抗除草剂谷子新种质的研究与综合利用

抗除草剂谷子新种质的研究与综合利用

王天宇[1]1998年在《抗除草剂谷子新种质的研究与综合利用》文中研究表明谷子是中国乃至世界古老而传统的粮草兼用作物。由于谷子不具抗现有除草剂的特性,致使其不能使用除草剂除草而进行集约化栽培,长期以来种植谷子一直是手工除草间苗,费工费时,并且经常受到施用于上茬或相邻作物上的除草剂的残留与漂移的危害,这些已成为世界谷子生产发展的一大限制因素。针对这一世界性难题,在我攻读博士期间,将谷子抗除草剂遗传改良育种作为解决这一问题的突破口,成功地利用其近缘野生种狗尾草中的不同类型抗除草剂基因在世界上首次创制出抗性基因表达完全、抗性稳定、农艺性状优异、达到实用水平的分别抗除草剂“拿捕净”、“氟乐灵”和“阿特拉津”的谷子新种质。其中抗“阿特拉津”谷子新种质的创制是利用具细胞质抗性基因的D93—23作父本,谷子不育系作母本进行杂交,将抗除草剂“阿特拉津”性状转移到栽培谷子细胞质中的,克服了原有资源中野生种细胞质负效应大、可利用性差的缺点。在此基础上又培育合成了复抗这三种除草剂的新种质。对这些新种质的进一步研究是对其利用的基础,这也是我博士后研究工作的主要内容。研究表明抗除草剂“拿捕净”特性是受一对细胞核显性基因控制,抗除草剂“氟乐灵”特性可能是受两对连锁的细胞核隐性主效基因控制,抗除草剂“阿特拉津”特性是受细胞质基因的控制。抗性水平研究表明这些抗除草剂新种质能抗大田施用除草剂推荐剂量的数倍至数十倍,达到生产实践应用水平。抗除草剂基因对农艺性状产生的第二效应分析表明谷子获得抗除草剂“拿捕净”基因会对经济产量产生正效应,谷子获得抗除草剂“氟乐灵”、“阿特拉津”基因对经济产量没有显著影响。针对这些抗除草剂新种质的抗性及遗传特点,其综合利用研究主要完成了以下几方面的工作:1、利用抗除草剂新种质对我国各主要谷子生态区的优良品种进行了抗除草剂育种改良,培育成功适于我国不同生态类型区应用的单抗或复抗不同除草剂的谷子新品种。2、以谷子作为研究模型作物,提出了利用抗除草剂基因提高作物杂种优势利用水平的新设想并付诸实施。3、针对谷子花器小,杂交十分困难,许多遗传研究难于得到目的个体与群体的现状,将抗除草剂新种质作为进行其他遗传基础研究的工具材料,通过不同的抗除草剂基因的作用,进行各类遗传研究基础材料个体与群体的拓建。研究结果已发表论文多篇,申报国家专利两项,并获得具有国际领先水平的科研成果。

王天宇, 石云素, 辛志勇, H, Darmency[2]2000年在《抗除草剂谷子新种质的创制、鉴定与利用》文中指出以对除草剂十分敏感的自花授粉作物谷子作为抗除草剂遗传改良的模型作物,将从其近缘野生种狗尾草中筛选出不同的抗除草剂基因,通过远缘杂交等技术途径转移到栽培谷子中,创制出抗性强、抗性遗传稳定、属不同遗传类型、农艺性状良好、达到实用水平、单抗或复抗除草剂“拿捕净”、“氟乐灵”和“阿特拉津”的谷子新种质、在相关应用基础研究工作的基础上拓建了综合利用新种质的系列方法,建立健全了一套不抗除草剂作物获得抗除草剂特异性的技术路线.

杜瑞恒[3]1999年在《种植抗除草剂谷子应该注意什么》文中研究指明“抗除草剂谷子新种 质创制与综合利用”研究 成果在报纸上公布后,引 起农民和农业科技部门的 广泛兴趣和重视,纷纷来 信和电话了解有关情况,并要求引种种植。以前曾在谷子上试用过多种除草剂,但效果均不理想,原因之一是因为谷田内的谷莠子、狗尾草等杂草和谷子亲缘关系很近,在生长

杜瑞恒[4]1999年在《种植抗除草剂谷子应该注意什么》文中研究表明“抗除草剂谷子新种质创制与综合利用”研究成果在报纸上公布后,引起农民和农业科技部门的广泛兴趣和重视,纷纷来信和电话了解有关情况,并要求引种种植。以前曾在谷子上试用过多种除草剂,但效果均不理想,原因之一是因为谷田内的谷莠子、狗尾草等杂草和谷子亲缘关系很...

袁进成[5]2005年在《谷子Ms~(ch)基因的分子标记及psbA基因的鉴定》文中认为谷子是我国主要杂粮作物之一,营养平衡、丰富,秸秆又可做优质饲草,且具有耐旱、耐瘠薄等特点,是干旱少雨地区的首选作物。随着两部大开发战略的实施,种植业结构调整,谷子的生产呈现出新的发展势头。近年来,我国在杂种优势的利用及谷子抗除草剂等育种方面取得了多方面显著的成绩,这就为在分子水平上研究其雄性不育与抗除草剂特性的遗传机制奠定了扎实的材料基础。而从分子水平解析谷子雄性不育与抗除草剂特性的遗传机制又将促进其遗传育种研究整体水平的提高。 本研究首次运用AFLP技术对谷子显性雄性不育基因Ms~(ch)进行分子标记,实验选用Msel和Pstl对谷子基因组双酶切,用父本、母本、可育池和不育池对400对引物组合进行筛选,共有4对引物组合P17/M37、P21/M42、P21/M52和P35/M52在亲本及可育池和不育池之间扩增出稳定的多态性条带。然后,用150株1:1群体的单株进一步对与雄性不育连锁的4个初选标记进行单株验证,结果发现有2个标记(P21/M42和P21/M52)与不育基因表现出松散的连锁关系,予以剔除。而与不育基因紧密连锁的2个标记(P17/M37和P35/M52),分别扩出224bp和208bp的片段。用Mapmaker 3.0软件对实验数据进行处理、计算,结果显示2个标记P17/M37和P35/M52与不育基因Ms~(ch)的遗传距离分别为2.1cM和1.4cM,是分布于不育基因的同一侧的AFLP标记,两个标记间的遗传距离为0.7cM。这两个分子标记的确定,为进行分子标记选择育种、图位克隆、染色体定位等奠定了基础。在此基础上,我们将与不育基因Ms~(ch)连锁的2个AFLP标记转化为SCAR标记,这样就可以更加快速的鉴定转育后代,加速不育系的选育进程,使之在分子标记辅助育种中更为经济、快捷、实用。 另外,本实验室用花粉作载体将源于近缘野生种细胞质的抗除草剂“阿特拉津”基因转移到谷子中,已获得成功。本研究对谷子2个抗阿特拉津品种(通过花粉转入的细胞质抗除草剂“阿特拉津”基冈)和3个感阿特拉津品种(普通栽培种)的psbA基因的克隆,并对克隆片段进行测序比较,发现抗阿特拉津谷子psbA基因编码区的第790个碱基由A突变成G,从而导致psbA基因编码的第264位氨基酸密码子由AGT变成了GGT,相应的氨基酸由丝氨酸变为苷氨酸。从分子水平上进一步证明了细胞质抗除草剂“阿特拉津”基因是可以通过花粉进行转移的。

蒋慕东[6]2006年在《二十世纪中国大豆改良、生产与利用研究》文中提出大豆是最典型、最具影响力的原产于中国的作物,是中华民族最重要的蛋白质、植物油脂来源之一,孙中山先生说:“以大豆代肉类是中国人所发明。”大豆对中华民族繁衍生息和发展壮大起到了极其重要的作用。大豆是用地养地相结合的最佳农作物,大豆根瘤菌的固氮作用,是中国传统农业中氮肥最重要的来源。我们祖先发明了豆腐、豆芽、酱、酱油、豆豉、豆腐乳等很多大豆制品,还发现大豆的药用和饲用价值。民国时期人们又发现大豆为三百五十余种工业品之原料;近年来,科学家不断发现大豆新的用途,大豆油替代柴油,既有利于国家能源安全又有利于环境保护;大豆蛋白纤维服装穿着舒适又保健还可降解;大豆肽、大豆异黄胴、大豆皂甙等新型生物制品在医药保健领域应用前景广泛。随着科学技术进一步发展,人们会发现大豆越来越多新用途。 二十世纪的中国大豆生产与利用是中华民族历史上发展最快、水平最高的一百年,特别是二十世纪后五十年,中国大豆单产增长了两倍,远超过传统农业自春秋战国到清末两千多年单产增长总体水平,这是中国大豆生产与利用的一段跨跃式发展时期。 之所以有如此巨大的变化,科研体制化、制度化在其中起到了关键性推动作用。 现代农业与传统农业有一个本质区别就是支撑体系的不同。传统农业是以经验为支撑的,农业技术研究都是在自然状态下进行的,选择的效率低、周期长,精确度和可靠性都不高。尽管有部分知识分子研究农业技术并撰写农书以传播先进技术,总体而言,其技术研究是个体化的,受研究者个人的兴趣爱好和研究水平的高低影响很大,局限性非常明显。农业技术传播口传身授,速度慢、范围小,对农业生产的影响发挥作用更慢。而现代农业以科学实验为基础,以体制化、制度化的科研为支撑,有专门的科研、教育、推广机构和人员,并有相应的经费支持,研发、教育、推广三位一体,迅速将科研成果转化为现实生产力,史无前例地提高了大豆生产与利用水平,与以往传统农业时期的大豆技术进步不可同日而语。现代科技是二十世纪中国大豆生产与利用取得长足进步的最重要推动力量。 但同时我们也看到,近年来中国大豆生产与利用也面临严峻的挑战。中国曾经是世界上最大的大豆生产国,现在位居世界第四,中国曾是世界上最大的大豆出口国,

杨虎[7]2011年在《20世纪中国玉米种业发展研究》文中指出玉米属禾本科玉米属植物,原产于美洲大陆的墨西哥、秘鲁、智利等沿安第斯山麓狭长地带。1492年哥伦布到达新大陆后,始有关于玉米文字记载的历史。稍后玉米被引种到北欧诸国,并从那里传播到非洲和亚洲以至世界大部分地区。玉米现已发展为粮食、经济、饲料、果蔬、能源等多元用途作物。在我国粮食生产中玉米种植面积位居第一位,产量处于第二位。其产业发展前景广阔。国以农为本,农以种为先。玉米是利用杂种优势时间最早、面积较大的作物。杂交玉米的培育和推广,是玉米种子商品发展史上的一个里程碑。玉米种子商品化主要标志是20世纪中期出现种、粮生产分工并确立。由此,玉米种子商品率日益提高,逐渐形成产业化。至20世纪末,杂交玉米覆盖率已逾90%,为所有农作物杂种利用最高。可以说正是在20世纪,玉米种业从无到有,从原始自留种发展到种业产业化,由迟滞封闭的传统孤立态走向蓬勃开放的现代产业化,亦代表着中国种业的发展方向。玉米种子是最基本的农业生产资料,玉米种子产业的良性发展关系到国家粮食安全和农业生产发展以及人们生活水平,故有重要意义。本研究以时间为序,以玉米种业发展为线索,梳理了20世纪玉米种业在各个阶段所表现的具体形式和发展特点,首次尝试结合运营管理体制与玉米种业的核心载体——玉米品种的演变,把中国玉米种业的演化过程分为四个阶段,即:玉米农家种的继承与改良(引入—1962);玉米杂交种的创新与曲折演变(1963—1975);紧凑型玉米品种的变革与普及利用(1976—1994);现代玉米种业产业化的形成与运营机制(1995—至今)。突破以往单纯按时间或政治体制划分的局限,从本质上揭示了玉米种业发展的历史轨迹与特征。并以此为依据,进一步探讨了玉米种业发展的影响与作用,分析了玉米种业发展的动力因素,在此基础上总结了中国玉米种业发展的特点;归纳了中国玉米种业的发展经验与启示;指出中国玉米种业的发展问题与不足。本文首先以玉米农家种的继承与改良为切入点,较为详细地阐述了传统玉米种业的延续与渐变过程(引入—1962)。在回顾玉米在中国的引进、传播及影响基础上,客观展现了传统玉米种业相关技术的继承与创新,并总结了传统玉米种业渐变的科技特征。玉米约在16世纪初期传入中国。最早是经由西南陆路传入,大致是先边疆,后内地;先山区,后平原;先南方,后北方。玉米的传入和发展促使耕地面积的进一步扩大开垦,增加了粮食产量,对社会进步和经济繁荣起了重要作用。正因如此,人们越来越重视玉米的种植、栽培和种子收集保存等各种技术的学习和总结,这就是传统玉米种业的相关技术积累工作,亦为玉米种业的继承与创新准备了前提。在中国玉米种业由传统向现代渐变创新过程中,具有明显的科技特征,即以自然科学理论为指导;以科学实验为基础;以生物统计学等进行定量分析;以化肥、农药和农机等为新型农业投入物。随之,玉米栽培与科技关系亦日益密切。中国玉米种业经过农家种时期的长期发展与引进种改良,已取得一定成绩,1958年12月,农业部颁布《全国玉米杂交种繁殖推广工作试行方案》,统一规划全国的玉米育种、繁殖和推广工作。1963年玉米单交种新单1号的育成标志我国玉米育种从以选育双杂交种为主向以选育单杂交种为主利用杂交优势的新阶段。亦为中国玉米种业进入玉米杂交种的创新与曲折演变(1963—1975)时期奠定了坚实基础。此阶段受政治等因素影响,玉米种业发展较为曲折缓慢,但仍取得一定成绩:一是玉米栽培技术的进步;二是玉米种质资源的整理与利用;三是玉米种质创新技术与体制发展。在探索高产高效玉米杂交种的过程中,紧凑型株型育种成效显著。1976年烟台地区农业科学研究所于伊育成的烟单14成为第一个在生产较大规模推广利用的玉米紧凑型品种,标志着中国玉米种业进入以紧凑型玉米为主导的时代。李登海正是在前人研究的基础上选育了一系列紧凑型玉米品种,其中掖单2号与掖单13号分别为20世纪80年代与90年代我国玉米主推品种,从而开拓了紧凑型玉米育种的崭新局面,亦为我国玉米种业发展做出了杰出贡献。紧凑型玉米品种的变革与普及利用为玉米种业发展准备了前提条件。现代玉米育种技术的创新和现代玉米杂交优势群的形成与利用乃是紧凑型玉米育种的理论基础;正是在这些科学理论的指导下,掖单13号等系列优良品种不断产生,并在实践中普及推广,取得增产实效;玉米紧凑型良种是基础,管理是关键。紧凑型玉米乃是密植型种,栽培管理上有其特殊要求,只有采取合适恰当的栽培与管理技术才能保证理想增效。各时期标志性玉米优良品种的选育与推广利用促进了玉米种业持续发展,特别是改革开放后,随着现代玉米种业市场与体制发展变革发展,玉米种业产业化亦逐渐被提上日程,经过不断探索和总结,至1995年,国家实施了玉米种子工程项目,亦标志着我国现代玉米种业产业化的开端。在分析归纳了现代玉米种业的科技创新变革和玉米种业市场与体制变革的发展过程的基础上对现代玉米种业发展态势进行了总体分析。最后以登海种业与德农种业为例对现代玉米种业公司进行了个案分析。中国玉米种业体制经历了一个由政府主管到逐步走向市场调节公司化的过程。1987年,中国种子公司正式成立,并于1995年更名为中国种业集团公司。现代玉米种业产业化主要包括玉米品种研发体系、玉米种子生产、加工及销售体系、玉米种子行业管理体系和玉米产业组织结构等方面。现代产业化玉米种业公司成长历程集中体现了中国玉米种业的发展状况。登海种业是最大的玉米种子现代企业、德农种业为新兴的玉米种子企业,皆具代表性,故而在对玉米种业发展态势进行总体分析之后,以他们为个案进行了例证分析。玉米种业发展有着深远影响。首先是促进玉米产量提高和面积扩大。新中国成立前后,无论是面积、单产还是总产均有较大程度地提高。特别是20世纪80年代后紧凑型玉米的持续培育并得以迅速大面积推广,体现了玉米品种发展对产量提高的贡献之巨。吉林省是我国春玉米最大产区,山东省是我国夏玉米最大产区。故本文以山东省为例考察了玉米种业对区域农业开发与经济发展的推动作用;以吉林省为例考察了玉米种业发展对农业发展模式与经济发展方式的改变作用。考察20世纪中国玉米种业发展的动力因素,有三个因素影响最为突出:一是作为玉米种业自身技术因素,玉米品种改良是内驱动力;二是作为国家制度因素,国家农业科技政策是指针,具导引作用;三是作为产业经济杠杆,市场需求乃是玉米种子产业的核心环节,具强大推动力。最后总结了中国玉米种业发展的特点;归纳中国玉米种业的发展经验启示;指出中国玉米种业的发展问题与不足。纵观20世纪玉米种业的发展,它体现出自身运行的特点,有巨大成就,亦有问题与不足,无论得失成败,都对我们今天玉米种业的发展有着重要启示与借鉴。给我们指明了前进的方向:强化种业科研,走创新之路;锐意体制改革,走产业集团化之路;加强种子品牌建设,走优质精品之路;严格市场监管,走依法治种之路;拓宽种子市场,走国际化之路。

参考文献:

[1]. 抗除草剂谷子新种质的研究与综合利用[D]. 王天宇. 中国农业科学院. 1998

[2]. 抗除草剂谷子新种质的创制、鉴定与利用[J]. 王天宇, 石云素, 辛志勇, H, Darmency. 中国农业科技导报. 2000

[3]. 种植抗除草剂谷子应该注意什么[J]. 杜瑞恒. 河北农业科技. 1999

[4]. 种植抗除草剂谷子应该注意什么[J]. 杜瑞恒. 现代农业. 1999

[5]. 谷子Ms~(ch)基因的分子标记及psbA基因的鉴定[D]. 袁进成. 中国农业科学院. 2005

[6]. 二十世纪中国大豆改良、生产与利用研究[D]. 蒋慕东. 南京农业大学. 2006

[7]. 20世纪中国玉米种业发展研究[D]. 杨虎. 南京农业大学. 2011

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抗除草剂谷子新种质的研究与综合利用
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