘膦会把普通大豆植株与杂草一起杀死。以后，随着国际上农业转基因技术的迅速发展，全球转基因大豆的种植面积迅猛发展。2001年，全球转基因大豆的种植面积达到3300万公顷，占大豆种植面积的46%。
2.转基因育种的主要手段和方法
在植物基因工程研究中，关键步骤之一是通过特定的方法将外源基因导入受体植物细胞内，使之发生定向的、永久性的遗传变异，即所谓的植物遗传转化。为了方便有效地将外源基因导入植物体内，人们不断地探索、发展新的植物遗传转化方法。目前应用到农业转基因中的遗传转化方法主要有农杆菌介导转化法和外源基因直接导入法。
2.1农杆菌介导转化法
农杆菌在侵染植物伤口时，可将其携带质粒上的一段DNA(T-DNA)整合到植物基因组上，并在植物体内表达。因此，农杆菌作为一种天然载体系统被广泛应用到植物基因转化中，成为植物基因转化的首选方法。农杆菌介导的转基因方法具有以下优点：不需要专门仪器；宿主范围广，包括大多数双子叶植物和少数单子叶植物；插入外源基因的片段较大，可达50Kb以上；转化率明显高于其它直接转化方法；外源基因整合到植物基因组上的拷贝数较少，多为单拷贝；整合的外源基因变异小，后代的分离规律也遵循孟德尔遗传规律。缺点是仍受宿主范围和菌株特异性等因素的限制。
2.2外源基因直接导入法
在油菜的遗传转化中，有越来越多的研究倾向于采用外源基因直接转化法，因其不受宿主范围的限制，也不需使用特定的载体。在早期的油菜遗传转化研究中取得成功的方法有3种：电激法、PEG法和显微注射法。近年来发展起来的还有基因枪法、激光微束穿刺法、真空渗入遗传转化法和花粉介导法等。
2.2.1电激法
电激法最初是从哺乳动物细胞转化中发展起来的一门新技术，后来用于植物细胞的遗传转化。国外最早报道是1985年美国的Michael等将其用于植物转基因上。Chapel和Gimelius利用电激法将B一葡萄糖醛酸酶基因(gus)导入甘蓝型油菜的叶肉原生质体中，建立了瞬时表达系统。Guerche等(1987)利用此法将含卡那霉素抗性基因nptH导入甘蓝型油菜中。自此，电激穿孔法先后在烟草、玉米、水稻、马铃薯、番茄、大豆、小麦等作物原生质体上获得成功。
2.2.2显微注射法
显微注射法是使用专门的仪器将外源基因直接注入到生物的生殖细胞中，而获得转基因再生植株的一种方法。显微注射法多年前在动物中就已获得成功，由此促进了它在植物细胞中的应用。Neuhaus等以甘蓝型油菜的花粉胚为受体，利用显微注射法将nptll基因的外源DNA注入细胞中。但这一方法需以精细的显微操作技术和细胞低密度培养为基础，并且必须建立固定植物细胞或原生质体的技术。
2.2.3基因枪法
基因枪法是借用火药爆炸、高压气体或高压放电为动力，用微粒对植物进行轰击而将其上的外源基因带入到植物细胞内，此法可以不受基因型和轰击靶组织的限制。目前基因枪法在油菜的遗传转化中已有成功的报道。Fukuoka等(1998)利用基因枪法转化甘蓝型油菜小孢子并获得可育的转化植株。国内方面，侯丙凯利用此法将从苏云金芽孢杆菌中克隆得到野生型杀虫晶体蛋白基因导入油菜叶绿体中获得4株转基因植株。但基因枪方法的缺点是转化效率低，一般在0．1％-1％范围内，增加了选择的难度，且费用昂贵。
2.2.4真空渗入遗传转化法
真空渗入遗传转化法是一种简便、快速、且无需经过组织培养阶段即可获得大量转化植株的基因转化方法。在油菜的遗传转化方面，目前国内已有成功的报道。
2.2.5激光微束穿刺法
激光微束穿刺法是利用聚焦到微米级的激光微束对组织进行穿刺，引起细胞膜的可逆性穿孔，从而导入外源DNA的一种基因直接转化技术。早在1987年，Weber等就利用微束激光将荧光素标记的外源 DNA导入叶绿体中。这一技术操作简便，转化频率高，定位准确，对细胞损伤小以及外植体适用性广泛等优点。利用激光微束穿刺法导入植物的外源基因还有一些报告基因、筛选标记基因和抗病基因，侯丙凯首次报道利用激光微束穿刺法将杀虫蛋白基因导入油菜，并获得抗虫转基因植株的研究结果。
2.2.6PEG法
PEG融合法操作简单，处理量大，融合频率高，而且不影响再生，基本上已克服了再生植株是嵌合体情况的发生，而且不需要昂贵的仪器设备。其缺点是仍需进行原生质体培养、处理时问长、不易掌握、常形成多元原生质体融合体。有报道指出，将PEG法与电击法等其他导入基因的方法相结合，能够提高转化率。
2.2.7花粉介导法
花粉介导法是利用生殖细胞――花粉作为载体，结合超声波处理介导外源基因对植物进行转化。花粉介导法避免了其它转化方法所要求的组织培养技术，转化方法简单、易操作、转化率高、且费用低，具有很强的实用性。
3.转基因食品的安全性问题
首先是毒性问题。一些研究学者认为，对于基因的人工提炼和添加，可能在达到某些人们想达到的效果的同时，也增加和积聚了食物中原有的微量毒素。
其次是过敏反应问题。对于一种食物过敏的人有时还会对一种以前他们不过敏的食物产生过敏，比如：科学家将玉米的某一段基因加入到核桃、小麦和贝类动物的基因中，蛋白质也随基因加了进去，那么，以前吃玉米过敏的人就可能对这些核桃、小麦和贝类食品过敏。
第三是营养问题。科学家们认为外来基因会以一种人们目前还不甚了解的方式破坏食物中的营养成分。
第四是对抗生素的抵抗作用。当科学家把一个外来基因加入到植物或细菌中去，这个基因会与别的基因连接在一起。人们在服用了这种改良食物后，食物会在人体内将抗药性基因传给致病的细菌，使人体产生抗药性。
第五是对环境的威胁。在许多基因改良品种中包含有从杆菌中提取出来的细菌基因，这种基因会产生一种对昆虫和害虫有毒的蛋白质。在一次实验室研究中，一种蝴蝶的幼虫在吃了含杆菌基因的马利筋属植物的花粉之后，产生了死亡或不正常发育的现象，这引起了生态学家们的另一种担心，那些不在改良范围之内的其它物种有可能成为改良物种的受害者。一些反对人士担心：转基因水稻如果被大面积种植，一些基因可能通过与其野生亲缘种间发生逃逸，即发生基因污染。转基因水稻商业化还将带来以下风险：生态平衡的破坏，一类害虫压下去了，其他的害虫就起来了；害虫对转基因抗虫作物可能发生抗性进化；转基因水稻危害非靶标生物，比如转基因稻的花粉、稻谷、稻草或根系分泌物也可能对稻田生态系统中的昆虫、鸟类、野生动物、根系微生物等产生影响，产生不可控制的后果。
最后，生物学家们担心为了培养一些更具优良特性，比如说具有更强的抗病虫害能力和抗旱能力等，而对农作物进行的改良，其特性很可能会通过花粉等媒介传播给野生物种。
最重要的问题是，人长期食用会有不良后果吗？在这一点上，也没有十分保险的答案。在食用转基因产品上，反对者和赞成者各有各的理由。有人认为转基因水稻所产出的大米安全性高于常规大米，转基因大米接受过严格的实验检测，对人体没有危害，因为大大减少了农药的施用，安全性还要高于常规的大米，常规的大米没有接受过严格的科学实验。抗虫转基因水稻产生的特殊抗虫蛋白只对昆虫有作用，在人畜身上没有“靶点”，也就是人食用后应该没有问题。
4.农业转基因育种的展望
现在大家知道，所有生物的DNA上都写有遗传基因，它们是建构和维持生命的化学信息。通过修改基因，科学家们就能够改变一个有机体的部分或全部特征。不过，到目前为止，这种技术仍然处于起步阶段，并且没有一种含有从其它动植物上种植基因的食物，实现了大规模的经济培植。同时许多人坚持认为，这种技术培育出来的食物是“不自然的”。
世界上第一种基因移植作物是一种含有抗生素药类抗体的烟草，1983年得以培植出来。又过了十年，第一种市场化的基因食物才在美国出现，它就是可以延迟成熟的番茄作物。一直到1996年，由这种番茄食品制造的番茄饼，才得以允许在超市出售。转基因技术终于走出实验室和试验田，进入像玉米、大豆和棉花作物的日常耕作。日前，农业生物技术应用国际服务组织的报告显示，经过10多年的推广，转基因作物发展迅速，2007年，全世界种植转基因作物的国家已达23个，全球55%的人口或多或少正在食用转基因食品。到2007年，中国已经有710万农民种植了转基因棉花，不仅获得可观的经济增收，更减少了40万吨的农药排放。
据介绍，第一代转基因作物遗传背景比较简单，转移一个基因，比如抗旱、抗虫的基因就能起到作用。下一步发展目标是加入质量性的基因，比如金色稻、金米，含有更多的维生素A，能够解决人体维生素A缺乏情况。含有高降钙素转基因的油菜可以防治老年骨质疏松，含人乳铁蛋白基因的稻米能防止腹泻。
目前，美国的科学家们已经开始大面积种植转基因水稻，这种水稻里面的转基因主要含人乳铁蛋白、溶菌酶和人血清白蛋白，能够提高人体的免疫力，尤其是能起到防止腹泻的效果。
农作物遗传育种学范文第4篇
这里召开全国种业科企合作促进与经验交流会，今天。研究和布置深入推进种业产学研结合的重点工作，对加快推动种业科技创新大突破，带动民族种业竞争力大提升，促进农业生产大发展，具有重要意义和现实紧迫性。借此机会，讲三点意见。
一、推进现代种业发展是确保国家粮食平安的战略任务
农业生产的源头和粮食安全的关键。粮食连续七年增产，种子是农业生产殊的不可替代的最基本的生产资料。种业发展功不可没。继续坚持农业发展好势头，确保粮食等主要农产品有效供给，种业肩负重任。改革开放以来，尤其是种子法》实施以来，通过完善配套法规规章，加大科研、生产投入，深化种子管理体制改革，种业发展效果显著。一是品种选育水平明显提升。培育超级稻、紧凑型玉米、优质小麦、转基因抗虫棉、双低油菜等一大批主要农作物新品种、新组合，使我国农作物良种覆盖率提高到95%以上，促进粮食亩产提高到330公斤左右，相比“十五”时期，平均单产提高了约25公斤。二是良种供应能力明显提升。商品种子供应率由九十年代中期的30%提高到现在60%其中杂交玉米和杂交水稻的商品供种率达到100%并全部实现了种子精选、包装和标牌销售。同时，种子质量明显提高，因种子质量发生案件明显减少，两杂”种子合格率达到95%以上。三是种子企业竞争力明显提升。育繁推一体化企业发展到近100家，前50强种业企业经营额由30亿元增加到目前的100多亿元，市场占有率由10%提高到30%以上。
国种业进入一个新的历史发展时期。实现《国家粮食平安中长期规划纲要》中提出的粮食自给率稳定在95%以上，当前。2010年粮食综合生产能力稳定在1万亿斤以上，2020年达到10800亿斤以上”目标，任务重、要求高、难度大。稳定发展粮食生产，依靠扩大面积增产的潜力有限，主要途径是依靠科技进步提高单产，而提高单产最重要、最有效的途径之一是加快良种培育和推广应用。另一方面，从市场竞争看，外资进入我国种业市场速度加快，给我国民族种业发展带来严峻挑战。自上世纪90年代初期，排名世界前几位的跨国种业公司陆续进入我国种子市场，并呈现出投资重点由园艺作物向粮食作物拓展、投资环节由生产经营向科研育种延伸、投资形式由合资向并购发展、投资布局由乡村向主产区推进的发展势头。外资进入我国种业，对丰富我国的品种资源、提升国内育种水平、满足多样化消费需求起到促进作用，但以其目前的发展势头以及国内种子企业的实力分析，外资的过度介入，将会对民族种业的市场份额发生较大的挤压，并会从源头上对种子市场定价权发生重大影响。
面对加快发展民族种业的紧迫任务，面对保证国家粮食平安和建设现代农业对种业发展的新要求。国种业还存在很多问题。一是民族种业企业竞争力不强。国种业进入市场尚属初级阶段，企业小散弱，科技创新能力弱，大多数企业甚至没有科研开发实力，缺乏发展壮大的核心竞争要素。二是育种科技创新能力不强。国农作物遗传育种总体上与发达国家相比还有差异，突出表示在种质资源维护与利用能力缺乏、育种遗传基础狭窄，理论研究比较单薄、新技术新方法的研究滞后，品种选育与生产相脱节，品种适应性、抗逆性弱，特异性差，市场竞争能力不强。三是供种保证能力不强。种子生产经营已经完全市场化，加上近年来异常气候多发频发，供种平安受到市场和自然双重风险影响，同时，现有市场监管手段与检测条件落后，影响打击制售假劣种子等违法行为的力度，保证良种有效供应的难度加大。
加快现代种业发展是促进农业临时稳定发展、保证国家粮食平安的根本所在提升现代农业水平、应对国际竞争的战略选择。要以建设种业大国和强国为目标，必需充分认识到国是世界上最大的农业国家和用种量最大的国家。切实把发展种业作为建设现代农业的战略举措，把提高种子企业核心竞争力作为做大做强种业的关键支撑，把推进产学研结合、育繁推一体化作为整合种业资源的重要切入点，加快体制机制创新、完善法律法规、加大政策扶持、强化市场监管，加快构建以产业为导向、企业为主体、基地为依托、产学研结合、育繁推一体化的现代种业体系，全面提升我国种业发展水平。
二、明确现代种业科技创新的方向和重点
保证我国种业安全、粮食平安迫切需要种业科技大突破。必需切实把种业科技创新摆在更加突出的位置，科技进步是培育优良品种、确保种业快速发展的核心力量和决定因素。以提升我国种业科技创新能力和创新效率、强化种业产业核心竞争力为目标，以培育具有重大应用价值和自主知识产权的新品种为重点，推动育种科技资源高效配置，加速科教单位育种效果向企业转移，培育一批具有自主创新能力和国际影响力的种业企业集团，确保我国农作物良种覆盖率坚持在96%以上，保证主要农作物供种平安，保证国家粮食平安和主要农产品供给。为此，要统一认识、统筹规划，合力做好以下几方面工作。
推进资料创制、品种研发、良种繁殖、示范推广等一体化，一是探索建立中国特色的种业科技体系。以完善利益分配机制为核心。构建以产业为主导、企业为主体，产学研结合，育繁推一体，风险共担，收益共享，分工明确的现代种业科技创新体系。通过优化育种科技结构，逐步建立以科研单位为主体的育种基础理论、共性技术和高技术研究体系，以企业为主体的商业化育种研究与应用体系，积极探索产学研结合的新模式，推进育繁推一体化种子企业和优势科教单位进行实质性联合，加快形成“民族种业航母”
扩大育种规模，二是着力提升种业企业科技创新能力。支持具备条件的育繁推一体化企业聚集品种创制资源。提升种业科技创新能力，鼓励和推进种业企业建立自己的科研育种体系。扶持育繁推一体化种子企业育繁种的条件能力建设，建设一批规模化、规范化、机械化、智能化的育种基地，全面提升种业企业育种创新的基础设施水平。争取和落实种业企业自主创新投入财政、税收、金融、平安等优惠政策，引导守业风险投资基金加大对种业企业自主创新的支持。
加大农作物种质资源搜集、维护、鉴定、权属登记和育种资料创制力度，三是大力加强种业基础性研究。加强种业基础性和公益性研究的继续、稳定投入。深化育种理论方法、生物技术、品种检测技术、种子生产加工和检验技术、规范等基础性研究，加强前沿性技术研究，开展强优势杂交育种与分子育种技术研究，强化惯例作物品种和无性繁殖资料的选育，为种业应用研究提供科技支撑。
加速公共财政支持形成的新技术新品种向企业转移转化。以基层农技推广体系改革与建设示范县、高产创建示范片、园艺作物规范园、现代农业示范区建设等为依托，四是加快新品种的推广应用和产业化。引导科研单位建立技术转移中心。强化技术集成配套，加快推进新品种试验示范和推广应用，实行良种良法配套，提高良种覆盖率。加大农民科技培训力度，提高农民科技文化素质和科学种田水平。加强生物技术品种和重大成果的集成与示范，规范有序地推进产业化。
新建一批种业领域重点实验室、工程中心、工程实验室、农作物品种改良中心等科研基地和品种创制中心，五是加强科技条件和人才队伍建设。加大种子工程等投入力度。改善科研设施和装备条件，发挥“支撑、引领、聚集、扩散”功能，提高育种创新水平。以提高科技创新能力和效果转化应用能力为核心，围绕生物育种、病虫害防控、节本增效栽培技术等领域，打造创新团队，突出培养种业领域科研领军人才、推广骨干人才、经营管理人才和农村实用人才。积极吸引海外高层次科技人才参与种业科技创新活动。
规范国际合作交流。实施农业知识产权战略，六是加强知识产权维护。提升种业领域知识产权的发明、运用、维护和管理能力。建立种业知识产权信息平台，加强种业知识产权信息分析、预警，完善知识产权转化运用机制。强化农业知识产权审查测试和行政执法的技术研发。进一步深化和扩大国际种业科技交流与合作，鼓励国内种业科技人员参与国际合作研究。支持国内优势种子企业实施技术和产品“走出去”战略，鼓励企业着眼于前沿领域，积极引进国际先进育种技术和种质资源，实现消化吸收再创新。
三、着力推进种业产学研深度结合
提高种子企业竞争力、维护我国种业安全的现实举措，加快产学研结合是现阶段推进种业科技创新、发展壮大现代种业的有效途径。国际现代种业发展的胜利经验。2006年全国科技大会明确提出以建立企业为主体、市场为导向、产学研结合的技术创新体系为突破口，努力建设创新型国家。有关部门的大力推进下，种业企业和科研教学单位的共同努力下，国种业产学研结合工作取得了积极进展和明显成效。近年来，部以实施转基因重大专项、建设现代农业产业技术体系等为依托，建立了以生产需求为导向的科研立项和评价机制，跨部门跨学科跨领域联合攻关的组织机制，上中下游紧密衔接、产学研用深度融合的项目实施机制，促进农业科技与生产的紧密结合中发挥了积极的推动作用。各地也积极探索实践，摸索出了一批好做法，积累了珍贵的经验。比方，中国农科院与创世纪公司等8家棉种企业建立了三系抗虫棉产学研联盟，北京市种子站建立种业产学研对接平台，奥瑞金公司与北大等单位创建联合实验室，天津科润津丰设立科企合作效果转化基地等做法，密切了科教单位与企业的联系，延伸和拓展了技术创新链，疏通了效果转化和运用渠道，发生了很好的效果。种业产学研合作形式还有很多，此就不一一列举了
结合方式已开始从零散、小型、短期项目式合作，随着产学研实践的不时深入。向系统、规模、战略联盟发展的方式转变。但从总体上看，国种业产学研结合仍然不够紧密，企业主体作用和大学科研单位生力军作用有待于进一步发挥，合作的形式还比较松散，组织模式、实体性技术支撑平台和合作效率有待提升和强化，促进合作的政策法治环境有待完善。要继续解放思想，坚持改革创新，着力强化产学研结合的推进措施。
（一）创新种业产学研结合的组织模式。以转基因重大专项、行业科研专项等项目为依托。强化理论方法研究、转基因等高新技术研究，推进转基因等新型生物技术育种和惯例育种之间的衔接，推进新品种的创制与应用。种业科技链条衔接上，以品种为导向，推进种质资源开发、育种资料创制、优良品种培育、种子生产加工、良种良法配套、品种示范推广和技术服务一体化，逐步形成“分工明确、布局合理、协作紧密、运转高效”新型种业产学研合作格局。强化种业企业在杂交水稻、杂交玉米等商业化育种领域的技术创新主体地位，支持企业牵头、联合科研单位和推广部门共同承担项目。
（二）构建种业产学研结合平台。一是引导企业与科研教学单位共建实验室、工程技术研究中心、高新技术经济实体等。加速种业的资源融合，创建育种创新效果转化与科技服务平台。三是充分发挥种业行业协会、中介机构等组织的作用，培育一批具备资质的评价、、鉴定机构，为产学研结合提供咨询服务，构建面向种业行业与全社会的信息网络平台。
（三）培育大型种业龙头企业。充分发挥市场在资源配置中的基础性作用。扶持育繁推一体化企业做大做强。引导企业加快兼并重组和整合，扩大企业规模，提升企业实力，提高产业集中度。东北、黄淮海、长江中下游、华南和西南等区域，选择不同性质、不同层级的种业企业，根据不同作物特点，积极发展“专、精、特、新”种子企业，推动种子产业结构优化。根据生产需求进行品种设计，开展高效育种技术、种质资源评价与创新、重大品种选育、良种繁育与示范推广，推出大品种，造就大企业。
农作物遗传育种学范文第5篇
分子标记分类及其特点
根据对DNA多态性检测手段的不同，分子标记技术分为4大类:（1）以Southern杂交为基础的分子标记，RFLP标记结果稳定可靠、重复性好，适合于连锁图谱的构建。（2）基于PCR的DNA标记技术，具有简便、快速和高效的优点，如RAPD、ISSR、SSR、STS。（3）结合PCR与限制性酶切技术的DNA标记，如AFLP、CAPS。（4）以单核苷酸多态性的DNA标记技术，如SNP。分子标记的优点：不受季节和环境限制；数量多，遍及整个基因组且分布均匀；遗传多态性高；与不良性状没有必然连锁，不影响目标性状的表达；共显性遗传，信息完整；能在早代进行选择，加速育种进程；稳定性、重现性好；信息量大，分析效率高；检测手段简单快捷，易于实现自动化；有些分子标记之间可以进行转换，从而使分子标记应用起来更方便。分子标记技术依靠提供准确、稳定可靠的DNA水平的遗传标记，极大地促进了作物遗传与育种研究的深入发展。
应用
1分子标记在大麦遗传多样性的研究和应用越来越广泛。1997年Russell等[2]利用RFLP、ALFP、SSR、RAPD4种分子标记分析了18个栽培大麦的遗传多样性，结果显示4种标记在每个材料中都能得到特有的指纹。Struss等[3]利用SSR标记研究了163份大麦材料的遗传多样性，地理分布较近的材料聚类在一起。杨振华等[4]利用32对SSR引物将35份啤酒大麦按遗传相似度划分为4大类。蒋玮等[5]用28对SSR引物对60份啤酒大麦材料进行遗传多样性分析，SSR标记能够有效的将它们分开。通过遗传多样性分析，可明确大麦品种遗传多样性的现状以及它们之间的亲缘关系，为种质筛选和使用提供可靠依据，也为杂交育种中选配亲本提供分子水平上的理论支持。2.2构建遗传图谱随着分子生物学发展、研究的深入和大量分子标记的开发应用，大麦分子遗传连锁图谱的构建取得了重大进展。1991年Heun等[6]用Proctor×Nudinka杂交F1花药培养得到113个株系的DH群体构建了第一张大麦RFLP遗传连锁图，总共有157个标记。Costa等[7]构建了一张含有723个标记的分子图谱，包含12个形态标记和711个分子标记，这些标记在着丝粒区域有呈簇状存在的趋势。2006年Wenzl等[8]用DArT、SSR、RFLP、STS和多个形态标记构建了一张高密度的遗传连锁图，而且把2085个DArT位点整合到该图谱中。2007年Hearnden等[9]利用DH群体构建的大麦遗传连锁图中包含536个SSR标记和442个DArT标记。加强大麦遗传图谱的构建与整合，将为大麦分子育种的深入研究和应用奠定可靠的理论基础。2主要基因的定位近年来，大麦农艺性状的QTL定位研究得到迅速发展，涉及种子休眠性、抗病性、抗逆性、产量及其构成因素等所有的农艺性状。利用分子标记技术为定位大麦重要性状的主基因提供了一个方便可行的途径，比起传统的根据表型选择要精确高效许多。许多控制作物重要农艺性状表现的主基因和控制数量性状的QTL定位，为这些性状的分子育种及定向改良奠定基础。Backers等[10]利用RFLP标记共鉴定出54个QTL，这些性状包括抗大麦网斑病与白粉病、抗倒伏性、株高、脆茎、脆穗、抽穗期、粒形、粒长、粒宽和产量等。Thomas等[11]用RFLP标记，利用大麦品种Blenheim×E22413的分离群体，找到2个与产量性状相关的QTL，4个千粒重QTL，6个子粒含氮量QTL，3个浸出率QTL。Tinker等[12]利用两个大麦春性二棱品种Harrington×TR306杂交构建了包含150个家系的DH群体，利用这个群体定位了包括抽穗期、成熟期、产量、株高、粒重、粒容重、倒伏等性状在内的56个QTL。Saeki等[13]通过RFLP标记找到了位于5HS染色体上对大麦黄花叶病毒的所有毒系都具有抗性的基因rym3两侧的两个标记MWG28和ABG705A，与rym3的遗传距离分别为7.2cM和11.7cM。张京[14]把我国大麦矮源品种所携带的基因uz定位在染色体3H上的SSR标记HVM22和HVM60之间，遗传距离只有3.4cM和10.6cM。
目前，大麦QTL定位工作发展很快，但和其他农作物相比差距还很大，在QTL精细定位和图位克隆方面研究比较少。因此，要加强这方面的研究，为高效利用大麦优良种质资源、高产优质大麦品种的培育提供新的策略和方法。3展望大麦分子标记应用研究发展很快，已经建立了较为完整的遗传图谱和定位了许多重要基因。但是我国大麦分子标记辅助育种与国际先进水平还有较大差距，主要原因是对重要农艺性状的遗传基础研究甚少，主要研究集中在大麦的高产栽培技术、植物学分类和遗传多样性等研究方面。
农作物遗传育种学范文第6篇
1•1总体目标围绕满足江西省纺织工业要求和农民增收等重大需求,针对江西省棉花生产需要解决的重大关键问题,应初步涉猎上游基因工程研究、逐步开展中游生物技术等应用基础研究和强化下游育种过程和育种技术集成,实现上中下游紧密结合,突破作物遗传改良的技术瓶颈,建立高效的育种技术体系,开展种质创新、育种技术创新和新品种培育。1•2中长期研究方向一是棉花基因资源的挖掘和利用研究,挖掘有重要利用价值的特种基因资源如高产、大铃、高衣分、超长超强纤维、种子高蛋白与高油脂、低酚、抗病虫、抗草甘膦、抗逆、抗枯萎病和黄萎病等;二是开展分子标记技术研究,通过大规模标记高产、优质、抗逆、抗病虫等基因,建立分子标记辅助育种技术,通过分子标记聚合育种技术改良、创造优异的新种质和新材料,培育突破性新品种;三是建立高效育种技术体系,研究新型不育系及强优势杂交亲本选配和规模化高效制种等育种技术体系,通过育种技术的创新和集成应用,紧密结合常规育种技术,建立高效育种技术体系,培育高产、优质、多抗和适应性广的新品种。1•3重点研究领域1•3•1建立优异的种质资源体系种质资源是培育高产优质新品种的基础,种质资源的利用价值取决于所携带的优异基因。近年来,由于杂交棉品种具有产量高、生长势强,育种周期短等优点,育种者把精力放在杂交棉选育上而忽视常规棉育种和种质资源的创新,导致目前江西省棉花种质资源创新不足,因此,加速江西省棉花种质资源创新十分迫切。其研究目标是建立种质资源数据库,构建核心种质;建立不同类型的棉花基因库,选育出具有特异优良基因,综合性状好的常规棉新品种;选育一批具有特异性状且综合性状较好、遗传基础丰富和相对稳定的材料作为杂交棉骨干亲本。其研究内容是从不同生态区大量征集和引进各类种质资源,建立鉴定圃,对种质资源进行综合评价,鉴定出具有不同性状的大铃、抗病、高衣分、高品质、抗旱耐涝等棉花种质;研究种质资源的遗传多样性;利用杂交、回交、分子标记等育种方法,将特异种质资源的特异性状转育到当地综合性状好的品种中[12],通过强迫自交、系统选育、南繁加代,创造出符合要求的亲本材料;将选育出的高世代、综合性状较好、遗传基础稳定的新材料作为亲本配组或常规选育材料。1•3•2建立高效育种体系国家的经济社会发展和现代农业建设对江西省棉花遗传育种提出了更高要求,必须深化遗传育种基础研究,发掘和鉴定抗病虫、抗逆、抗草甘膦等重要基因,进一步开发分子标记和转基因技术研究,探索三系、二系、化学杀雄的高效制种技术,加强分子育种和常规育种有机结合,形成高效育种体系。1•3•3新品种选育的目标与内容鉴于研究的方向和应用目的不同,而分为常规棉品种、具有新型抗性的强优势杂交棉品种、适宜直播短季棉品种和专用棉花品种四个方面分别阐述。常规棉品种杂交棉制种成本越来越高,已成为制约杂交棉发展的瓶颈,急需产量水平与杂交棉相当的常规棉品种,降低生产成本[4]。丘陵山地棉区急需耐旱耐瘠、抗病虫、生育期短的常规棉品种,以有效缓解粮棉争地压力。对常规棉品种的研究目标是产量不低于区试杂交组对照品种,高抗棉铃虫等,抗枯耐黄,纤维品质优。具有新型抗性的强优势杂交棉品种随着斜纹夜蛾、棉盲蝽等已上升为棉花主要害虫,棉花枯萎病和黄萎病的危害加重,除草剂造成棉花药害的现象十分普遍,因此,急需选育出具有抗斜纹夜蛾、抗除草剂、抗枯萎病和黄萎病等新型抗性的多抗杂交棉新组合。其研究目标是选育出高产优质新型抗性转基因品种。其研究内容有以下四个方面:一是通过征集引进、鉴定筛选,创造或择优骨干亲本;二是将抗性基因导入优质、高产的亲本,筛选出优质、高产、稳定的新型转基因抗虫抗除草剂种质资源;三是利用骨干亲本做母本,利用转基因的种质资源做父本,配置新型抗性杂交棉新组合;四是改良棉花胞质不育系的恢复系,提高其恢复能力,选配强优势三系杂交种,解决目前人工制种的杂交种成本昂贵和三系杂交组合产量低的问题。适宜直播短季棉品种其研究目标是生育期在105天左右,皮棉单产与同类对照相当适宜于油后直播、机械化收获的短季棉新品种,且抗棉铃虫、红铃虫或抗枯萎病或耐黄萎病。其研究内容是引进和筛选零式、短果枝等种质资源,应用系统选育、远源杂交及转基因技术等方法,培育出生育期短、免整枝的抗虫棉花品种[3]。专用棉花品种选育其研究目标是要求特性突出,综合性状好,品质优,产量和同类型普通对照相当。其研究内容是引进与筛选一批低酚、高品质、高油、高蛋白等种质资源,进行特异性状的分子解析,再选育特种用途的新品种。
2栽培研究
2•1总体目标棉花栽培技术创新要严密按照高产、优质、高效、安全的要求,以提高生产力、增加产业效益为核心,研究棉花产业可持续发展急需解决的技术难点,创新重大关键技术,为棉花生产提供强有力的科技支撑,从而保障棉花有效供给。2•2中长期研究方向一是加强棉花高产优质高效栽培技术研究和棉花可持续高产、超高产、优质高效栽培技术创新,加强大面积丰产高效简化栽培技术的集成创新,加强新型高效农作制度改革和高效种植体系创建,促进种植业结构调整,提高棉农收入;二是加强生态安全、环境友好型栽培技术创新,棉花生产轻简化与精确定量化的高效栽培技术和数字化信息化栽培技术的研究和创新。2•3重点研究领域2•3•1棉花轻简化超高产技术棉花生产相对其他作物生产费工费时、劳动强度大、效益低、机械化水平低,已是制约棉花生产稳定发展的重要因素。目前随着农村劳动力大量转移和粮食作物生产机械化程度高的情况下,开发和推广超高产轻简化栽培技术集成,是实现江西棉花持续增产和农民增收的必然选择[4]。其研究目标是探索棉花轻简化超高产生理生态基础,建立棉花轻简化超高产栽培技术体系,制定技术规程;达到大面积棉田籽棉单产超6000kg/hm2,且节省用工10%以上,降低生产成本20%以上。其研究内容:一是棉花轻简化超高产生理生态研究;二是棉花轻简化超高产栽培技术研究;三是筛选优质高产抗病虫的杂交棉和短季棉品种;四是棉花叶面肥、直播药肥、生长调节剂的创新。2•3•2短季棉超高产栽培技术江西棉区目前主要种植的是中或中偏晚熟棉花品种,造成了短季棉品种资源匮乏,短季棉品种少,短季棉配套栽培技术和种植制度空白。通过开展短季棉轻简栽培技术、新型病虫害防治模式和适宜的种植制度研究,扩大种植区域,改善生态环境,缓解粮棉争地矛盾,提高植棉效益,改善耕作制度和植棉习惯,提高复种指数,实现江西棉区棉花产业全面、协调、可持续发展。其研究目标是研究出一套以上的适合江西省棉区本土化的短季棉直播栽培配套技术。其研究内容是新型种植制度和本土化的短季棉品种筛选及配套技术。2•3•3棉田高效种植模式与栽培技术江西省棉花研究所在九江市郊区棉田进行西瓜或甜瓜、蔬菜与棉花间套种的效益已突破15万元/hm2,是棉农增收好路子,开展棉田高效种植模式与栽培技术研究有利于稳定棉花生产和棉农增收,达到棉田效益的最大化。其研究目标是种植作物的单产均提高5%以上,增效10%以上,瓜类和蔬菜等产品达到无公害标准,并制定相关技术规程。主要研究内容是棉田规模化高效种植模式与栽培技术。2•3•4棉花预警技术和栽培信息化江西省棉花生产频繁遭遇灾害性天气,急需研究出应对棉花生产灾害的预警技术系统;同时,江西省棉花产业的信息化研究比较薄弱。棉花生产应向定量化、精确化栽培,信息化管理方向发展,逐步建立农作物生产系统监测,实现作物生长和农田信息的监控和预测,提高栽培管理设计和控制的数字化、精确化、科学化。以达到合理调整作物管理措施,优化各项投入,以获得高产与高效的最佳配置,同时保护生态环境和农业的可持续发展[13]。其研究目标是建成棉花生产信息平台,为棉花生产提供预警监测信息和实时决策支持。其研究内容:一是建立各棉区气候数据库、病虫草害数据库等;二是建立棉花生长监测模型和棉花灾害模型及估产模型,通过模型评价气候灾害和病虫灾害对棉花生长和产量的最终影响程度,实时棉花生长监测预警信息。
3植物保护研究
3•1总体目标研究江西不同生态棉田病虫害的种群结构和发生特点,研究棉田病虫草害的防控技术和可持续控制技术及生态环境保护技术。3•2中长期研究方向一是品种异地频引频调病虫草害的防控技术与管理规范,保护未发生地区;二是建立病虫草害预警机制与综合防治技术;三是生态环境安全与农产品安全研究;四是病虫草害变异与新发生种群的监控研究。3•3重点研究领域3•3•1病害防控技术随着抗虫棉品种大面积推广和品种市场的异地频引频调,江西棉区棉花枯萎病、黄萎病等病害呈加重发展态势,急需其防控技术。其研究目标是明确枯萎病和黄萎病菌的种群结构以及发生规律;明确棉田枯萎病和黄萎病菌的致病力类型,以及营养亲和型类群;建成枯萎病和黄萎病病圃,用于抗病品种选育和鉴定。其研究内容是江西棉区棉花枯萎病和黄萎病的发生规律和控制技术。3•3•2抗虫棉主要害虫可持续控制技术江西棉区种植转基因抗虫棉品种的面积已近植棉面积的100%,随着棉蚜、棉盲椿、斜纹夜蛾等主要害虫的为害日渐加重,急需开展抗虫棉主要害虫可持续控制技术研究。其研究目标是明确主要害虫的发生规律和抗性动态,制定出棉田主要害虫防治技术规程。其研究内容:一是抗虫棉棉田主要害虫的监测和高效节本综合防治技术;二是对种植转基因抗虫棉品种的棉铃虫、红铃虫抗性变化进行监测和提出应对策略。3•3•3化学除草技术目前,化学防除已成为棉田杂草控制的主要方式,但棉花受除草剂药害的现象越来越严重,并对棉花生产和生态环境保护十分不利,因此,开展棉田杂草可持续控制技术与产品研发十分必要。其研究目标是明确棉田杂草种群动态、群落演替规律,制定棉田杂草化学防除技术规程,研发新型安全高效的除草剂产品。其研究内容:一是棉田杂草种群动态及其对棉花的影响;二是化学除草对棉田小环境的影响;三是开展新型除草剂效果试验;四是研发对棉花和环境安全的新型除草剂配方。
4讨论
通过上述的分析和探讨,作者主要针对江西棉区的科技现状,从科技需求方面进行了江西棉花科研的中长期研究方向和目标展望,然而中长期研究目标的实现还需要政府、科研单位、企业三者紧密结合,从而更好地服务于棉花生产,实现棉花产业可持续发展。作者认为必须要政府部门牵头,联系科研单位、涉棉企业从以下三个方面着力打造棉花产业发展的软环境,才能促进棉花产业效益的提升、棉花科研的进步,确保棉花产业可持续发展。
农作物遗传育种学范文第7篇
有专家预测，继去年6月创造了平均亩产756公斤的河南优质强筋小麦高产纪录之后，郑麦7698有可能再创河南乃至黄淮麦区优质强筋小麦单产纪录，而其种植面积在今后几年也会出现井喷式增长。
在观摩会现场，郑麦7698的育种人许为钢激动地说：“如果说郑麦9023解决了以往我国优质小麦的综合优良性状不强的问题，从而实现优质小麦大面积推广的话，那么郑麦7698则解决了小麦优质强筋特性与超高产特性的协调问题。郑麦7698是河南省首个采用分子聚合育种技术育成的优质强筋小麦新品种，它的问世标志着河南育种技术又有新突破。”
郑麦9023:“遗憾的艺术”
提起郑麦7698，很多人都知道它是著名小麦育种专家、河南省农科院小麦研究中心主任许为钢研究员，采用分子聚合育种技术育成的优质强筋抗病超高产小麦新品种。而这个新品种，有望成为促进河南省优质小麦显著增产的重要换代品种。
许为钢的郑麦7698和郑麦9023，使我们的日常生活与这位专门从事小麦育种研究的科研工作者密不可分。
上世纪80年代末，许为钢敏锐地预见到我国小麦生产很快将由产量数量型向质量效益型转化，果断地将优质小麦品种的选育作为自己的主攻方向。
在长达10年的时间里，他带领着研究团队，反复试验如何把强筋、早熟、高产、抗多种病害等多种优良性状综合到一个小麦品种上。从设计方案到杂交组合，希望、期待、失望不断交织。仅解决抗赤霉病这一世界性难题，就花费了6个小麦生长周期。2001年，许为钢和他的同事们培育的优质小麦新品种郑麦9023，先后通过了河南、湖北、安徽、江苏等省和国家的品种鉴定(黄淮麦区南片和长江中下游麦区),迅速推广开来并在2002年出口国外，成为我国第一个出口创汇的小麦品种。
而郑麦9023大面积推广的5年，正是我国入世后粮食生产面临严峻考验的5年。业界人士普遍认为，以郑麦9023为代表的优质小麦的推广种植，使国产小麦抵抗住了国外优质小麦品种的“侵袭”。2004年全国两会期间，农业部一位领导特别向河南省领导表示感谢说：“河南的小麦生产，尤其是优质小麦为中国农业的发展作出了贡献！”
在进行小麦新品种选育的同时，许为钢带领科研团队进行了大量细致、艰苦的种质创新研究，先后承担了国家和河南省重点科研项目14项，在小麦产量潜力改良、品质改良、抗病性改良以及作物育种原理等方面的研究中取得多项有价值的研究成果，并无偿地向社会进行推广普及，使河南乃至黄淮地区在优质小麦推广种植方面的步子大大加快，并确保了粮食生产安全。
虽然郑麦9023实现了优质、高产、早熟、多抗、广适性在一个小麦品种上的聚合，解决了一系列技术难题，但郑麦9023也不是十全十美。
“在选择过程中，有时候，人们所期望的性状就是不能结合在一起，就必须要放弃某些东西，最终育成的品种总会有些不足；采用的某些技术、方法不是很完美也会导致遗憾发生。就拿郑麦9023来说吧，如果耐寒性再好一点、抗倒伏性再好一点会更好的……所以我就叫它是遗憾的艺术。”许为钢说。
郑麦7698：新的跨越
郑麦7698的选育工作始于2001年。
据河南省农科院小麦研究中心分子育种研究室主任胡琳研究员介绍，当年郑麦9023解决了优质强筋小麦品种大面积生产应用问题后，课题组将研究计划进一步提升为采用分子标记聚合育种技术选育优质强筋抗病超高产品种。分子标记聚合育种技术与根据农艺性状的表现来进行选择的传统常规育种技术相比较，具有选择准确性高、不受环境干扰、易于实现多个优异基因的聚合等优点，是现代分子生物学技术在农作物遗传改良中的应用。
为此，河南省农科院小麦研究中心分子育种研究室在河南省重大专项“超级小麦新品种选育与示范”和国家“863”重大课题“小麦分子标记聚合育种”等科技项目的支持下，开展了不同高、低分子量麦谷蛋白亚基利用价值研究，提出了黄淮麦区优质强筋小麦品种高、低分子量麦谷蛋白亚基的组成模式，搞清楚了60年来黄淮麦区条锈病和白粉病抗性基因的利用状况，明确了在黄淮麦区可进一步利用的抗条锈病和白粉病的优异基因，并发掘出了两个白粉病抗性新基因，在此基础上建立了优质、条锈病抗性和白粉病抗性优异基因分子标记选择技术平台，开展了上述重要农艺性状优异基因的分子标记聚合育种。
与此同时，针对产量性状形态发育构成，提出了以弱春性偏冬类型及光周期反应敏感的发育模式来延长穗分化时间，从而提高冬前分蘖成穗的穗粒数，减少易形成小穗的春季分蘖成穗，实现品种群体穗粒数的提高，并对后期耐光抑制特性进行了研究，通过耐光抑制特性和株叶型的改良，提高群体耐强光高温能力及群体光合能力，从而实现粒重的提高。优质、抗病、超高产小麦新品种郑麦7698，在今年河南省的大面积示范中表现优异，已引起种业界的高度关注。
郑麦7698具有优质强筋、超高产、综合性状优、抗干热风能力强、抗旱性好、耐密植、适合农民种植习惯等优势，极具推广前景。郑麦7698是河南省重大科技专项“超级小麦新品种选育与示范”和国家863专项“小麦分子聚合育种”的最新研究成果。
据许为钢介绍，郑麦7698具有三大特征：一是超高产。河南省科技厅于2010年和2011年连续两年组织相关专家进行了郑麦7698机收实打验收，在焦作孟州、南阳方城和商丘睢阳平均亩产分别达到725.2公斤、735.3公斤和756公斤，屡创河南优质强筋小麦产量新纪录，具有突出的超高产特性。二是优质强筋。在2011年农业部全国小麦品种质量鉴评会上，经专家鉴评，郑麦7698被推荐为该年度唯一的优质面包和优质面条双料强筋小麦品种。2011年河南国家粮食质量检测中心对河南省示范基地样品测定结果表明，郑麦7698稳定达到优质面包和优质面条标准，平均容重达到821克/升，出粉率高。三是综合抗性好。郑麦7698属半冬性偏春型品种，耐高温、耐干旱，抗条锈病、抗纹枯病。
农作物遗传育种学范文第8篇
关键词：豌豆（Pisum sativum L.）;种质资源;鉴定;主成分分析
中图分类号：S322.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）23-5643-06
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2014.23.007
农作物种质资源是人类生存和发展最有价值的宝贵财富，是作物育种、生物科学研究和农业生产的物质基础[1]，是21世纪重要的战略性资源之一[2]。1953年Kujala在芬兰报道了普通豌豆所有小叶突变成卷须的突变体（无叶型、半无叶型），同时研究证明此种突变体在豌豆中最抗倒伏，但此特征特性当时并没有应用于豌豆的遗传育种。而法国由于半无叶豌豆品种的培育成功，使豌豆采收进入机械化时代，豌豆种植面积由8万hm2 最高增加到60万hm2，使产量由原来的2250 kg/hm2增加到4 500 kg/hm2以上，从而使法国豌豆栽培面积和总产在世界豌豆生产中一直占有举足轻重的地位，这表明豌豆种质资源中蕴藏着巨大的增产潜力[3-5]。
豌豆是我国重要的小宗粮豆作物之一，具有较高的开发利用价值。中国豌豆杂交育种工作起步晚，可利用的豌豆亲本资源有限，亲本群体更新滞后，遗传基础狭窄。引进国外豌豆种质能迅速进行品种改良，可有效拓宽豌豆的血缘基础，能在提高育种效率的同时满足对豌豆品种多样化的需求[6-8]。2009-2012年本团队共引进了15份豌豆种质资源，其中包括收集于豌豆次生起源中心的10份埃塞俄比亚豌豆资源。本研究主要是对以上引进种质开展了田间生物学表现和主要农艺经济性状的鉴定，并采用多元统计方法进行主成分分析和聚类分析，探讨性状间的相互制约及协同关系，科学评价外引豌豆种质资源的真实表现，掌握引进种质的特征和特性，以期为提高外引豌豆种质资源的利用效率提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验于2012-2013年在湖北省农业科学院粮食作物研究所试验基地进行。试验地位于北纬30°29′，东经114°18′，海拔15 m，属亚热带季风性湿润气候区，年平均气温15.8～17.5 ℃，年降雨量1 100～1 270 mm，年无霜期211～272 d。耕层土壤有机质含量为26.3 g/kg，土壤pH 7.30。
1.2 供试材料
供试豌豆种质资源共计15份，均为湖北省农业科学院2009-2012年从韩国、泰国和非洲埃塞俄比亚、塞内加尔等国家引进，名称及来源详见表1。
1.3 试验设计
试验采取顺序排列，每个种质资源材料种植3行，小区面积3 m2（2 m×1.5 m），行距0.5 m，株距0.12 m。试验田土壤肥力中等，基施复合肥375 kg/hm2，生育期内间苗1次，定苗1次，密度为20株/m2，人工除草2次，按常规栽培技术进行田间管理。
1.4 数据调查方法
在每小区中取中间行，从第3株开始连续取样生长正常的10个植株进行田间观察记载和室内考种。按照《豌豆种质资源描述规范和数据标准》[9]中相关性状的描述，对22个性状进行了田间调查和室内考种，调查鉴定项目及标准见表2。
1.5 数据处理及统计分析
基本数据处理采用Excel（Microsoft office，2003）数据软件进行，主成分分析和聚类分析采用DPS数据处理软件[10]进行。参加主成分分析的性状为株高（x1）、单株分枝数（x2）、百粒重（x3）、单株产量（x4）、单株荚数（x5）、始荚节位（x6）、主茎节数（x7）、果节数（x8）。对总遗传方差贡献率达95%的前几个成分入选主成分，利用第一步确定的主成分值求取各种质资源之间的欧氏距离，并进行系统聚类。
2 结果与分析
2.1 豌豆种质资源形态特征和生物学特性比较
豌豆各种质资源的形态特征和生物学特性见表3。豌豆开花时间的长短是判断其光温敏感程度的最重要指标，供试豌豆种质资源的开花时间为133～141 d，平均为136 d，开花时间的相对集中表明外引豌豆资源间的光温敏感性没有明显差异，能较好适应武汉的生态条件。15份豌豆种质资源的生育期为186～195 d，平均为192 d，极差为9 d，没有发现极早熟和极晚熟资源。豌豆资源生育期变异范围较小可能是豌豆生育后期武汉气温上升较快，且雨热同期，使子粒灌浆到成熟时间缩短，从而使资源间的差异不明显。外引豌豆资源的复叶叶型有普通型和无叶型两种，其中复叶为普通型的豌豆资源占87%。豌豆始花节位低，则早期结荚的可能性提高，参试种质资源的始花节位最低的在第3节，最高的在第19节，平均在第11节，其中始花节位在10节以下的资源有4个，分别是WDHG001、WDHG002、WDHG003、WDAS010。15份外引豌豆资源的花色可分为白色、浅红色、浅紫色和紫红色4种，比例为9∶2∶2∶2。武汉越冬期间的低温时间不长，一般的豌豆品种都能安全越冬，参试豌豆种质资源中耐冻性偏差的资源为WDHG001和WDHG003。
2.2 外引豌豆资源子粒外观特征分析
国外引进豌豆种质资源的子粒外观形态类型分析和统计结果见表4。粒形是豌豆子粒的外观形态，因种质资源不同，形态呈现出多样性。供试豌豆资源的粒形有球形和柱形两种类型，其中柱形的种质资源占47%，球形的种质资源占53%。从种皮平滑度上看，干子粒种皮表面平滑的种质资源比例达53%，另外7份豌豆种质资源干子粒表面光滑度较差，种子表面有凹坑。子粒的色泽由其种皮色素成分的种类及含量决定，其中总黄酮和花青素的含量是主要影响因素。供试豌豆种质资源的粒色有绿色、粉红、褐色和淡黄色4种，其中粒色为绿色的种质资源最多，占53%，粒色为粉红色的资源有4份，粒色为褐色的资源有2份，粒色为淡黄色的资源有1份，分别占供试资源的27%、13%和7%。种脐是种子成熟后从胎座上脱落后留下的痕，其颜色随种质资源种类而有所不同，脐色为褐色和灰白色的豌豆种质资源数量较多，占资源总数的67%，其余5份豌豆资源的脐色为黄色和黑色。供试豌豆的子叶颜色有4种，分别为淡黄、橙黄、黄绿和绿色，所占资源的比例分别为40.0%、33.3%、13.3%、13.3%。豌豆种皮破裂率是豌豆子粒外观形态的一个重要指标，对品种的商品性影响较大。供试15份豌豆中，有11份种质资源无明显的种皮自然开裂情况，其余4份种质资源中，WDHG003的种皮破裂率略高，达10%，WDHG001、WDTG002和WDAS008的种皮破裂率为2%～3%。
2.3 豌豆种质资源主要数量性状的变异情况及各数量性状间的相关性分析
15份豌豆资源的8个主要农艺性状的考种结果见表5。由表5可以看出，株高的变异系数最大，为50.25%;单株有效荚数、单株产量和单株有效分枝数变异系数较大，分别达37.07%、35.98%和35.94%;主茎节数、始荚节位和单株果节数的变异系数较小，分别为24.58%、30.24%和33.91;百粒重的变异系数最小，仅为23.66%。这表明15份豌豆种质资源各具特色，差异明显，资源类群丰富。
分析表6可知，豌豆的单株产量、单株分枝数、单株荚数和果节数这4个数量性状间都呈极显著正相关（P
2.4 豌豆种质资源主要数量性状的主成分分析
对供试种质资源的8个农艺性状进行主成分分析，计算得特征根、特征根累计方差贡献率和主成分特征向量。各特征根大小代表各综合指标遗传方差大小，各特征根累计方差贡献率代表各有关综合指标对总遗传方差的贡献率，选用对总遗传方差贡献率达94.8%的前4个特征根分析其分量来源（表7）。
利用入选的特征值和特征向量计算供试种质资源的主成分值，可得到各主成分值计算方程式如下：
第一主成分：y1=0.338 1x1+0.371 6x2+0.168 9x3+0.357 4x4+0.398 8x5+0.351 6x6+0.379 6x7+0.405 7x8
第二主成分：y2=-0.393 4x1+0.318 4x2+0.697 7x3+0.119 5x4+0.117 7x5-0.328 4x6-0.327 8x7+0.116 2x8
第三主成分：y3=-0.071 5x1-0.006 3x2+0.467 6x3-0.669 8x4-0.149 4x5+0.469 8x6+0.283 5x7-0.064 8x8
第四主成分：y4=0.089 4x1+0.413 2x2+0.078 7x3+0.397 9x4-0.521 9x5+0.324 9x6-0.090 5x7-0.520 2x8
分析表7可知，8个数量性状都对第一主成分有正影响，其中权重系数较大的有果节数和单株荚数。第二主成分的特征向量中，百粒重为正值且权重较大，构成变异的主要来源。第三主成分的特征向量中单株产量为负值，且较大，构成变异主要来源，正值中百粒重和始荚节位的权重较大。第四主成分的特征向量中，单株荚数和果节数为负值，单株分枝数为正值，即第四主成分得越大，则表明该资源的分枝数较多，但单株荚数和果节数却相对偏低，如WDAS008就属于这类种质资源。
按照y1、y2、y3、y4计算方程式和相应的特征向量及品种各性状标准化基因型值，计算出15份豌豆种质资源的第一至第四主成分y1、y2、y3、y4值，作为评价上述种质综合性状优劣的标准，并根据主成分值对豌豆种质资源进行排序，排序结果见表8。
2.5 遗传距离测定与聚类分析
由供试豌豆前4个主成分值计算种质资源间的遗传距离，用最长距离法进行聚类并获得聚类图（图1），并按照D2=3.57的聚类水平将15份豌豆种质资源分为5大类群（表9）。
由表9和图1可知：Ⅰ类群共有5份种质资源，可分为2个亚类群，亚类群包括来自泰国的1号和2号种质资源，该亚类群属于株高、单株分枝数、百粒重、单株荚数和单株产量都中等的类群，亚类群包括10号、13号和14号种质资源，该亚类群属于单株分枝数较多、百粒重较重的类群。Ⅱ类群包括7号和9号种质资源，属于株高偏高、单株分枝数多、果节数多、单株荚数多、百粒重低的类群。Ⅲ类群共有5份种质资源，可分为2个亚类群，亚类群包括来自埃塞俄比亚的6号、8号、11号和12号种质资源，该亚类群属于株高偏高、百粒重偏低的类群，亚类群是来自塞内加尔的豌豆资源，该亚类属于株高矮、百粒重低的类群。Ⅳ类群和Ⅴ类群由来自韩国的豌豆种质资源组成，属于主茎节数少、株高矮、始荚节位低、单株荚数少、单株产量低的类群。
3 结论与讨论
种质资源是在长期演化过程中由于基因突变、基因交流和生态遗传分化，经自然选择和人工选择而形成的一种重要自然资源，它蕴藏着自然和人为引起的极其丰富的遗转变异，可以给育种工作者提供丰富的亲本选配空间。因此，引进和征集大量的作物遗传资源，并通过鉴定、筛选和分析评价进而了解和掌握其特点，对种质资源的合理开发和充分利用都具有重要意义[11-13]。
参试的15份豌豆种质资源都能较好地适应武汉的生态条件，在复叶叶型、始花节位、花色、粒形、粒色、种皮和耐冻性等形态特征和生物学特性上都表现出各种质所固有的特征特性和差异性。分析各种质资源的8个主要数量性状可知，按变异系数大小排序为株高、单株荚数、单株产量、单株分枝数、果节数、始荚节位、主茎节数、百粒重，这表明15份豌豆种质资源各具特色，差异明显，资源类群丰富。分析以上8个数量性状间的相关性可知，豌豆的单株产量、单株分枝数、单株荚数和果节数4个数量性状间都呈极显著正相关，豌豆资源的始荚节位与主茎节数呈极显著正相关，且这两个性状都与株高、果节数、单株荚数呈极显著正相关。
由于豌豆各性状间存在相关性，因此通过主成分分析将种质资源的8个主要数量性状综合为4个主成分，形成综合而又相互独立的评价指标，且这4个主成分能提供参试材料94%以上的信息量。第一主成分代表果节数和单株荚数，第二主成分代表百粒重，第三主成分代表单株产量，第四主成分代表单株分枝数。根据主成分值计算各品种间遗传距离表明，15份种质资源所属类群广泛，所属不同类群间既存在差异也存在一定相似。可将15份种质资源分为5大类群，Ⅰ类群共有5份种质资源，可分为2个亚类群，亚类群的种质资源来自泰国，亚类群的种质资源来自埃塞俄比亚;Ⅱ类群有2份种质资源，来自埃塞俄比亚;Ⅲ类群共有5份种质资源，亚类群的种质资源来自埃塞俄比亚，亚类群的种质资源来自塞内加尔;Ⅳ类群和Ⅴ类群共有3份种质资源，都来自韩国。
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