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摘要：总结了国际玉米小麦改良中心（international maize and wheat improvement center， 简写cimmyt）的品质育种特点，即根据种植习惯、气候条件、土壤类型，将不同的地区区域划分为12个米格环境，在对亲本进行品质、抗病性、农艺性状检测及调查基础上，大量组配杂交组合，高世代结合品质综合评价，培育具广泛适应性、抗病、稳产高产并具一系列加工品质特性的种质资源。
关键词：小麦；品质；育种；检测
小麦在发展中国家是第二大作物，地理分布全球化。从墨西哥北部湿润的低地，到哈萨克干燥的平原，小麦种植面积在发展中国家已超过20亿hm2。国际玉米小麦改良中心（cimmyt）是当今世界现有的15个国际农业研究和培训中心之一。cimmyt自1966年成立以来，为全世界尤其是第三世界国家的小麦、玉米种质资源培育及生产作出了巨大贡献[1]。cimmyt小麦项目寻求在亚洲的大部分、北非、南非、东非及拉丁美洲这一多样的生态区中，还包括日常食品需求的一半仅来自小麦的一些国家中，改善食品安全和进行资源保护。
受国家留学基金委资助，笔者于2010年9月至2011年8月期间赴墨西哥cimmyt进行小麦品质分析及小麦育种研究工作，现将cimmyt的小麦育种策略及与谷物化学实验室相结合情况作一介绍。
1研究内容
cimmyt自成立以来，以面包春小麦和硬粒小麦育种为主，20世纪80年代中期又开展了冬小麦在土耳其的育种工作。cimmyt每年从合作国家广泛征集各具特色的种质资源2 000份左右[7]，年配制杂交组合约8 000个，针对各米格环境特点，选育适应该米格环境条件、气候特点，及符合当地消费习惯的稳产高产、抗病的种质资源，并向全世界小麦育种者提供有关育成材料产量、性状表现以及基因型与环境互作的信息，以促进种质资源的交流，确保以种植小麦谋生的农户有最好的研究支持[1]。
2米格环境划分
cimmyt为开展工作的需要，并进行针对性育种，将全球小麦分布区域根据种植习惯、气候条件、土壤类型、最终用途等划分成12个米格环境。表1、表2分别为各米格环境分类标准、代表地区及育种目标。
cimmyt从1944年对米格环境1进行育种，至今仍是主要育种地区。该区首先采用rht1和rht2矮化基因，使小麦品种产量潜力和实际产量提高了2～3倍，以后又相继在其他米格环境采用该基因。自1988年在土耳其开展冬小麦育种工作。
3小麦育种
cimmyt总的育种目标为：培育适于不同米格环境下的稳产高产、抗病，并具广泛适应性的且具备一系列加工品质特性的种质资源。
针对这一育种目标，cimmyt以近期推出的具广泛适应性种质资源为一类亲本材料，另一类为与之有合作关系的、用于国家交流的、具有特殊特征特性种质资源；针对种质资源的特征特性，采用相对应的杂交方式，每年组配约8 000个杂交组合，一般单交每组合做3穗杂交，顶交和双交每组合做15穗。
在选择方法上，由20世纪80年代中期以前的系谱法选育，改为80年代中期后的改良系谱法或集团选育。从1995年后使用集团选育法，系谱法仅在f6使用。
f7中选材料升入小面积试验圃，同时该材料在toluca和el batan分别进行条锈和叶锈、赤霉病鉴定筛选。入选材料升入第一年产量试验圃（yt），3次重复，同时鉴定叶锈病，产量比对照品种增产显著的中选材料升入第二年产量试验圃（eyt），3次重复，两年的产量试验都在cd.obregon进行。通过产量试验后，中选材料即可升入国际产量试验圃。
toluca, 气候湿润，多雨，主要是抗条锈和抗septaria 叶病选育；cd.obregon，干燥，日光充足，昼夜温差大，进行产量鉴定和抗叶锈育种；f5、f6代同时种植于kenya，进行抗秆锈选育。
4品质检测
cimmyt小麦育种材料，除了对亲本材料进行品质检测与评价外，从f5代单株选择开始，即进行品质检测。f5-f10，用近红外（nir）光谱分析技术测定籽粒硬度和sds（十二烷基硫酸钠）沉降值试验；f7-f10，用mixograph测定面筋类型；f8～f10，用alveograph测定面团的比功和面团的弹性和延展性，进行烘焙试验，包括面包、饼干等。对于来源于特殊地区的育种材料，还要进行更细微的品质检测，包括亲本及f2、f3代分子标记检测，以及淀粉质量鉴定、sds-page高低分子量蛋白亚基检测等。谷物化学实验室根据育种家提供的小麦育种材料的信息，结合品质分析结果，提供给育种家详细的分析报告。以下是小麦品质育种中非常重要的几项分析项目。
4.1 籽粒硬度
小麦籽粒的硬度对胚乳和麸皮的分离、水分的吸收、面粉的筛分等，都有非常重要的影响；硬度大的小麦在磨粉时产生较多的破损淀粉，对于面包烘烤时，提供糖化力是非常重要的[2]。表3是用近红外光谱分析技术对不同海拔高度的籽粒硬度分级。
4.2sds沉降值
沉降值是测定小麦品质的综合指标，沉降值越大，表明面筋强度越大，面粉的烘烤品质就越好。沉降值遗传力较高，在育种早代选择有效。比沉降值结合了蛋白质数量，可消除蛋白质数量对sds沉降值影响，比值更可靠。经sds法测定的各类型面筋强度的sds沉降值范围及比沉降值如表4所示。
4.3揉面仪（mixograph）测定面筋类型
揉面仪显示的曲线峰值是面团最适宜的形成时间，面团流动性最小，可塑性最大；耐揉性表示曲线峰值后下降斜率，表示面团的稳定性。称量面粉的质量（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。
根据峰值高度和峰值后斜率的范围进行校正，在结合揉混时间，最后确定面筋强度类型。 mixograph测定的曲线类型及面筋强度划分类型如表5所示。
吸水率越高，面粉蛋白质质量越好；揉混时间越长，表明面粉蛋白质地筋力越强；曲线的宽度和下降角度，表明面团对揉混的耐性，曲线越宽，下降角度越小，表明面团对揉混的耐性越强，蛋白筋力越好[2]。
4．4吹泡示功仪测定面团比功、弹性及延展性
p值表示面团的张力，表示吹泡示功仪最大压力时面团的抵抗力，面团弹性大时p值高；l表示面团的延展性；w（尔格）表示单位质量的面团变成厚度最小的薄膜所需的功，为曲线面积（s）×6.54乘积，表示膨胀指数[2]。
在各个品质指标测定后，综合蛋白质含量、面筋类型、吹泡示功仪比功及p/l值，籽粒硬度、sds沉降值，mixograph 的峰值高度和时间，以及面包、饼干烘烤特性，最后确定某种小麦属于哪类用途，并将分析的综合信息报告给育种家，以便于育种家根据小麦品系类型确定适宜发展地区及为改良新品系做种质资源。
作者：李光发 张淑琴 邬生辉 曲刚 徐宝峰 许正学
摘要介绍了通化地区玉米品种应用的现状,提出了近期玉米育种的策略,以期为通化地区的玉米生产提供依据。
关键词玉米;品种应用;现状;育种策略;吉林通化
通化地区位于吉林省东部半山区,年降雨量为500～700 mm,有效积温为2 700～3 000℃,集安岭南高于其他地区,为3 300℃左右。通化小气候区比较多,土地肥沃程度不一。玉米面积为7.04万hm2,占全部播种面积的37.6%,主要种植在岗坡地上。主栽品种以中熟为主、中晚熟为辅,主要几个品种主宰玉米生产形势。
1玉米品种应用现状
通化地区20世纪90年代玉米主要代表品种是本育九、吉单159、吉单156、丹玉15、四密25、新铁10;近几年主要代表品种为通单24、通育99、通育112、先玉335。其中,先玉335以强猛的优势占据1/3～1/2的市场份额,种植面积迅速扩大,深受农民欢迎。先玉335为中熟品种,弹性大,不同年度、不同环境稳定性好,熟期稳定;产量高,种植密度6万株/hm2,产量可达到15t/hm2,种植密度在5.0～5.5万株/hm2,产量为13t/hm2左右;活秆成熟,叶片持绿时间长;穗均匀、整齐,不秃尖;籽粒饱满,颜色好,商品品质好;轴细,籽粒脱水快;粒大,百粒重大;籽粒拱土能力强,出苗快,保苗全;单粒点播,省种,省间苗;耐涝抗旱。但植株高,在6万株/hm2的密度下,2008年雨水多年份,株高为3.5m,穗位为1.5m,倒伏严重;2009年干旱年份,株高为3.0m,穗位为1.1m,轻微倒伏,枯死株占一定比例。苗期分蘖多。通单24是吉林省中熟品种的一个典型代表,10年来推广种植社会效益巨大,年种植面积逾5.33万hm2。通育112累计种植面积逾3.33 hm2,通育99累计种植面积6.67万hm2(有部分单粒播种),这3个品种种量的1/3在通化区。近3年,在先玉335大面积种植的形势下,通字号玉米品种有良好的发展势头。
2育种策略
2.1品种有卖点
品种要有适合当前复杂多变的气候、环境和当前粮食市场的需求以及农民的要求,即在高产的基础上,粮食是否好卖,品种是否优质优价,风灾年份是否抗倒伏,干旱年份是否果穗秃尖严重,秋后籽粒降水快慢,下棒扒皮难易等。
2.2提高产量
一是与先玉335达到平产。充分利用国内研究成果,立足过去育种目标即通过提高单穗产量从而达到提高群体产量的模式,继续利用lancater×reid yellow dent、lancater×塘四平头、lancater×旅大红骨、reid yellow dent×塘四平头、reid yellow dent×旅大红骨等组配模式[1-5],在6万株/hm2的密度条件下严格选择,加强对组合的抗倒伏性、穗均匀性、有无空秆、抗病性、穗秃尖性、籽粒脱水快慢性、米质好坏的选择,以期获得良好结果。二是比先玉335增产10%。逐步退出原来的思维模式和组配方式,强化对耐密品种模式的研究和探讨,加快对先玉335及国外杂交种的研究利用,如将先玉335的株高降低50cm,保持其他性状,适应性鉴定等。
2.3矮秆
吉单261在通化区2008年株高为3.0m,2009年株高为2.8m;先玉335在2008年株高为3.5m,2009年为3.1m。目前生产上主要是中、高秆玉米品种,遇多雨大风年份,倒伏严重,减产严重。由于气候多变,风调雨顺的年份很少,抗倒伏、稳产高产的品种将是一大亮点,虽然抗倒伏不等于矮秆,但矮秆品种应是首要考虑的重要目标。耐密矮秆玉米品种是实现玉米高产稳产的首要途径。品种矮秆,其双亲就不能高,母本应保持株高2.1m左右,父本株高不能超出2.3m;双亲株高稳定性好,雨水调和与干旱年份株高差异不应超过10cm。加强对矮秆种子资源的挖掘利用,对不同优势系统的矮秆材料进行归类、测配和分析[6,7],利用国外资源积极创制矮秆材料,选育高产稳产矮秆新品种。
2.4熟期和米质稳定
熟期和米质是相关联的,熟期稳定,米质就稳定。有的品种熟期对环境气候不敏感,吐丝期和成熟期稳定,米质就好。如先玉335和通育99,无论在黑龙江省还是河北省,不管是白城地区,还是延边地区,都是中熟品种,米质好。熟期稳定、产量稳定,米质稳定,单位效益就稳定,前景就好。
2.5籽粒品质优良
一是品种百粒重要大,不能太小,目前以42g左右为宜。百粒重过小,没有市场;百粒重过大,虽然市场需求,但遇到低温、干旱年份,成色欠佳,影响销售。籽粒大小要均匀,穗尖部籽粒不能太小,即使尖部粒小,所占比重不能太大。二是籽粒颜色要正黄色,有亮度。三是容重要高,水分要低。
摘要：介绍了植物组织培养技术、重组dna技术和分子标记在油菜育种中的应用。植物组织培养技术已日趋成熟，应用在了油菜的单倍体育种、远缘杂交和染色体诱变等方面；重组dna技术在油菜抗除草剂，抗虫和抗病等方面已发挥巨大作用；随着基因饱和度的增加，基因图谱与物理图谱的建立，分子标记将有望在提高选择效率，培育好的油菜品种方面发挥大的作用。
油菜是世界四大主要油料作物之一，属十字花科芸薹属，包括甘蓝型油菜、芥菜型油菜、白菜型油菜3个栽培种。多年来，油菜生产国政府和科学工作者均十分重视油菜的生产和科研工作。从70年代开始发展起来的现代生物技术则给动植物品种改良带来了一场革命，把育种技术从宏观水平提高到微观水平，以植物组织(细胞)培养技术、重组dna技术、分子标记技术为主体的现代生物技术已成为作物品种改良的前导技术。本文就生物技术在油菜育种中的应用加以综述。
1、植物组织培养
植物组织培养是指植物的离体细胞、组织或器官在人工培养基上的生长、维持或分化。组织培养的全部实践都是以细胞的全能性和体细胞有丝分裂的均等性为依据的。植物组织培养根据外植体来源和培养目标的不同分为愈伤组织培养，器官培养，分生组织培养，细胞培养和原生质体培养及融合等类型。组织培养作为一种新的手段，对植物改良有重要价值。
1．1单倍体育种技术 控制和改变植物染色体倍数来达到选育优良品种的技术，其中最突出的是单倍体育种。以花药为外植体组织培养获得单倍体个体，无论花粉来源于纯合体还是杂合体，经加倍后即纯化，为加速育种进程提供了前所未有的机会。目前，花药培养已在200多个植物种中获得成功，中外学者对影响花药培养的内外因素进行了广泛深入的研究，运用花药培养已经获得新品种的重要作物有水稻、小麦和大麦等，通过花药培养也获得了一批纯合玉米自交系。甘蓝型油菜通过花药均获得单倍体植株，进而加倍，已成为常规育种的重要辅助技术。
1．2通过胚培养克服远缘杂交不亲和性和杂种后代的自交不亲和性，拓宽种质范围 远缘杂交是植物育种的二个重要方面。通过远缘杂交，可以获得品种间杂交难以得到的变异类型。通过栽培种和野生种间的杂交，还可以从野生种那里获得如抗病性和对恶劣环境适应性等经济性状。但远缘杂交也存在许多困难。其中之一是杂种胚乳不能正常发育，杂种胚也会因饥饿死亡。在芸薹属、萝卜属等作物上，远缘杂交均有成功的报道，我国也有不少成功的例子，如甘蓝型油菜与兰花籽、诸葛菜的种属间杂交等。
1．3原生质体培养及融合技术 植物原生质体是指用特殊方法脱去细胞壁的、裸露的、有生活力的原生质团。这种裸露细胞在适当的外界条件下，还可以形成细胞壁，进行有丝分裂，形成愈伤组织和诱发再生植株，因而仍然具有细胞的全能性。原生质体培养就是指以这种裸露细胞作为外植体所进行的离体培养。原生质培养的主要目的是实现远缘物种的体细胞杂交和外源染色体、dna或细胞器的导入，以这种生物学手段对植物进行改良。在植物育种上应用最多而且期望最高的是体细胞杂交。
体细胞杂交又称原生质体融合，是指2种原生质体间的杂交。它不是雌雄配子间的结合，而是具有完整遗传物质的体细胞之间的融合。因此，杂交的产物一异型核细胞或异核体中将包含有双亲体细胞中染色体数的总和及全部细胞质。当然，由于自然的原因，由杂种细胞再生成的杂种植株内，染色体数目和细胞器的组成以及其它细胞质成分还有不同程度的变化，因而大大增加了后代的变异。此外，由于人为的控制，也会使杂种细胞内的遗传物质发生某种变化，例如体细胞杂交过程中有意识地去除(或杀死)某一亲本的细胞核，得到的将是具有l个亲本细胞核和2个亲本细胞质的杂种细胞，通常把这种细胞称为胞质杂种。
关于原生质体融合技术，自carlson(1972)获得第l个烟草体细胞杂种以来，到80年代中期报道有15个种内组合，38个种间组合，13个属间组合的体细胞杂种植株。大多数属于茄科植物，十字花科只有少数。据不完全统计，到90年代，通过体细胞杂交技术又增添了再生植株的种内杂种14个，种间62个，属间47个，并有2个科间组合的胞质杂种分化出植株。油菜的原生质体融合在70年代也开始了尝试，如拟南芥菜和白菜型油菜原生质体融合获得了自然界不存在的属间体细胞杂种一拟南芥油菜。banneret等通过种间杂交将ogura在萝卜中发现的雄性不育性胞质转移到甘蓝和甘蓝型油菜中。pelletier等通过体细胞融合的方法产生雄性不育的甘蓝型油菜胞质杂种，从而得到优良的没有缺点的雄性不育系。heyn通过油菜雄性不育和raphanobrassica(萝卜×甘蓝型油菜杂交的双二倍体)种间杂交，将恢复基因从萝卜导入到甘蓝型油菜中，pelletier等选择得到了具有改良的最佳胞质杂种组胞质全恢复植株，这类种质具有一个显性恢复等位的基因，近年来，通过不断改良，萝卜胞质三系已接近生产和利用阶段。
1．4诱发与筛选遗传变异，转移创造抗逆、抗药、抗病性突变 因为组织培养改变了细胞分裂的正常周期，使异染色质dna复制更加延迟，从而使带有异染色质区的染色体在细胞分裂过程中发生断裂、引起染色体畸变，诱发转座因子。因此，在组织培养条件下，无论有无诱变剂存在，都有较高的突变率，再生植株中存在着丰富的遗传变异。由于组织培养的环境条件可以严格地加以控制，我们就有可能模拟出各种自然灾害条件，如培养基中nacl的浓度、ph值、添加对某些作物危害最大的流行病菌毒素或者最有效的除莠剂等，组成各种特异性选择培养基，从而筛选出具有对特殊自然灾害抗性、抗药性或抗病性细胞系或再生株，为作物改良提供宝贵的基因来源或种质资源。
2、植物基因工程技术
基因工程即重组dna技术，或分子克隆。是一种外科手术式的遗传操作。它不是通过一般传统的有性杂交方法，而是采取类似于工程建设的方法，按照预先设计的蓝图，借助于实验室的技术，将某种生物的基因或基因组转移到另一种生物中去，使后者定向地获得新的遗传性状，成为新的类型。用重组dna技术实现对某一植物的改造，大体上要经过以下5个步骤：①从某种特定的生物中获取外源dna或目的基因; ②从原核生物中获取目的基因的载体并进行改造;③用限制性内切酶将载体切开，用连接酶把目的基因连接到载体上，获得dna重组体;④以欲改造的植株作受体，使重组dna进入受体细胞，即实现外源dna的转化; ⑤被转化的受体细胞再生完整植株，外源dna在受体内表达。
利用基因工程技术可以改良作物蛋白质成分，提高作物中必需的氨基酸含量，脂肪酸组成，培养抗病毒、抗虫及抗逆境植株，在当前农业生产中已经显示出巨大的经济效益。因此，倍受重视，已经成为研究人员多，投资大，进展快并极富活力的生物技术产业，并展示出在未来农业生产中的诱人前景，是我国"863"计划的重点项目。
近年来，油菜基因工程研究已蓬勃开展，据不完全统计，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年全国转基因植物试验共205个，其中油菜164个。在这164个试验中，抗除草剂试验159个，抗病试验l个，改变蛋白质试验1个，提高含油量的试验l个。
2．1抗除草剂 将除草剂耐性引入农作物是增加对除草剂选择性及完全性的一条新途径。在油菜基因工程中，对抗草甘磷的epsp合成酶(5-enolpyruvylshikimate-3-phosphatesynthase)突变基因的导入取得成效。草甘磷(glyphosate)是一种非选择性的广谱除草剂，它是通过抑制epsp合成酶的活性而阻断芳香族氨基酸的合成，最终导致受试植物死亡。
目前已从e·coli分离出一个突变株，它含有抗草甘磷的epsp合成酶的突变基因，将其引入到作物中，当使用草甘磷时，作物不受损害。由于草甘磷无毒，无残留，易分解，不污染环境，因此，人们对抗草甘磷的epsp合成酶基因的遗传操作十分重视。目前加拿大已有2个抗草甘磷的转基因油菜品系，多加1992一1994年加拿大油菜品种联合试验，这些品系在产量方面与当前品种相当，但品质和抗性加强。
2．2抗虫 培养抗虫植物是基因工程的一个重要应用领域，不仅对改良作物具有重要意义，同时对种子工业和农业化学也有不可低估的影响。在抗虫方面，主要是通过克隆编码。将苏云金芽孢杆菌(bocillas thuringiensis)即b·t·的毒素蛋白基因(也称杀虫晶体蛋白基因)转移到植物细胞中，从而获得抗虫的转基因植株。目前已将其转入到烟草、番茄、棉花中。在姜芸薹抗虫基因工程中，已将苏云金杆菌毒蛋白基因转入油菜、花椰菜、花茎甘蓝，结球甘蓝中。
利用一些蛋白酶抑制剂基因，也可获得抗虫植株。如英国已克服了豇豆的胰蛋白酶抑制剂基因，将该基因转入植株，就产生抑制剂，能破坏虫体胰蛋白酶的活性。害虫食转基因植株后，便因消化不良而死亡。
2．3抗病性 病毒对植物的危害是农业生产上损失最大的病害之一，目前普遍采用的控制和避杀传毒昆虫、选育带有抗病基因的品种、生产脱毒苗以及接种病态的弱毒株系以达到交叉保护的作用等常规方法，均或多或少存在限制因素，导致效果欠佳或产生相反的效果。利用植物工程防治病毒的方法有以下几种。
①病毒外壳蛋白基因的导入：即利用导入的外壳蛋白基因形成交叉保护，防止或减轻病毒危害，已经获得的抗病毒转基因蔬菜作物有番茄、马铃薯、辣椒等。美国于1986年获得了转化tmv外壳蛋白基因的番茄植株，在大田试验条件下，有tmv外壳蛋白的番茄接种tmv后只有5%的植株发病，产量不减，而对照植株发病率达99%，减产26%~35%。已经成功转化的病毒外壳蛋白基因还有马铃薯x病毒(pvx)、马铃薯y病毒(pvy)、黄瓜花叶病毒(cmv)和大豆花叶病毒(smv)等。
②病毒卫星rna的crna导入：1986年英国科学家把cmv的卫星rna转成cdna。再将它转进植物中去，第l次获得了抗cmv的工程植株。我国学者赵淑珍也获得了类似的转基因植株。
③病毒的反义rna：日本科学家1993年已将cmv反义rna基因导入到辣椒中并探索反义技术在抗病毒育种上的应用价值。其抗病机理就是将病毒的基因组反向结合在启动子上，转入植株，使转基因植株编码出反义基因的rna，当外源rna病毒侵入时，反义rna便与之形成互补，构成双链结构，从而阻止病毒复制，减轻病毒危害。
除上述3种方法外，还可以利用植物自己编码的抗病基因以及利用病毒上的其它基因等方法进行抗病品种的育种。
2．4品质改良 据davies(1992)报道，在脂肪酸代谢过程中催化不饱和反应的酶为质体中18碳酰基载体蛋白脱氢酶。将其反义rna基因导入油菜和芜菁。结果使转基因植物中饱和的18碳烷酸含量由2%提高到40%，增加20倍。但油脂含量仅为正常种子的一半。另据kuntzon等报道，由加州月桂树分离得到的月桂酸酰基载体蛋白硫酯酶基因导入油菜中，使转基因油菜种子油中月桂酸(13碳饱和脂肪酸)含量高达50%。此外，据krebbeors等(1991)、stayton等(1991)、altenbach等(1992)报道，通过根瘤农杆苗导入拟南芥和豌豆2s白蛋白基因和巴西坚果富含甲硫氨酸种子蛋白基因，使转基因油菜蛋白质总量成倍增加，甲硫氨酸和赖氨酸含量显著提高。这些事实都说明，提高基因工程改良种子中油脂和蛋白质组成是可能的。
2．5自交不亲和性的转变 自交不亲和性(si)有孢子体和配子体2个主要系统，孢子体不亲和系统是不亲和花粉管在柱头表面生长停滞，配子体不亲和系统是不亲和花粉长出花粉管，花粉管生长停滞一般发生在进入柱头之后。甘蓝(brassica oleracea)仅孢子体系统，其s一座位(s-locus)含有2个多态基因(polymorphic genes)。即s一座位糖蛋白(slg)和s一受体激酶(spk)基因，两者是分离的，相隔约200kb。srk基因中一个类似于slg的结构区域，一个假定的穿膜结构区域和一个激酶结构区域。
甘蓝型油菜(brassica napus)属于自交亲和性的植物，将其slg基因转入自交不亲和性的甘蓝(brassica oleracea)后，甘蓝即变成自交亲和株。这可能是甘蓝的slg基因在受到有益抑制，引起柱头发生变化造成。
2．6育性 决定植物育性的ta29基因及转基因杂种油菜已取得突破性进展。ta29核酸酶基因最先是由goldberg r·b·在烟草花器中发现的。这一基因转至油菜等作物中可以表达。据marlani c·等研究，外源的ta29核酸酶基因在绒毡层中专一表达时，致使绒毡层细胞败育，而绒毡层细胞主要是为花粉粒发育提高营养的，败育后导致花粉发育不正常而表现为雄性不育。为了达到育性的恢复，marlani c·又设计了用绒毡层专一启动子与ta29核酸抑制物基因构成融匣?虻既胫参铮?肷鲜龅既?a29核酸酶基因后得到的雄性不育株杂交，在f1代中，由于ta29核酸抑制物基因表达，抑制了ta29核酸酶的活性，从而恢复可育。
为了使基因工程雄性不育可保护下去，mariani c·又设计了将ta29核酸酶基因与bar基因(编码抗除草剂磷化黄酮的ppt乙酰转移酶)串联在一起的转化植物。这一转基因雄性不育植物当与正常油菜杂交时产生的后代即可用除草剂处理，选择性杀死可育株而保留不育株。现在比利时pgs公司(1993)已利用这一套材料生产杂种。
3、分子标记
分子标记(molecular marker)是指与特定基因或标记连锁的一段经过扩增并可检测出的dna序列。经典的分子标记rflp(限制性片段长度多态性)至今仅l0多年的历史，但人们利用它已构建了数以百计的植物分子标记遗传连锁图。后来发展了基于pcr技术的各种分子标记，如ssr、rapd、scar、aflp等等。这些分子标记各有千秋，已有许多专文予以介绍。这里仅就分子标记在辅助作物育种中的功用概述之。
从本质上看，分子标记与构建经典细胞遗传连锁图的形态学标记和生化标记是一致的。所不同的是与后两者相比较，前者直接反映了dna序列上的变异，并在数量上具有无限性，因此在辅助作物育种上有更广泛的用途。
3．1作物品种资源的dna指纹分析 这种分析不仅将导致对遗传资源本质的评价、归类和利用，还将在品种的纯度测定和品种知识产权保护上发挥作用。
3．2标记重要基因 有些重要基因，如抗病基因检测不仅很费时，还受植物发育阶段的限制。利用与这些基因紧密连锁的分子标记，无疑有助于在育种过程中对特定基因型的选择。如果利用分子标记与目的基因之间的连做关系，构建出类似于细胞遗传图的分子标记遗传连锁图，那么分子标记还将有下述用途：
①辅助回交育种 回交育种中需要解决的问题之一是连锁累赘。利用分子标记可能检测到在目的基因两侧各发生了一次交换的个体，因而可以仅经过二、三次回交，便可达到常规回交育种中回交上10次也达不到的目的。
②全基因组选择 借助于饱和的分子标记连锁图，可以对各预选单株的整个基因组组成进行分析。在此基础上选择出不仅具有多个目标性状，且遗传基础最为理想的个体。
③杂种优势分析和预测 杂种优势来源于dna的杂合性，分子标记第一次提供了准确判断杂交组合dna杂合性的手段，从而也第一次有可能从dna水平预测杂种优势。利用分子标记，还可人工培育出在dna序列的重要片段可能高度杂合的亲本，从而配制出超优势的f1组合。
4、结语
处于世纪之交的现代植物育种学是以组织培养、分子克隆和分子标记3大生物技术同育种实践紧密渗透为特征的。组织培养技术已日趋成熟，成为油菜常规育种的重要辅助手段，随着基因图谱的饱和度日益提高，以及rflp标记图谱，基于pcr标记图谱、物理图谱间对应关系的建立，育种家在不久的将来有望利用分子标记来提高选择效率，更快地培育出更好的品种。基因工程除在抗除草剂、抗病、抗虫等方面发挥巨大的作用外，在创造新的雄性不育材料、充分利用杂种优势方面亦展现出诱人的前景。
1需求分析
1.1条码制作
1.1.1条码生成
条码内容具有唯一性，包含品种编号、种植位置、流水号等信息，在桃树定植后选择品种、种植基地与田块、垄行号、定植数量等后批量生成。同一位置原则上只能存在一个定植条码，但允许通过嫁接、补种在相同位置上补充新条码。
1.1.2条码打印
数据中心PC端连接控制专业条码打印机制作条码，可在条码生成时批量打印，也可在观察记录中多选打印。条码选用防水防晒抗撕标签材料，树脂碳带打印保证条码内容经久不褪色或模糊。标签在不同位置打上相同标识内容的QR二维码和Code128一维码，可兼容不同手持终端。条码打印后可塑封或直接悬挂在主枝上大约离地面1~1.2m处，便于手持机扫描记录及田间桃树修建及管理。
1.2信息采集
1.2.1育种观察性状记录
水蜜桃考种记录字段达70多个，为了准确清晰地给每个条码记录这些信息，系统支持字段进行分组管理与显示，通过预定义字段信息采集方式（多项选择、日期选择、输入等），并对性状选择值提供一对一的模式图描述，使其在数据中心PC端和手持智能终端上快捷展示记录。育种图像、录音等媒体信息可在手持终端上现场拍摄录制后同步至数据中心，也可直接在PC端选择媒体文件记录。
1.2.2生产日志信息记录
以日志形式记录水蜜桃生产种植过程中各项农事操作，内容包含时间、基地田块、负责人、具体事项等，可针对多个水蜜桃种植基地镇或集中产区进行规范化统一登记管理，形成完善的水蜜桃生产质量安全追溯信息平台。
1.3信息查询
基于性状字段分组记录机制，育种信息查询支持一个或多个性状字段进行组合搜索，快速显示符合某些具体性状的条码，并可整合基地田块、资源名称、时间范围、条码等进行高级查询。信息查询结果可根据用户所选字段或全部字段导出到相应Excel文件中，便于其他分析利用。质量安全追溯信息则通过微信扫描商品二维条码，查询相关品种选育信息、育种单位、生产种植信息等。
2系统设计与实现
2.1系统架构
系统基于上位机与下位机分布式协同工作方式开发，上位机为运行于一般PC机的数据中心，负责初始化基地田块、资源品种、育种条码等基础数据，收集和存储水蜜桃育种与生产全过程文本、数字、图像、语音等多形式的可追溯信息；下位机为运行WindowMobile等智能操作系统的手持终端，每个终端具有唯一标识，基于上位机预置的数据框架通过扫码条码关联记录各类性状信息，并通过有线连接数据中心上传汇总图文信息。一个上位机可分配管理多个下位机采集的育种信息，即育种人员可多人同时使用多个手持终端分工考种，并保证数据统一标准采集入库。整体系统设计层次鲜明，数据对接融洽，实际操作性好。
2.2数据库设计
从数据功能角度划分，系统包括基础配置信息、育种过程信息、生产日志信息等三类数据。为便于后期数据库同步与备份，系统按“一库六表”的形式设计数据库，即系统配置表config、性状字段表field-Table、育种资源表variety、基地表base、田块表field、观察记录表record、生产日志表log。当上下位机数据同步更新时，系统只需根据所选同步内容进行数据表的清空与批量插入操作。
2.3系统实现
系统程序在MicrosoftVisualStudio2012中基于C#开发实现，数据库采用MicrosoftAccess2008与Sqlite2.0，实现了上、下位机的各类功能。
3结束语
水蜜桃育种与质量追溯信息管理系统的研究与构建，不仅有利于新品种选育性状数据智能化输入和系统化管理，而且通过管理系统功能延伸，能有效实现对水蜜桃生产过程的全程监控和质量追溯，对促进水蜜桃产业的转型升级与可持续发展具有重要意义。
作者：张小斌 吴大军 陈妙金 孙奇男 单位：浙江省农业科学院数字农业研究所 奉化市水蜜桃研究所
1.大豆遗传资源的收集及评价
美国农业部（USDA）科研人员先后举行两次大规模调查。Dorsett于1924~1926年在中国东北部收集1500份大豆资源，并送回美国。此后，Dorseet和Morse又于1929~1931年从中国、日本和朝鲜半岛收集约4500份资源。现在，美国农业部设在伊利诺伊大学香槟分校的大豆遗传资源基因库，保存有19000多份大豆种质资源。另外，作为美国大豆遗传资源的长期保存库，同样的资源还保存在美国马里兰州的贝尔茨维尔和密西西比州的斯通威尔。上述基因库保存并续繁了极为宝贵的种质材料，并对保存种质的形质性状进行系统评价，为世界大豆育种研究作出重要贡献。位于加拿大中南部城市萨斯卡通的加拿大农业部基因库，仅保存极少量的大豆种质资源，大部分加拿大育种家的育种研究，都要依赖于美国收集的资源。随着人类有目的选拔活动的不断深入，在野生大豆的进化演变过程中，大豆遗传变异基础愈加狭窄，遗传多样性也异常低下。其主要原因是野生种有的最低碱基序列多样性，随着作物化的演变进程被减半，稀少的等位基因81%被遗失，遗失基因的60%是具有显著变化特性的等位基因。
2.北美普通大豆的遗传改良育种
在北美通常认为，新开发品种对大豆增产的贡献率最大，每公顷年增产幅度大约在23kg[13]。在过去70多年时间里，北美大豆育种家们主要致力于提高大豆产量、品质以及病虫抗性、倒伏抗性等研究。在大豆广适性品种开发方面，也由美国北部扩大到加拿大南部等高纬度地区。有关作物改良的研究，1985年前，主要由公立研究机构主导。此后，美国私立研究机构已取代公立机构，主导大豆新品种的开发研究。尤其是最近40多年来，私立研究机构的贡献率正呈逐年提高的趋势。在美国中部和南部地区，育种家们多利用淡季闲置下来的保护地苗圃等作为加代繁殖的场所，来加快选育进程。所采用的育种方法多为系谱法、单粒传法、回交选育法或者混合改良法等。近年来，随着计算机网络化系统数据库软件的广泛应用与开发，多变量解析等复杂遗传变异的研究，使北美育种家的育种程序向着简便化发展，使效率化育种成为可能[14]。它将成为比通过实际的试验交配来评价杂交亲本配合力更有效地选择方法之一。为了促进大豆基因重组，获得更大的遗传变异，北美的少数几个研究小组，在雄性不育、双亲交配、循环选拔等方面进行有效尝试，并获得一定程度的成功。近年来，极少数研究小组进行了F1杂交大豆的开发应用、复合品种及多系品种的培育尝试[13]。过去几十年，来自中国北部的大豆遗传资源，对美国北部和加拿大的品种选育及开发作出较大贡献，而引自中国南部的大豆遗传资源，已成为美国南部育成品种的祖先[14]。根据Cui等近缘系谱分析，北美食品加工用大豆品种的遗传基础与同地域栽培的加工用品种存在差异，其遗传多样性更为丰富[15]。Martin等对北美大豆产量遗传贡献的众多调查结果表明，即便是产量最高的农家品种，距离理论上的选择极限仍有差距[16]。选择极限就意味着再无可利用的遗传变异，对北美大豆育种家来说，这种威胁正越来越近。因此，努力扩大遗传资源基础对大豆育种是至关重要的。
3.加工专用型大豆新品种的选育
在北美洲，特殊用途的大豆，通常指可用来制作豆腐、纳豆、豆乳、豆酱等某些专用品种，以及黑大豆、菜用大豆（亦称毛豆）等。此外还有蛋白质加工用豆，部分的油分加工用豆，有机大豆以及加工功能性食品用等能够满足特殊市场需求的大豆类型。通常它们的产量及其他综合农艺性状都比已推广的高产大豆品种略差[15]。豆腐用品种，当初是以蛋白质含量高、百粒重大为育种目标进行开发的。百粒重一般在22~25g，蛋白质含量为44%~48%。美国Vinton大豆品种就是为满足豆腐加工市场需求而开发的第一代豆腐专用品种群的品种之一。到1991年，加拿大农业与农业食品部研究所开发的Harovinton推广普及，成为后来育成的高品质品种群的先驱[17]。大豆蛋白质含量的高低及组分的构成，是决定豆腐出率及品质的重要因素。豆腐常用的亚基品种多为球蛋白组分Ⅱa亚基缺失的品种，即A5A4B3亚基缺失型品种。Poysa等研究表明，使用7S球蛋白的α-亚基和11S组分的Ⅱa亚基双缺失，且11S组分的Ⅰ及Ⅱb亚基含量高的大豆基因型品种，可以做出硬而富有弹性的高品质豆腐[18-19]。在北美，有关豆腐用品种的开发研究，仅局限于极少数的公立大学及研究机构。在研究内容方面，北美育种家多以各种蛋白质亚基缺失的品种开发为主。在北美最初育成的纳豆用品种，为加拿大农业与农业食品部AAFC（AgricultureandAgri-FoodCanada）研究所Harvey指导下育成的品种，和弗吉尼亚工科大学GlenBuss开发的品种。Cober和Voldeng研究认为，小粒种育种应用集团选拔育种法，可以有效减少配制的集团组合的数量，降低工作量[20]。脂肪酸组成改良方面，北美Hammond和Fehr利用EMS（Ethylmethanesulfonate）诱变处理，育成低亚麻酸含量（≤4.1%）品种[21-22]；Wilcox和Caviness通过对Century进行EMS处理，育成亚麻酸含量3.5%以下品种[23]。现在，北美推广的低亚麻酸含量的大豆品种，是已知的3个fan基因中的两个发生突变的结果，亚麻酸含量可降到2.5%~3%，若3个fan基因均发生突变，亚麻酸含量可降到1%[24]。目前，有关将油酸转化为亚麻酸的3个fan基因（GmFAD3A、GmFAD3B、GmFAD3C）的分子突变解析已经完成[25]。美国从2006年1月开始，出台了“加工食品有义务标注反式脂肪酸含量”法规，食品厂家为使其产品的反式脂肪酸含量接近，低亚麻酸大豆品种变得备受欢迎，助推研究机构开发超低亚麻酸含量大豆品种的积极性。现在，先锋公司注册的Treus、孟山都公司注册的Vistive商标，开始低亚麻酸大豆的商业化生产。据Pham等研究，至2009年，油酸含量≥80%、并获专利保护的大豆新品系已经开发成功[26-27]。育种家还致力于提高异黄酮、维生素E、叶黄素等功能性成分含量及降低植酸、过敏原蛋白含量等的改良[28-33]。
4.F1大豆杂交种育种的选育
大豆F1杂交种育种研究方面，与自花授粉的水稻一样，大豆也开展通过培育杂交种提高大豆产量的探索[34]，研究认为杂交大豆产量若能比常规高产品种增产10%~20%，杂交大豆的推广应用价值就会被认可。但是，由于受授粉机制的制约，大豆F1杂交种的规模化生产还存在一定难度，已育成的品种也因为在制种规模及成本等方面的障碍而无法得到大面积推广应用。在近几年，随着质-核雄性不育系的逐渐改良，大豆F1杂交种的规模化、低成本制种将有助于F1大豆杂交种的快速推广[34]。
5.分子标记在抗逆育种、基因挖掘、纯度鉴定等方面的应用
MAS分子标记辅助选择育种在大豆抗病新品种选育上的应用，已被证明是极为有效地选择方法[11]。它在大豆抗孢囊线虫（SCN，Soybeancystnematobe）育种上的应用，已有较多成功的先例。在大豆茎疫病、落叶病等抗病育种选拔上，也取得显著效果。据最新报道，杜邦公司应用MAS技术，在大豆锈病、斑点病以及蚜虫抗性育种方面取得成功。孟山都公司通过现代生物技术与传统育种技术的集成，在大豆遗传资源选拔上，从过去的百万分之一提高到五分之一，选拔效率发生巨变。最近，美国爱荷华州立大学联合美国农业部对大豆转座子TgmW4的克隆解析表明，它可以使既知功能的大豆基因的克隆变得容易起来[35]。由于MAS不受害虫与植物互作影响，鉴定结果具有一贯稳定的可靠性，而且，在分子水平上可为品种纯度及真伪性鉴定提供便捷、可靠的检测手段，因而具有很高的利用价值。
6.转基因大豆育种
1996年至今，已开发出1000多个草甘膦耐性的GMS品系[36]。目前，所有的草甘膦耐性GMS，均来自拥有CP4EPSP合成酶基因源系统的“40-3-2”。但是，随之而来的耐草甘膦除草剂的超级杂草也相伴而生。近年在北美出现的草甘膦耐性杂草，已成为影响北美大豆生产一个不可回避的因素[37]。2009年后，孟山都公司新开发的第2代草甘膦耐性品种RoundReady2Yield（RR2Y），与第一代相比，导入基因相同，但是插入基因组内的位点不同，而且具有同等的草甘膦抗性。由于其丰产性较好，大有取而代之的趋势[37]。MON98788GMS品种就是以农杆菌为载体，将目标基因插入到分裂组织而获得的GMO（Geneticallymodifiedorganisms）。据孟山都公司研究，此基因的插入，在提高产量及优异形质导入平台的构筑等方面，比最初品种群能发挥更大的作用[37]。拜耳公司在2009年也将RR2Y技术导入到有草胺膦耐性LibertyLink系列品种中。大豆品系A2704-12，A2704-21及A5547-35，是通过基因枪轰击，将包含CaMW35S启动子序列和一段受终止序列调控后改变的pat基因的pUC19基础质粒，导入受体细胞育成的。编码草胺瞵-N-酰基转移酶的pat基因是从好气性土壤放线菌分离出来的绿色链霉菌克隆的，是它赋予植物耐草胺膦的特性[37]。另据先锋良种国际有限公司的报道，不久的将来，兼耐草甘膦和ALS（乙酰乳酸合成酶）抑制性除草剂的OptimumGAT性状将导入到大豆中。这项技术是利用基因枪将两个耐不同类型除草剂的新基因，同时导入到一个大豆品种去。它包含的两个基因，一个是可以赋予植物草甘膦耐性的基因gat4601，另一个是编码不受阻碍乳酸乙酰合成酶（ALS）除草剂（咪唑啉酮系）影响的、可改变ALS酶的gm-hra基因[37]。可以预见此品种会在继RR2Y、LibertyLink品种推出后，成为又一个备受注目的新品种。这些颇具竞争力的技术所占的市场份额，将由除草剂使用的容易程度，防除杂草的广谱性、有效性、丰产性、害虫耐性等综合农艺性状以及遗传背景决定。这些技术与原技术的差异，在于它可为GMS带来新的杂草管理模式。其他GMO形质，也都处于市场开发或法律程序申请等阶段。其中，离GMO市场化最近的将可能是先锋公司正在开发或处于规制申请阶段的高油酸含量（>80%）的大豆品系。这种GMS的推出是由于将单拷贝的外源cDNA基因GmFad2-1导入受体，抑制发育中大豆种子内源GmFad2-1（编码油酰磷脂酰胆碱ω-6脱氢酶）基因表达，从而显著提高油酸含量，改善大豆油脂肪酸组成[38]。
北美大豆育种展望及我国大豆生产和育种科研的思考
1.北美大豆育种展望
北美大豆总产量占世界大豆总产的份额虽然在减少，但随着大豆在食品、油、饲料以及工业原料等领域用途不断扩大，将会更进一步激活北美大豆产业。在改良大豆品质、增加其附加值基础上，提高大豆产量仍将是北美乃至世界各国大豆育种家们最重要的育种目标。前述的GMS品种多以除草剂耐性或某一种子成分含量等单一形质的改变为主，随着GMO技术的日渐成熟，能同时改良2种或2种以上形质的新品种的育成，将成为新GMO育种目标。例如，孟山都公司计划到2030年前，将实现RoundupReady大豆品种产量比2000年提高1倍[39]。如何突破F1大豆杂交种制种瓶颈，提高其杂种优势，仍将是吸引大豆育种家致力研究的课题之一。在大豆品质改良方面，为了能够使大豆油分、蛋白质及功能性营养成分等的组成、含量有较大改善。美国大豆基金会2002年专门编制“好大豆品种计划”（BBI，Betterbeaninitiative），并成立一个成果转化利用中心，其目的就是应对广大消费者的需求，在不影响大豆产量和栽培特性的基础上，进一步提高大豆油和蛋白的品质，以提高其附加值，制定分析标准及分析技术，解明影响大豆品质的潜在因素。随着大豆基因组解析的深入研究，SSR、SNP等分子标记的进化及产量限制因素分子机制的解明，在大豆病虫害的抗性育种、高产育种等领域，发生根本性的变革是值得期待的。
2.我国大豆生产和育种科研的思考
从北美大豆的历史发展沿革、生产销售以及北美大豆育种的形势来看，北美大豆的耕种史，虽然远不及我国历史久远。但是，它们在经历二战及之后的40多年的发展后，在总产和单产各方面发生质的飞跃。而我国同期的大豆总产仅为美国的1/6，单产也仅为美国的3/5，即便如此，我国仍然是大豆净出口国。但是，自1996年后，随着美国GMS的不断扩张及出口份额的急剧上升，我国已由原来的纯出口国急转为净进口国。我国大豆的发展，由此呈现出一种“国内消费高度供不应求，国内生产供过于求”的现象。就大豆育种工作者而言，应具备超前的思维理念，制定的育种目标，既应该考虑产业链上游的生产者对品种高产、抗病等农艺性状的需求，又能反映产业链下游的加工企业，特别是要注重与我国大豆深加工企业沟通，及时了解企业对加工用大豆品种性状的需求，高产、优质、多抗育种的基础上，将现代生物技术与传统育种技术集成组装，加快加工专用型高附加值大豆新品种的培育，以降低企业的加工成本，在确保企业及农场主等各方利益最大化的同时，也确保国产大豆上中下游全产业链的良性健康发展。（本文图表略）
本文作者：王绍东 刘伟 于佳 姜妍 王浩 李远明 单位：东北农业大学国家大豆工程技术研究中心
作者：周忠宇 柳青山 周福平 张一中 张晓娟 邵强 单位：山西省农业科学院高粱研究所
高粱品种分为粳质（红粒）、粳质（白粒）、糯质（红粒）、半粳半糯（红粒）和四川的粳质（黄粒、褐粒、红粒）、糯质（黄粒、褐粒、红粒）、半粳半糯（黄粒、褐粒、红粒）7类。分析表明，这7个类型的高粱品种间总淀粉含量差异不显著，平均含量为61.50%～63.18%，说明北方杂交高粱及四川省高粱无论粳与糯，还是红褐粒与白粒，其总淀粉含量都比较接近，无显著差异，但在同一类型中，品种不同总淀粉含量变幅较大。7种类型高粱的总淀粉含量虽然接近，但直链和支链淀粉所占的比例却有明显差异。北方粳质（白粒）高粱的直链淀粉平均含量最高达28.52%，比四川省的平均最高的粳质（黄粒、褐粒、红粒）高7.57百分点；而北方糯质（红粒）高粱支链淀粉平均含量最高为91.99%，四川省平均支链淀粉含量最高的糯质（黄粒、褐粒、红粒）高粱为94.42%，比北方高粱高2.43百分点。四川省地方高粱品种中，糯高粱占70%以上，支链淀粉占90%以上，粒色普遍较深，多为黄、褐粒种。
糯高粱的组织结构及酿酒特性糯高粱的籽粒饱满、颜色淡红，抗虫性强，淀粉含量高，纤维含量低，其淀粉结构松软，易于吸水，淀粉易膨胀暴露，曲酶的作用点多，易于糖化，发酵较为彻底，组成的糟醅感观利朗，烤出的酒体醇香自然、绵甜净爽。若糯高粱用于小曲酒酿造，与使用粳高粱相比，其温水浸泡时间（蒸煮时间）短，辅料用量低，能源消耗低，糟醅残余淀粉低，出酒率高，酒质优，若经贮陈老熟，其品质更佳。如国酒茅台是用糯高粱通过特有的高温制曲、高温堆积、高温发酵、高温蒸馏、多次发酵、多次回酒而成，品质酱香突出，幽雅、细腻、醇厚、留香持久。五粮液通过糯高粱让5种粮食的综合效应驯化了窖泥微生物特有的区系，造就了五粮发酵特有的糟醅风格，长期循环发酵所构成的微生物代谢生态环境，让五粮液具有了特有的糟香[6]。糯高粱酿造的小曲清香型白酒，具有糟香（主要是乙酸乙酯为主体的香味物质）和含量适中的醇类、酸类、醛类等助香助味成分，是中国药酒浸泡的最佳白酒。而且还是中国肉类腌腊制品、腌菜制作、酿造调味品制作，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%之间，支链淀粉占总淀粉的90%以上。研究表明，总淀粉含量及支链淀粉与直链淀粉含量的比率与籽粒出米率、适口性及出酒率和风味有重要关系[5，8]。
单宁含量北方糯高粱一般单宁含量较低，粒色较淡，红褐粒种在1%以下；而四川省糯高粱单宁含量普遍较高，比北方红粒高0.5～1.5百分点。这一结果澄清了酿酒界过去“北方高粱酿酒效果不如四川高粱好的原因是北方高粱单宁含量高”的误解。
蛋白质含量蛋白质含量除与品种有关外，还受天气和施氮水平的影响。同一品种，种植年份不同，施氮量不同，其蛋白质含量有一定差异。研究表明，除白粒种蛋白质含量较高外（平均为9.76%），红褐粒种，北方糯高粱与四川省高粱接近（8.7%左右）。
粒质量与角质率北方糯高粱千粒质量多在20g以上，对27份北方糯高粱统计，均值为21.13g；四川高粱多为极小粒种，千粒质量为15g左右。角质也称玻璃质，一般认为，其含量低的酿酒效果好。目前，单独对高粱籽粒角质率的研究较少。宋高友等[8]研究认为，角质率与赖氨酸、蛋白质含量、出米率、千粒质量显著正相关，与单宁含量显著负相关。鉴于F1的角质含量大约比双亲平均值低10%，可根据育种目标，选择相应的角质含量低的亲本材料。
糯高粱的育种目标在糯高粱的育种目标研究上，张文毅[9]认为，要有较高的淀粉含量和单宁含量，较低的蛋白质和脂肪含量。宋高友等[8]认为，应培育粳糯型高粱。丁国祥等[10]研究认为，名酒的产量和风味除与得天独厚的气候、土壤、水质和酿酒工艺有关外，高粱籽粒的品质也是十分重要的因素。经研究，糯高粱育种的具体目标主要应考虑几点：产量为6500～7500kg/hm2，总淀粉含量在70%以上，支链淀粉含量占总淀粉含量的90%以上，蛋白质含量7%～9%，单宁含量0.5%～1.5%，脂肪含量在4%以下，角质率低于50%，抗丝黑穗病、炭疽病和纹枯病，中矮秆（株高1.5～2.4m），中熟（生育期115～125d），中散穗型，红褐色中粒种（千粒质量20～28g）。
糯高粱选育方法糯高粱的选育方法与普通高粱基本相似。选择粳性不育系、糯性恢复系等品种资源，或者糯性不育系、粳性恢复系等品种资源，在进行配合力测定的同时，筛选优质高产系，组配杂交种。收集糯性红高粱品种进行产量鉴定，或直接利用或转育成新的糯质不育系、恢复系。丁国祥等[11]用四川省农科院水稻高粱研究所选育的18A等4个糯高粱不育系与35R等5个糯高粱恢复系按Griffing方法Ⅱ配成20份组合，估算了糯高粱籽粒总淀粉含量、支链淀粉含量和直链淀粉含量的配合力。结果表明，同一亲本不同品质性状的配合力不同，同一品质性状不同亲本的配合力也不同。在酿酒品质性状的杂种优势利用上，选育优质酿酒高粱组合应选择总淀粉含量及支链淀粉含量一般配合力高的亲本。宋高友等[8]采用糯（A）×糯（R）、糯（A）×粳（R）、粳（A）×糯（R）3种杂交类型组合共239份，逐个分析了千粒质量、穗粒质量、蛋白质、赖氨酸、淀粉、直链淀粉、支链淀粉和单宁等指标的杂交优势。认为粳×糯组配方法较易获得籽粒淀粉含量高且淀粉中支链淀粉比例高的杂交种。丁国祥等[11]用糯质恢复系4R，21R，35R，58R，60R和糯质不育系32A，68A，70A，72A，按不完全双列杂交方法，配制20个杂交组合进行研究。结果表明，糯质高粱杂种1代存在明显杂种优势，穗粒质量、穗粒数、千粒质量、株高、穗长具有正向优势，而生育期表现负向优势，穗粒质量优势最强，组合间优势变异最小，但糯质杂交种产量低于粳质杂交种，比目前四川省生产上种植的青壳洋高粱增产显著。糯质高粱亲本主要性状对杂种1代存在不同程度的正向影响，提高亲本的千粒质量和穗粒数对选配高产糯质组合时特别重要。
糯高粱的育种现状目前，国内多家育种机构已育成一批品质好、产量高、抗病虫和适应能力强的糯高粱新品种[12]，如山西省农业科学院高粱研究所育成了晋糯1号、晋糯2号[13]，四川省农业科学院水稻高粱研究所育成了泸糯1号、泸糯2号、泸糯3号、泸糯9号[14-15]，辽宁省农业科学院育成了辽粘2号、辽粘3号[16-17]，贵州省旱粮研究所育成了黔高7号、黔高8号[16]，湖南省农业科学院高粱研究中心育成了湘两优糯粱1号[18]等适宜于各生态区种植的糯高粱品种，为糯高粱的大面积生产及产业化经营奠定了基础。随着农业种植结构体制调整力度的加大和酿造业的快速发展，选育并推广专用型酿酒糯高粱新品种势在必行。这对于推进我国种植业的结构调整和大幅度提高农民收入以及向高效、优质、可持续发展农业转变都有着重要意义。
摘要：文章首先对林木常规育种期间生物菌肥的应用形式进行分析，帮助明确林业发展育种期间的技术要点。其次从生物农药应用、病虫害防治以及新品种培育等方面进行论述，整理出生物技术在育种环节中的应用方法，帮助提升林业建设发展速度。
关键词：林业常规育种；生物技术；技术应用
一、生物菌肥的应用
树木生长期间会从土壤中吸收大量的养分，土壤中原有的营养物质成分可能不够充足，需要人工进行土壤中营养物质的补充，长时间处于这样的环境下也不利于树木生长，近年来各行业提倡绿色理念，在林业发展中应用生物技术，能够避免土地受到肥料的影响变得硬化，借助生物技术在林业生长区域内形成生物菌肥，为树木生长提供源源不断的营养，这样的营养供给方法更科学合理，符合林区可持续发展方向，在林业发展建设阶段会充分完善基础堆肥设施，维持了生态系统的平衡性，同时也能够节省大量的林业养护资金。为了保护环境，为了全面供给土壤养分，特别是增加土壤腐殖质，改善土壤结构；为了提供安全的、生态的绿色食品，生物菌肥越来越受到重视。成功的事例是：西双版纳百果洲食品有限公司主要以菠萝（凤梨）和西番莲为原料进行热带果汁生产和加工。为了竞争出口创汇，为了创立名牌，首先引进“有机食品”的栽培机理。把菠萝加工后剩余的果渣，经过生物菌肥堆积发酵，施于西番莲种植地；把西番莲加工后的果渣，经生物菌肥发酵后施用于菠萝种植地。这种做法，实现了菠萝和西番莲种植地土壤、肥力的良性循环，实现了两者的双收。经欧盟食品机构认证，并获得“欧盟有机食品证书”。当前，在森林木本蔬菜的开发中，应该采取西双版纳百果洲食品有限公司的做法。有机食品或者生态食品的开发中，采用生物菌肥是最佳的选择。利用剩余的植物秸秆、果壳等变成有机肥料。增加土壤有机质—腐殖质，改良土壤结构。
二、生物农药的应用
森林发生阶段也会进行病虫害的防治，需要投入大量的资金，在这样的环境下所进行的工程建设任务，更符合实际情况，也能够帮助提升工作任务的完成质量。生物农药技术提出的时间比较短，但技术在应用期间却得到了迅速的完善，能够帮助提升树木生长的速度，并且生物农药也不会对森林中的有益生物带来影响，更符合绿色种植理念，大面积种植的森林区域内，会采用这种方法来进行局部调节控制，形成对病虫害的防御体系，避免树木在生长过程中受到病虫害影响。生物农药也是当前关注的一个焦点，包括环境污染、食物残毒、食品安全等问题。生物农药是很早就引起注意的事情。林业上最成功的例子是：利用白僵菌防治松毛虫、小蠹虫等，在农业和蔬菜栽培上采用白僵菌、苏云杆菌。西南林学院王海林教授为首的课题组，在防治小蠹虫的研究中发现并提纯了一种“拟青霉菌”，防治小蠹虫、松毛虫、介壳虫等效果很好。目前，云南省大面积发展印楝，主要用途之一就是开发生物杀虫剂（印楝素）。生物农药的前途方兴未艾，但是以后开发的多菌种的剂型（真菌杀虫剂、细菌杀虫剂和病毒杀虫剂），防治效果更好。在我国，生物农药的推广有许多限制因素。例如价格问题（一般价格贵）、防治效果问题（防治效果慢，见效慢），很难推开。但是有机食品的生产基地必须采用生物农药。
三、利用生物多样性控制农作物（林木）病虫害
生物技术中注重森林生长阶段生态体系的形成，会将不同品种的树木搭配种植，形成生物防护体系，在生长阶段就不会受到质量隐患的影响，也能节省大量的养护资金投入量。更符合林业发展建设规律。病虫害但人工营林区域内传播十分迅速，原因在于害虫缺乏天敌，应对重重害的能力也会降低，通过生物技术的运用，使森林内所种植的树木更丰富多样。生物防御系统的形成需要一段时间，在此过程中管理人员要不断的分析完善方法，解决不合理的现象，所开展的工程建设任务才能更高效合理，在森林养护阶段所遇到的问题可以作为工作体系完善的依据。
四、组培及微体无性快繁技术在林业上的应用
林木快速扩繁技术有许多成功的事例，许多树种的组培苗生产技术已经成熟，但是在生产上采用常规扩繁技术。例如，全光喷雾育苗技术，嫩枝扦插技术。采穗圃、根繁圃、护繁圃轮换，实现幼化繁殖，快速育苗。具体来讲就是留根育苗技术、一条鞭芽接繁殖技术、建立采穗圃技术相结合、相配套的成果。一株3m高毛白杨苗，分为三部分来利用。起苗后的苗坑，采用留根育苗（根繁圃）；地上部分苗干采用一条鞭芽接（地上部分芽接，扩繁圃）；苗根（根桩）重新（移位）栽植（采穗圃）。三圃轮换，实现循环繁殖。中国林科院林研所的研究员林木菌根专家华晓梅，多年研究各种树木的特有菌根，形成生物菌根制剂。在北方干旱地区造林中获得成功。菌根造林非常有效，可保证造林成活率和造林保存率，增强根系的吸水吸肥能力。
五、林木育种在林木遗传育种中的应用
1、遗传标记
林木的良好特征是具有遗传功能的，包括林木的形态特征、细胞学、同功酶等，分子标记是指以DNA分子形态为基础的遗传标记，能反映出生物个体的基因表达方式。在林木育种中选用分子标记方式时，应当着重考虑以下方面的因素：遗传多态性高；即基因中存在着相对差异或者是DNA序列上有差异性；共显性，能够鉴别出基因是纯合型或者是杂合性；此外还要求在基因组中大量存在而且分布均匀，同时不影响林木性状的表达。近些年来，分子标记在指纹识别技术研究和遗传图谱构建上发挥了重要作用，指纹技术和遗传图谱为研究种质资源、选育良种以及基因克隆提供了理论基础。
2、基因工程
基因工程的目的是重组林木的DNA，以获取人们期望的林木特征，常用的基因工程技术有目的基因分离和鉴定、林木的载体构建、细胞遗传转化等。最早的转基因植被是烟草，随后转基因技术在马铃薯、番茄、大豆中广泛应用，提高了作物的抗病性以及产量。我国开展较早的是杨木、松树、按树的转基因实验，并积累了大量的经验。对于林木育种而言，常用的转基因方式有根瘤农杆菌、电击法、聚乙二醇以及注射法，其目的是获取林木抗虫害、抗逆性、抗除草、促进生长及改善材质的特性，这是林木转基因工程的主要工作任务。
作者：于晓平 单位：北安市林业局林业工作总站
一、基因工程育种技术途径
例如植物的抗虫、抗病、抗倒、高产、优质等都可以通过转基因技术得以改变。尤其是现代的高科技技术蓬勃发展，转基因技术有着发展的良好环境，相对于其它育种途径，转基因技术可以培育出更多更好的植物品种。另外，所培育的新品种有很好地适用外界环境的能力，能突破不同植株的差异化，使得植株的性能大幅度提高。1983年研究成功后，转基因作物从1996年的170万公顷直接增长至2003年的6770万公顷，有5大洲18个国家的700万户农户种植，其中转基因大豆已占全部大豆种植的55%，玉米占11%，棉花占21%，油菜占16%。当前，玉米的遗传工程研究大多数体现在以下三个方面：一是培育抗病虫害的转基因玉米；二是培育抗除草剂的转基因玉米；三是培育抗旱抗涝、抗寒等转基因玉米。一般来说，玉米转基因技术主要有：载体转化技术指的是玉米通过农杆菌质粒介导的转化系统进行基因的转换。DNA直接导入转化技术包括基因枪法、PEG法、电击法、超声波法等。种质转化技术包括花粉管通道法、子房注射法等。
二、分子标记辅助育种技术途径
分子标记技术在我国的发展尤其迅速，被大范围的应用到玉米自交系的遗传多样性分析当中，对于玉米群体优劣的划分、玉米的抗病抗逆性能、玉米雄性不育系等多方面的研究有着非常重要的意义。另外，在深入进行玉米遗传多样性的研究上，可以为玉米种质资源收集、亲本的选择、玉米种类的划分、基因组建等多方面提供必要的技术和数据支持。与此同时，分子标记技术的应用，可以帮助基因在改善玉米的杂种优势预测方面的科研工作有所突破，避免由于玉米的先天遗传方面的不足带来的低产效应，给玉米的品种的培育提供了更为优质的品种资源。在实际的玉米自交系遗传变异研究中，分子标记可以更好地进行杂种优势群的划分。相对于玉米自交系纯度，分子标记育种技术的方法可以更为精确、简单易操作，保证玉米自交系纯度质量。指纹图谱是分子标记技术在玉米育种上的显著应用，可以通过指纹图谱建立植物品种的汇总。同时，分子标记技术可以更为精确的区分先天遗传差异较小的植株，使得培育的技术更为精确，并且分子技术培育被广泛应用于植物新品种保护领域。目前，我国在玉米新品种保护方面也已经取得不小的成就，逐步建立起自交系和杂交种的DNA指纹图谱数据库。数据库的好处是更为方便鉴定植物基因类型，尤其是一些并未有被记录在指纹图谱中的品种分类。作为结果，分子标记技术可以为更好地监测玉米育种群体的遗传多样性提供必要的数据支持，也为育种专家如何选择优质的杂交组合提供理论依据。
三、结语
综上所述，生物技术的应用与发展为玉米育种带来了新的生机与活力，通过生物技术的应用可以培育出更优质的玉米品种，对玉米常规育种技术来说是很好的补充。同时，生物技术在玉米育种中的应用势必会带来育种水平的提高和突破，能协调好常规育种同生物技术两者的相互关系。只有两者相互结合，相辅相成，才能促进玉米育种在原有的基础上培育出更多的品种。这就要求一定要实现常规育种和生物技术的统一，拓宽玉米育种的新途径，为我国的农业生产奠定坚实的基础。
作者：刘敏
1高产制种技术
1．1播种育苗
1．1．1苗床准备苗床应选择土壤肥沃、地势较高、易灌易排，家禽家畜不易进行为害的地块，且3年内应未种植过十字花科植物，前茬以黄瓜、南瓜、葱、蒜及玉米茬为佳，苗床面积与制种大田按1∶10配置。播前翻耕晒垡、整平作畦，苗床可施15～30t/hm2有机肥作底肥。苗床畦宽2m左右，畦面整平耙细，畦间必须留有宽20cm左右、深10cm以上的排水沟。
1．1．2播种苏皖地区的播种期一般在9月下旬至10月上旬，由于东方18号白菜的父母本花期基本一致，故应同期播种。播种应掌握匀播与适当稀播的方法，播种量为7．5kg/hm2，父母本按1∶4的比例配置。均匀撒播后用扫帚轻扫或用磙子碾压以达到覆土的效果。
1．1．3苗期管理苗期应注意加强肥水管理，促成壮苗，增强抗逆性。需要预防黄条跳甲和小菜蛾等苗期病虫害。育成的苗要求枝叶完整，长势健壮，叶色深，根系发达，无病虫害。移栽前需要去杂，将不符合父母本典型性状的混杂株、优势株、病虫株、弱株、畸形株去除。
2定植
2．1定植田块的准备制种田应与其他十字花科特别是芸薹属白菜类作物严格隔离，制种田的空间隔离距离一般不得少于1000m［2］。前茬腾茬后及时深耕晒垡，结合整地施足基肥，可施腐熟有机肥45t/hm2、复合肥450kg/hm2作基肥，具体施肥量可根据制种田块肥力状况作调整。为了降低终花后去除父本株的难度和失误概率，采用大小畦相间定植，将母本定植于大畦上，父本定植于相邻小畦上，这样终花后只要清除小畦上的植株即可，不易出错。大畦宽度为3．5m，小畦宽度为0．7m，畦间作宽0．3m左右的排水沟。
2．2适期定植于苗龄35～45d定植。起苗前将苗床浇透水，使苗根多带土坨。定植行距为35cm，株距为25cm。大畦上定植8行母本，小畦上定植2行父本，制种田四周定植2行父本作为保护行。为避免定植时父母本混杂，应在一个亲本定植好之后再定植另一个亲本。定植后连续浇水2～3d以确保活棵。
2．3田间管理田间管理总的要求是把植株控制在适当大小，同时要减少病虫害的发生、提高制种产量。一般在抽薹初期施尿素75kg/hm2，趁雨前撒施或穴施。适当控制母本中后期氮肥的施用，但不宜过多。在移栽后至抽薹前，根据株形、叶形、叶色等去杂1次。母本初花时检查其中是否有可育株，若发现，及时连根拔除并运出制种田销毁。花期开始后必需有足够数量的蜜蜂进行传粉，自然野蜂量少时需要引进外来蜂源进行充分授粉。授粉后要加强病虫害的防治，病害主要有软腐病和霜霉病，虫害主要有小菜蛾和蚜虫，但是要避免施用对蜜蜂有毒害的农药。父本花期结束后要及早去除全部父本株并运离制种地。这样可以改善母本肥水及通风透光条件，提高制种产量，并可避免父本种角果在成熟时混入母本中而降低种子纯度。
2．4适时收获收割前应检查田间有无父本漏株漏枝，对结角不正常的植株和分枝特多的杂株进行去除。当终花后30d左右，全株2/3种角果转黄、籽粒转为红褐色或黑褐色时抢晴收割。收获后要及时脱粒、晒干。脱下的种子不能直接在土场或水泥场地晾晒，要在塑料布或帆布上晾籽，以避免混入土粒、石子以及造成种子烫伤等［3］。要严防在脱粒、运输、精选、晾晒等过程中发生机械混杂。干燥的种子应储藏于通风、干燥处，以防种子回潮发生霉变而降低发芽率。
作者：徐海陈龙宋波张慧况媛媛袁希汉单位女：江苏省农业科学院南京农业大学园艺学院
我国大麦产业发展现状大麦在全世界各地广泛栽培。随着全球经济的发展与农业生产结构的调整，大麦需求量不断增长。
1我国是世界大麦的主要起源地之一，大麦遗传资源丰富，种质类型多样，蕴藏着丰富的基因资源，但我国目前大麦产业发展与国际相比，还有很大差距。1．1大麦种植持续下降1945年以来，全球大麦种植面积增加了近一倍，总产增加了3倍多，种植面积和总产的相对增长比例均居禾谷类作物的首位。欧盟各国、俄罗斯、加拿大、乌克兰、澳大利亚和美国是世界主要大麦生产和出口国。与20世纪90年代相比，2000年以后世界大麦种植面积由原来的6000万hm2减少为5500万hm2，但总产量仍维持在1．4亿t左右。多年来世界各地产量比例基本保持稳定，欧洲占50%以上，亚洲、美州、非洲、大洋州依次分别占20%～25%，10%～15%、6%、5%左右［7，8］。我国种植大麦的历史悠久，早在新石器时代中期，古羌族就已在黄河上游开始栽培，距今已有5000年的历史。20世纪初，我国大麦总种植面积曾达到800多万hm2，约占世界总种植面积的1/4左右，直到40年代总种植面积和总产量还分别为654万hm2和626万t，分别占世界总量的13．4%和12．6%，居世界各国之首［9］。随后，大麦总体生产持续下滑，从80年代初的333万hm2降到90年代初的200万hm2，再下降为目前的100万hm2左右，年均种植面积减少10%以上，造成了国产专用大麦原料供应的严重不足。1．2大麦需求不断增加回顾近代全球大麦生产的历史，有两点值得注意:一是随着啤酒和畜牧饲养业的发展，对原料大麦的需求的不断增加，刺激了大麦生产，二战后全球大麦种植面积由4533万hm2发展到70年代末的8733万hm2，总产由5000万t增加到17200万t;二是除耕地严重缺乏需依赖进口的日本之外，生活水平较高的发达国家在啤酒和饲料工业快速发展时期都大力发展大麦生产［9］，重视大麦育种等基础研究，作为产业发展的支撑。尽管20世纪80年代以后，发达国家的大麦发展高峰已过，但发展中国家啤酒和饲料工业的发展速度，仍是对大麦需求能否增加的决定因素。随着我国国民经济的持续发展和人们生活水平的不断提高，我国啤酒工业发展迅速，年产量已从1980年不足10万t猛增到2009年的3824．23万t，连续6年净增量居全球首位，已成为世界第一啤酒消费大国。即使如此，我国人均消费量仍然不及世界平均人均消费量的一半，发展空间巨大。同时，我国的畜牧业也表现持续发展，随着人们生活质量的不断提高，膳食结构的改善，肉、蛋、啤酒等副食产品的需求量不断增加，以玉米和大豆(豆粕)为主体的饲料原料已不能满足畜牧业发展的要求，市场饲料大麦的需求也在持续增加［8，11］。据专家分析，至少需要种植350万hm2的大麦才能保证我国对专用型啤酒和饲料大麦原料每年超过1000万t的巨大需求。目前我国啤酒大麦原料60%以上依靠进口，2009年进口量已猛增到173．8万t，超过全球啤酒大麦净贸易量的二分之一，年耗费外汇4亿美元以上［12，13］。假如大麦这种需求与生产背向而驰的状况持续发展，那么我国整个啤酒工业则将更加严重地依赖并受制于国外进口。1．3造成大麦生产下滑的因素造成大麦生产总体下滑的因素很多，如市场和政策导向层面的影响，准入后进口价格的冲击，我国一家一户小规模生产和收购方式难以保证原料质量要求以及金融危机对世界经济的影响等［10］。然而目前国内大麦无论是遗传研究还是实际育种成果均不能为大麦生产发展提供有力的技术支撑，不能提供能与国外优良大麦品种一争高下的国产优质品种，难以在推动生产中担当科技引领的重任也是不容忽视的重要原因。
2大麦遗传育种基础研究状况大麦作为一种集粮食、饲料和工业原料三位一体的重要禾本科作物，世界各国一向对其基础研究给以高度重视。大麦栽培、育种、抗病、抗逆遗传、起源、区域分布等方面的研究已有悠久历史。同时大麦作为一个完全自交的简单二倍体物种，还有染色体数目少且形态大、遗传多样性丰富、种质资源收集全面和遗传图构建完备等特点，是植物遗传和生理研究的理想模式物种［1，14，15］。
2．1国际大麦研发趋势2．1．1遗传育种理论创新与遗传资源发掘以大麦细胞遗传学为核心，世界各国大麦研究工作者从生理性状分析、染色体工程、连锁群建立、资源调查、远缘亲本杂种优势利用、花药及小孢子培养等一系列研究出发，广泛应用化学和辐射诱变等方法，不断为大麦遗传改良研究增添新的技术手段，在一定程度上拓展了大麦改良的途径和方法［16～18］。种质资源创新及新型育种理论与体系的构建是长期以来全球大麦研究的重点。经典遗传图和大量分子标记遗传图谱的成功构建，推动了大麦单基因和复杂基因的遗传定位研究和分子标记辅助筛选的利用［1，19～21］。大麦种质资源鉴定与评价及有益基因的发掘与利用一直备受重视。以日本生物资源所为主的一些研究者通过多年研究，从我国西藏野生大麦中鉴定到籽粒化学组成和相关酶活性特异的材料，为品质改良提供了良好的遗传资源［22］;Roy等［23］在318份来自于中东、北非、中亚及高加索地区的野生大麦材料中，筛选到302份斑枯病抗性材料，并利用群体关联作图(associationmapping，AM)分析技术在大麦七条染色体上找到23个斑枯病抗性基因位点，为解决目前商业大麦品种斑枯病易感问题提供了更多的可用基因。美国学者通过转基因技术，培育出了一系列具有抗虫、抗病、耐逆、高β-葡聚酶活性的大麦品系，为大麦增产增收、品质改良创造了新的种质［24，25］。Murray等［25］通过在大麦中过量表达转录因子HvGAMYB，提高了糊粉细胞中水解酶的含量，从而可以增加啤酒大麦麦芽得率。研究人员通过对啤酒大麦麦芽品质的研究发现决定麦芽品质高低的因素有20多种，并对包括总蛋白含量、籽粒饱满度、糖化力、麦芽浸出率和多种淀粉酶和蛋白酶活力等开展了广泛研究，与19个麦芽品质决定要素相关的至少168个QTL被定位［26］，为分子标记辅助育种和多基因聚合育种奠定了基础。此外，大麦还被用作生物反应器，表达乳铁传递蛋白及用于防治仔猪ETEC腹泻的FaeG蛋白等［25］。2．1．2基因组研究目前，全球大麦研究已进入基因组学时代［27］。过去十几年间已建立完整大麦EST数据库，可作为基因发掘和功能研究的重要基础。美国、芬兰、德国、日本和苏格兰的五大研究组及其他多国的大麦科学家从近百个包括不同组织器官、不同发育时期、受不同逆境处理的独立cDNA文库获得了超过50万条EST数据，TimClose及他的同事们在现有的EST序列中，发现了约22000个SNP，构建了大麦基因组的SNP图谱［28］，而stergaard研究组和Bak-Jensen研究组，用2D电泳分别分离了pI区间为4～7和6～11的103和37个活性蛋白［29～31］。包括生物信息学分析平台、对公众开放的网上数据库、进行基因表达谱分析的商品化大麦DNA芯片、用于基因功能分析和大麦转基因研究的转基因操作体系、能快速获取并鉴定突变体的方法等技术和手段的发展，使大麦基因组学研究的技术平台已逐渐形成，目前已经获得了近千份有精确表型变异描述的T-DNA插入突变体以及大量还没有鉴定检测的突变群体［24］;通过图位克隆的方法，已经进行了包括抗白粉病、锈病等真菌病害及多个大麦重要农艺性状控制基因的克隆研究［20，32～34］。
2．2我国大麦研究状况我国大麦科学家从20世纪30年代就开始了对大麦遗传育种的研究，“七五”至“九五”期间，我国大麦遗传育种研究在野生种质资源调查、大麦中国起源中心的推定、大麦品种的引进改良、重要农艺性状的遗传分析、杂种优势的开发利用、细胞工程育种方法的创建与应用等方面做出了出色的工作，使同期我国大麦总体研究水平与国外先进水平逐渐靠拢。由细胞工程育种获得的大麦花培品种在大麦生产中成功推广应用，体现了以生物技术为基础的新型育种方法的技术优势和应用潜力［9］。但“十五”以来，我国大麦研究的地位和水平明显下降，从事大麦研究的单位和人员急剧减少，而且大部分集中在大麦常规育种。由于缺乏遗传育种研究上的源头创新，尽管分布于我国几个大麦主产区的大麦育种研究人员仍然在继续育种实践，但由于育种手段单一，种质资源狭窄陈旧，各地近年来育成的大麦品种推广范围不大，优势特色不明显，没有真正能与国外优良大麦品种很小比例。然而研究证明，作为一种药食同源性植物，大麦不含胆固醇，脂肪含量低，含有可溶性纤维、抗氧化剂及各种维生素和矿物质，食用大麦可降低血压、血中总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平。随着各种大麦保健食品的不断推出，用于食用的大麦比例可能有所增加［4～6］。
由此可见，大麦产业具有广阔的发展前景。加强大麦遗传育种研究，培育产量高、性状优的品种是保证供需平衡、促进大麦产业可持续发展的科学基础。本文围绕我国大麦的生产和育种技术研究现状，一争高下的有影响力的国产优质品种，很难为国产大麦生产提供强有力的技术支撑。我国饲料与啤酒工业发展迅速，对饲用及啤用大麦的需求快速增加，但相应的大麦品种研发落后，尤其是在啤用大麦品质方面，直至20世纪末尚缺少相关研究，从而影响了啤用大麦的遗传改良、优质栽培和加工生产，导致国产啤用大麦品质不佳、缺乏市场竞争力。鉴于此，自1999年起，国家自然科学基金委员会农学学科逐步加大对大麦基础研究的支持，1999－2010年共资助大麦相关研究课题56项(其中重点1项)，资助领域以遗传育种(包括资源评价和创新)和作物生理及栽培为主，计34项，植物保护领域15项，其他领域7项。这些项目的实施与完成，显著提升了我国大麦基础研究水平，缩短了与发达国家的研究水平差距，促进了大麦的遗传改良和优质生产。现已鉴定与创制了一批株型、麦芽品质和逆境胁迫耐性特异的种质资源，获得了矮杆、耐酸、耐盐、耐旱、耐湿以及麦芽品质性状特异的珍贵种质材料，明确了多个株型、产量、品质及耐逆相关特异基因的位点和遗传多样性，促进了我国大麦种植资源的发掘和利用。目前我国科学家在野生大麦资源收集和利用、大麦品质性状遗传定位、大麦组培和遗传转化体系、大麦耐盐代谢组学研究和大麦条纹花叶病毒抗病机理等方面取得了较好的研究进展，并得到国际同行的高度认可。2012年4月，我国成功举办了第11届国际大麦遗传学大会，进一步推动了各国大麦研究者之间的交流和合作，有利于进一步提升我国大麦科学的研究水平和人才培养。
3加强大麦基础研究的重要性和迫切性不断增长的啤酒和饲料工业对我国原料大麦的巨大需求是促进我国大麦生产更快更好发展的良好机遇和严峻挑战。事实上我国也完全具备发展扩大大麦生产的优越条件。首先，作为世界大麦的主要起源地之一，我国幅员辽阔，生态条件迥异，大麦类型多样，遗传资源丰富，蕴藏着各种特异基因资源可供育种选用。其次，大麦在我国大量种植古已有之，尽管我国现有耕地急剧减少，但大麦在南方地区历来是与小麦复种，大量冬闲田可供大麦种植，与其他作物的种植不发生冲突。因此，发展大麦生产不但能有效解决我国啤酒、饲料原料的自主供应，也是优化作物种植结构，提高对土地、光温等自然资源利用率，实施生态农业的有效举措。但目前我国缺乏功能强大、技术先进、高效率的创新研究平台，既阻碍了对我国丰富大麦基因资源的开掘利用，也限制了对大麦重要农艺性状的遗传分析。由于不能提供在常规方法之外更高效的大麦育种新方法，因而难以解决长期以来大麦育种中的实际难题，选育不出高产、抗逆、优质的大麦品种，无法推动我国大麦生产的快速发展，这正是目前我国大麦科研水平低下，不能有效为大麦生产快速发展提供科技支撑和服务的主要原因。因此，加大对大麦科研的投入，通过大麦遗传育种成果的引领作用，建立起生产和科研二者之间良性互动，对于提高我国大麦科研水平、实现大麦生产健康发展意义重大。
4我国水稻功能基因组计划结合水稻育种改良所取得的成果是基础研究和育种应用密切结合的典范［35］。大麦遗传育种研究要学习借鉴水稻的成功经验，充分利用大麦与水稻之间在遗传上的高度同源性，针对大麦育种中的实际问题，以基因组学为引导，以分子育种平台建设为基础，重点在以下方面开展研究:①基因组学引导下的分子育种平台建设，包括:基因组规模的水稻/大麦同源基因的搜索及利用;禾本科主要作物间主要农艺性状的比较基因组学研究;大麦重要农艺性状相关基因的克隆和功能分析等。②新种质/基因资源的开掘利用，如中国特有野生大麦种质资源的征集、鉴定与系统进化研究;优质、抗逆大麦种质资源的鉴定与相关基因的分离及功能研究;核心种质资源的特异性状等位基因座位多态性的比较分析等。③重要农艺性状的遗传解析，包括:大麦品质(重点为麦芽品质)的形成机理及其调控技术研究和大麦抗病(赤霉病、白粉病等)基因的遗传定位和分子标记开发等。④高效安全的现代育种体系建立，在理论创新上注重大麦综合高效育种和多基因聚合育种的理论和技术研究，“超级”大麦的分子设计及其培育途径研究，并开发高通量、低成本的分子标记辅助育种方法。
5澳大利亚、加拿大、美国、英国等一些国家联合启动了大麦农业合作研究计划。英国、澳大利亚和以色列等国的学者利用现代分子生物学技术共同鉴定大量来自中东“肥沃月湾”(大麦主要起源中心之一)的地方种和野生种以发现抗非生物逆境(抗旱、耐盐)和抗病的种质并应用于育种。鉴于目前我国大麦研究力量分散、基础薄弱，加大项目投入力度、加强资源整合共享就显得更为重要。建议从以下方面采取措施:5．1加大投入力度，建立合作网络通过组织实施基础与应用密切结合的研究项目，整合研究力量，拓展研究领域，使得大麦遗传改良基础研究与遍布全国各地的大麦育种单位更紧密的结合，建立更广阔的网络平台。在国家863育种研究专项之外，若能再启动几个重大研究课题，将有助于建立国内合作网，在促进遗传研究与实际育种结合的基础上，着力培育影响力大、推广面广、能与国外品种抗衡的国产优良大麦新品种。5．2借鉴水稻基因组学研究平台，推动比较基因组学研究近年来，在国家的大力扶助下，通过国家973、国家自然科学基金、863等一系列项目的支持，国家水稻基因组研究聚集了国内外植物科学研究的骨干力量，发展迅猛，卓有成效。借助水稻基因组研究的强大平台、丰硕成果和成功经验，利用大麦与水稻的高度同源性，通过比较基因组学研究，必定会带动我国大麦研究较快发展和水平的较大提高。大麦研究成果反过来又可以为水稻、小麦及其他禾谷类作物借鉴利用，从而推动对禾本科作物共性的认识和理解，进一步提高我国作物科学的总体研究水平和国际竞争力。5．3加强国际合作，充分利用海外智力资源目前在欧洲、北美、澳大利亚以及其他主要大麦科研机构有为数不少的华裔科学家参与从基因组学到遗传育种等不同大麦科研项目，在第10届国际大麦遗传会上，分别代表美国、德国、加拿大、澳大利亚、加拿大、以色列等几乎所有大麦科研发达国家参加会议的就有十多位。这批活跃的海外学者，有着从事大麦研究的丰富经验和创新思路，他们在为任职单位创立科研业绩的同时，也都非常希望能为中国的大麦研究做出贡献，这是我国大麦研究重要的资源和财富。建立专门的国际合作平台或通道，最充分地发挥这批海外专家对我国大麦研究的指导和建设作用，无疑是提高我国大麦科技水平切实有效、意义深远的重要举措。
作者：边秀秀、李志兰、任红艳、王道杰、杨新泉单位：甘肃农业大学图书馆、浙江省自然科学基金委员会、国家自然科学基金委员会生命科学部、河南大学生命科学学院
保大麦6号创全国单产第一。2004年参加云南省区试，参试品种八个，在全省不同生态区设立八个参试点，试验地海拔1460～2480m，港啤一号作对照，试验结果保大麦6号平均产量389.48kg/667m2，比对照增产44．21%，居第一位，八个试点都比对照增产，在沾益、临沧、丽江和昆明居第一位;2005年试验平均产量338.01kg/667m2，比对照增产26.39%，居第二位，综合二年平均产量为377.56kg/667m2，比对照增产37.83%，居第一位;2005年在隆阳区金鸡乡金鸡一组举办保大麦6号丰产样板9.02hm2，平均产量529.2kg/667m2，最高产量达562.96kg/667m2;2007年在腾冲县固东镇乐坪村示范4hm2，平均产量673.7kg/667m2，当年5月1日保山市农业局邀请有关专家在固东镇乐坪村实打实收760.4m2，晒干扬净达产量717.4kg/667m2，据查新资料显示，该品种创全国单产之最。
“云大麦2号”连创两项全国第一“云大麦2号”是云南省农科院麦类常规课题组和保山市农科所麦类室共同选育的又一超高产啤饲大麦新品种，“云大麦2号”在保山市经多年多点试验示范，丰产性好，该品种二棱，幼苗直立，分蘖力强，耐肥性好，株型紧凑，穗层整齐，生育期155d左右，株高60～80㎝，抗倒伏性极好;中抗条锈、白粉病，中感条纹病，抗旱性中等;“云大麦2号”宜在海拔1400～1700m高肥力种植，在大面积生产上以穗多夺高产，丰产丰收。2009年4月17日，经云南省农业技术推广总站、云南省种子管理站等单位有关专家组成的省级专家组对保山市腾冲县固东镇罗坪村山寨三组、四组93户连片种植的13.7hm2“云大麦2号”进行了分类测产验收和实打验收，分类测产验收结果是，罗坪村种植的啤饲大麦新品种“云大麦2号”13.7hm2连片丰产样板平均产量达629.6kg/667m2，并对两块田进行实收，面积分别是427m2和800m2，鲜重分别为715kg和1310.6kg，扣除34%的水分及杂质，折合干重产量分别为737.3kg/667m2和720.8kg/667m2，科技查新结果显示，“云大麦2号”百亩连片丰产样板平均单产和最高单产均为全国第一。
万亩啤饲大麦平均单产创全国第一保山属云贵高原冬大麦区，系横断山南端的亚高山和中山地带，市内海拔从535m至3780.9m，由于地形地貌复杂，海拔高差悬殊较大，气候垂直差异十分显著，市内气候资源丰富，气候类型多样，立体气候明显，在啤饲大麦生长发育期间，保山市的气候表现出“暖冬气候、湿凉气候、立体气候”等三种特殊气候效应，秋冬季节气候相对干燥，光照充足，这些条件的共同作用，形成了保山啤饲大麦高产的自然气候基础。这样的气候资源为啤饲大麦夺高产提供了得天独厚的自然条件，具体表现在同一品种在不同生态区连续多年出现高产或同一年际间的多个品种在同一生态区多处出现高产。腾冲是云南省啤饲大麦主产县，近年每年种植啤饲大麦1.33万hm2左右，固东镇又是腾冲啤饲大麦主产区，常年种植啤饲大麦面积0.2万余hm2。2011年，保山市农科所选择固东镇实施啤饲大麦高产创建项目，采取市、县、镇、村联办的办法，充分发挥科研团队的作用，分别实施百亩方、千亩片、万亩区各一个，主要种植云大麦2号和保大麦6号。经对项目区61块田8.03hm2测产，百亩方平均产量626.3kg/667m2，比非样板区产量增92.1kg/667m2;千亩示范片平均产量578.7kg/667m2，比非样板区增产量64.8kg/667m2;万亩示范区平均产量504.2kg/667m2，比非样板区增产量51.9kg/667m2，以上“百、千、万”三项种植的啤饲大麦累计产量比非样板区增收啤饲大麦56.05万kg，按市场价1.8元/kg计算，增加产值106.5万元，获得了显著的经济效益、社会效益和生态效益。2011年5月4日，保山市农科所麦类室和腾冲县固东镇农科站共同举办的万亩啤饲大麦高产示范样板，通过省、市、县专家验收组实地测产验收，验收结果:万亩连片种植啤饲大麦平均产量504.2kg/667m2，创下我国连片种植啤饲大麦单产新高。据西南区域啤饲大麦育种专家、云南省农科院研究员曾亚文介绍，连片种植万亩啤饲大麦平均500kg/667m2以上，不仅名列全省第一，在全国也属罕见。
三点有益的启示我们农业科研和示范推广工作能取得如此大的成绩，五年能够创造出四个全国第一，给我们三点有益的启示:一是十一届三中全会以来举国上下有一个稳定的政治环境、社会环境和科研环境，同时各级领导对我们的科研工作都给以大力支持，这是搞好科研工作的前提条件。二是科研目标要明确，任务要具体。1988年以来，我们这个科研团队在啤饲大麦新品种选育和示范推广过程中，制定出了明确的育种目标，划定了具体的示范推广区域，团队成员在新品种选育和示范推广中都各人有各人的具体任务，在工作中又相互配合，把个人的工作积极性和团队力量发挥到最大化。三是科技队伍长期稳定，科研工作持之以恒。
二十多年来，我们这个科研团队人员逐步增加，科研推广网络逐步建立健全，保山市的啤饲大麦科研推广1988年从零起步，2011年发展到2.81万hm2，“十二五”末有望发展到3.33万hm2以上，科研推广成果惠及全市广大农民。
作者：郑家文、刘猛道、赵加涛、字尚永单位：云南省保山市农业科学研究所
本文作者：程春松1，2彭代银1黄和平1郭友平1作者单位：1安徽中医学院药学院2中国中医科学院中药研究所
基本检测技术的应用
现代生物检测技术在药用植物的基源鉴定研究、转基因育种等各方面都有着广泛的应用，在菘蓝的育种研究PCR及RT－PCR技术、SouthernBlot分析、RAPD技术在外源基因检测、抗性基因的检测中取得了良好的效果。
1PCR及RT－PCR技术：1985年，KaryMul－lis发明了PCR技术，引用到药用植物育种研究中，可以通过分离植物基因来鉴定中药中的目的基因以及DNA指纹图谱研究。许铁峰等［11］为了验证外源基因是否转入植物细胞内，对抗生素抗性植株进行了PCR检测，对转基因菘蓝利用农杆菌介导外源半夏凝集素基因进行RT－PCR分析，由于PCR只能证明在转基因植株体内存在外源目的基因片段，而不能完全确定外源目的基因片段已整合进植物基因组，且PCR可能存在假阳性结果，因此通常配合采用SouthernBlot分析验证。
2RAPD与扩增片断长度多态性技术：1990年代提出RAPD技术，该技术现已广泛地应用于生物的品种鉴定、系谱分析及进化关系的研究［16］。陈桂平等［12］选取同一个无性系植株及其亲本进行RAPD分析，得出结果无性系植株的遗传背景一致性很好，但也发生了DNA水平的变异。这项工作为进一步分离抗性基因和培育抗病品种打下基础。相对于RAPD技术，AFLP技术与之相类似，它是一项新的分子标记技术，能检测10倍的轨迹，并且可以检测任何DNA。
染色体研究技术的应用
药用植物染色体研究是分子生物学的基础研究，主要是包括总DNA的提取、染色体制片技术、核型研究以及其结构分析。
1菘蓝总DNA的提取：核酸样品质量将直接关系到实验的成败，所得的DNA应达到满足试验要求的量和纯度。陈桂平等［12］运用的菘蓝总DNA提取方法是采用改良的十二烷基磺酸钠微量提取法提取DNA。丁如贤等［10］采用改良十六烷基三甲基溴化胺法提取总DNA。CTAB是阳离子去污剂，可以很好地去除多糖，因此对于植物DNA的提取具有较高的广谱性，而SDS是阴离子去污剂，对多糖含量高的植物样品效果比较差。
2染色体制片技术：菘蓝染色体很小，因此，在测量长臂和短臂时，难以确定长、短臂的分界线，只有制作染色体分散、染色体分开，而着丝粒未分开的染色体标本，并把染色体相片尽量放大，才能较准确地确定着丝点的位置，使数据可靠［17］。杨飞等［18］在大麦、玉米染色体研究中多采用去壁低渗火焰干燥压片法，该方法简单易行，适合植物染色体制片。
3核型研究：核型是指染色体组在有丝分裂中期的表型，是染色体数目、大小、形态特征的总和。核型研究就是在对染色体进行测量计算的基础上，进行分组、排队、配对，并进行形态分析的过程。杨飞等的报道［18］表明：菘蓝的核型公式为2n＝2x＝14＝10m（2SAT）＋4sm，菘蓝核型的对称等级为2A，是一种比较对称的核型。鹿萍［17］报道二倍体染色体数为14条，核型公式为2n＝2x＝14＝14m，四倍体染色体数为28条，核型公式为4n＝4x＝28＝28m。以上研究基本确定了菘蓝染色体的数目、大小及形态特征。
4染色体分析：随着分子细胞遗传学技术的进步，荧光原位杂交技术被广泛应用于染色体识别和分析［19］。45SrDNA和5SrDNA是编码核糖体rRNA的基因，参与构建核糖体，已被作为十字花科核型进化分析及比较基因组学研究的重要细胞学标记［20］。杨飞等［18］为了深入研究菘蓝的分子细胞学特征，以45SrDNA、5SrDNA和端粒序列为探针，对菘蓝有丝分裂中期染色体进行荧光原位杂交实验，建立菘蓝荧光染色体核型。为菘蓝分子细胞遗传图谱的构建提供了必要依据。
组织培养技术
组织培养技术是药用植物育种过程中一项基本技术。客绍英等［21］以菘蓝幼叶为外植体，对其诱导培养过程中细胞启动、脱分化、组织分化和器官（芽和根）发生，进行了石蜡切片观察和分析。李连华等［22］以菘蓝愈伤组织为试验材料，分析比较了不同培养基对菘蓝愈伤组织增殖和分化的影响。此外张胜珍等［23］用纤维素酶和离析酶的混合酶液提取菘蓝无菌苗幼叶原生质体，他们探索了菘蓝原生质体分离和纯化的条件，为菘蓝的细胞工程育种做出了有效的探索。
