作物高光效种质筛选的研究进展

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb18020069

摘要/Abstract

摘要： 为促进作物高光效育种的研究进程,以筛选高光效种质为切入点,从高光效种质筛选标准的形成、筛选指标体系、技术与方法、获得途径、在育种中的应用等方面对大豆、水稻、小麦等11种作物的高光效种质的研究现状进行了综述,在剖析目前高光效种质筛选研究缺陷的基础上,结合本研究团队多年的工作基础和经验,提出了开展作物高光效种质筛选研提出了今后应加强的方法与措施。

关键词: 糯玉米, 糯玉米, 产量, 籽粒组分, 糊化特性, 热力学特性

Abstract: In order to promote the research progress onSbreeding crop variety with high photosynthetic efficiency and improveStheScrop yields level, as breakthrough point by screening crop germplasm resources with high photosynthetic efficiency, the research status of 11 kinds of crop including soybean, rice, wheat onSscreening crop germplasm resources with high photosynthetic efficiency were summarized in this paper. It was summarized from several aspects such as the formation of screening criteria, screening index system, techniques and methods, source of variation ways and application in breeding. On the basis of analyzing the research deficiency onSscreening crop germplasm resources with high photosynthetic efficiencys , Combined with the work experience of their research team for many years, the thoughts and methods in the future work on screening crop germplasm resources with high photosynthetic efficiency were suggested by the writer.

张耀文,赵小光,关周博,侯君利,王学芳,董育红,田建华,李殿荣,王竹云. 作物高光效种质筛选的研究进展[J]. 中国农学通报, 2019, 35(18): 1-11.

参考文献

[1]杜维广,盖钧镒.大豆超高产育种研究进展的讨论[J].土壤与作物,2014,3(3):81-92.
[2]娄璐岩,杨素欣,于慧,等.大豆光能高效利用的分子调控机制研究进展[J].土壤与作物,2017,6(2):119-126.
[3]牛丽芳,路铁刚,林浩.水稻高光效育种研究进展[J].生物技术进展,2014,4(3):153-157.
[4]茹振钢,冯素伟,李淦.黄淮麦区小麦品种的高产潜力与实现途径[J].中国农业科学,2015,48(17):3388-3393.
[5]张松树,马志民,刘兰服.甘薯高光效育种技术探讨[J].华北农学报,2008,23(增刊):162-165.
[6]胡琳,许为钢,赵新西,等.论作物高产的遗传基础及实现产量突破的技术与途径[J].河南农业科学,2008,37(11): 29-32.
[7]杜维广,郝乃斌.大豆高光效育种的理论基础是及实践[M].匡廷云主编,作物光能利用效率调控[C].山东科学技术出版社,2004:337-365.
[8]程建峰,沈允钢.作物高光效之管见[J].作物学报,2010,36(8):1235-1247.
[9]张耀文,赵小光,王学芳,等.油菜高光效育种的思路、方法与选育效果[J].西北农业学报,2017,26(5)：647-656.
[10]孟卫卫,靳光远,吕申超,等.水稻高光效种质资源筛选试验[J].现代农业科技,2011,40(8):75-76.
[11]王建林,徐正进,冯永祥,等.作物超高产栽培与株型育种的光合作用基础-以水稻为例[J].中国农学通报,2004,20(5):130-133,150.
[12]王昆,罗琼,蔡庆红,等.水稻株型的研究进展[J].湖南农业科学,2013,43(17)：1-4,8.
[13]胡文新,彭少兵,高荣孚,等.新株型水稻的光合效率[J].中国农业科学, 2005,38(11):2205-2210.
[14]李万昌.小麦株型与产量结构间的协调性分析[J].江苏农业学报,2009,25(5):966-970.
[15]胡延吉,赵檀方.小麦光合作用的遗传和改良潜力的初步研究[J].中国农业科学,1995,28(增刊):14-21.
[16]郭振升.株型对小麦光合性状及光合环境的影响研究[J].安徽农业科学,2007,35(10):2827-2828,2847.
[17]雷亚柯,王辉,宋美丽,等.不同穗型冬小麦源库关系及源库性状改良[J].麦类作物学报,2007,27(3):493-496.
[18]苗以农,许守民,石连旋,等.大豆杂交后代疯狂分离在株型育种上利用初探[J].大豆通报,2006,84(5):41-42,45.
[19]曹雄,郭淑兰.大豆高产株型形态和生理特征研究进展[J].山西农业科学,2003,31(1):16-19.
[20]麻浩,田森林,李乐农,等.大豆理想株型的构成[J].湖南农业大学学报.1996,22(3):309-313.
[21]杜维广,张桂茹,满为群,等.大豆高光效品种(种质)选育及高光效育种再探讨[J].大豆科学,2001,20(2):110-115.
[22]卫丽,孟昭桂,齐敏学,等.谷子矮源郑矮2号的种质的创新[J].作物杂志,1998,(5):27-28.
[23]肖敬德,陈传奎,刘金荣,等.谷子理想株型在种质资源选育中的应用研究[J].安徽农业科学,2011,39(11)：6353-6355.
[24]曾川,刘成家,徐洪志,等.油菜株型育种研究进展[J].中国农学通报, 2014,30(12):14-18.
[25]汤晓华,代凤,王华.甘蓝型油菜的株型结构与光的空间分布特点[J].作物研究,1999,13(2):20-24.
[26]张倩.甘蓝型油菜主要株型性状的遗传分析和QTL初步定位[D].重庆:西南大学,2013.
[27]张恒善,程砚喜,王大秋,等.大豆结荚期品种间叶绿素含量差异与产量相关分析[J].大豆科学,2001,20(4):275-279.
[28]曹树青,陆巍,翟虎渠,等.用水稻苗期叶绿素含量相对稳定期估算水稻剑叶光合功能期的方法研究[J].中国水稻科学,2001,15(4):309-313．
[29]满为群,杜维广,张桂茹,等.高光效大豆几项光合生理指标的研究[J].作物学报,2003,29(5): 697-700.
[30]向珣朝,李平,何立斌,等.超高产水稻的高光效特性和高光效材料的筛选[J].中国农学通报,2005,21(1)：81-81,119.
[31]李霞,王超,陈晏,等.PEPC 酶活性作为水稻高光效育种筛选指标的研究[J].江苏农业学报,2008,24(5):559-564.
[32]王潭刚,李克福,彭延.利用叶绿素仪SPAD值筛选高光效棉花新种质[J].中国棉花,2011,38(7):26-28.
[33]杨旺兴,卓伟,马彬林,等.水稻种质资源光合与水分利用特性比较及聚类分析[J].福建农业学报,2017,32(3):248-252.
[34]张宗琼,张晓丽,王强,等.东南亚水稻种质资源的光合特性比较及聚类分析[J].南方农业学报,2014,45(8):1358-1362.
[35]张晓丽,王强,陈雷,等.东南亚特种水稻种质资源光合特性研究[J].植物遗传资源学报,2016,17(6):1008-1013.
[36]焦德茂,高亮之,金之庆,等.水稻耐光氧化和耐阴特性的鉴定及其生理基础[J].中国水稻科学,1995,9(4):245-248.
[37]栾晓燕,满为群,杜维广,等.大豆光钝感种质创新与光周期育种途径的研究[J].大豆科学,2004,23(3):196-199.
[38]张荣铣,方志伟.光合速率高值持续期筛选技术在小麦育种中的应用.南京农业大学学报,1999,13(增):147-148.
[39]曹树青,翟虎渠,杨图南,等.水稻种质资源光合速率及光合功能期的研究[J].中国水稻科学,2001,15(1):29-34.
[40]李霞,焦德茂,刘友良,等.不同水稻品种各层叶片光合能力的比较[J].江苏农业学报,2004,20(4):213-219.
[41]凌启鸿,杨建昌.水稻群体“粒叶比”与高产栽培途径的研究[J].中国农业科学,1986,19(3):1-8.
[42]杜维广,陈怡,张桂茹,等.高脂肪和高光效的高产稳产抗病大豆新品种黑农41选育与推广[J].黑龙江农业科学,2003,26(1):1-4.
[43]张耀文,赵小光,关周博,等.油菜光合生理研究及高光效育种探析[J].中国农学通报,2017,33(3):44-51.
[44]李冬,林宝刚,张冬青,等.三维结构模型在油菜冠层分析中的应用[J].武汉大学学报(理学版),2016,62(6):575-580.
[45]汪文祥,胡琼,梅德圣,等.基于图像处理的油菜分枝及角果着生角度测量方法[J].中国油料作物学,2015,37(4):566-570.
[46]Harbinson J,Prinzenberg A E, Kruijer W, et al.High throughput screening with chlorophyll fluorescence imaging and its use in crop improvement[J].Current Opinion in Plant Biotechnology,2012,23(2):221-226．
[47] 顾和平,陈新,朱成松,等.大豆耐光氧化和耐旱种质的批量筛选鉴定[J].江苏农业学报,1999,15(1):38-41.
[48]杨菁.高寒地区菜用大豆品种间光合速率的差异及其与产量关系的探讨[J].北方园艺,2003,27(1):44-45.
[49]傅旭军,朱申龙,李百权,等.Li-6400光合作用测定仪在大豆高光效育种上的应用[J].浙江农业科学,2005,1(6):473-474.
[50]刘鑫磊,满为群,杜维广,等.大豆品种(系)间耐光氧化的差异及其与产量的关系[J]. 大豆科学,2005,24(4):296-300.
[51]印志同,孟凡凡,宋海娜,等.大豆资源光合气体交换参数的变异[J].大豆科学,2009,28(5)：801-805.
[52]刘鑫磊,栾晓燕,王蕊,等.不同育成年代大豆品种光合速率及农艺性状分析[J].黑龙江农业科学,2014,37(10):9-12.
[53]徐树照,王荣福,蒋荷,等.太湖流域粳稻高净光合种质资源的筛选[J].江苏农业学报,1985,1(3):17-24.
[54]陈温福,徐正进,张龙步,等.粳稻光合效率的品种间差异及其与叶片性状的关系[J].辽宁农业科学,1989,29(1):9-13.
[55]焦德茂,顾行影,季本华,等.水稻耐光氧化种质资源的简易筛选、鉴定技术[J].中国水稻科学,1991,5(3):133-136.
[56]顾行影,焦德茂,查元渊,等.水稻耐光氧化种质资源的批量筛选与鉴定[J].江苏农业学报,1992,8(2):1-6.
[57]李霞,霍垲,陈平波,等. 粳稻光氧化特性筛选方法的改良及应用[J].分子植物育种,2015,13(4):748-754.
[58]张其德,蒋高明,朱新广,等.12个不同基因型冬小麦的光合能力[J].植物生态学报,2001,25(5):532-536.
[59]杨世民.小麦新品系(种)光合特性研究[D].四川农业大学,2003.
[60]陈四龙,孙宏勇,陈素英,等. 不同冬小麦品种(系)叶绿素荧光差异分析[J].麦类作物学报,2005,25(3):57-62.
[61]王小兵,李元清,崔国惠,等. 不同类型品种(系)光合生理特性差异研究[J].内蒙古农业科技,2011,(2):31-32.
[62]徐澜,高志强,安伟,等.冬麦春播条件下旗叶光合特性、叶绿素荧光参数变化及其与产量的关系[J].应用生态学报,2016,27(1):133-142.
[63]丁位华,陈向东,冯素伟,等.黄淮麦区若干高产小麦品种穗光合性能及产量性状的研究[J].华北农学报,2016,31(5):134-139.
[64]赵永平.不同品种啤酒大麦叶片光合特性与产量和品质关系的研究[D].兰州:甘肃农业大学,2008.
[65]周志林,张安,唐君,等. 不同甘薯品种抗氧化胁迫鉴定及筛选[J].西南农业学报,2016,29(7):1521-1524.
[66]钟军.棉花光合速率及其相关性状的研究[D].石河子大学,2000.
[67]王潭刚,李克福,彭延.利用叶绿素仪SPAD值筛选高光效棉花新种质[J].中国棉花,2011,38(7):26-28.
[68]郑巨云,王俊铎,龚照龙,等.陆地棉高光合速率与高叶绿素含量新种质的筛选[J].中国棉花,2013,40(12):17-21.
[69]田丰,张永成.马铃薯光合速率与产量相关性研究[J].种子,2004,23(6):30-31.
[70]张贵合,郭华春.马铃薯不同品种(系)的光合特性比较与聚类分析[J].作物学报,2017,43(7):1067-1076.
[71]王一,王长发,邹燕,等.豌豆冠层温度分异现象及其生理特性[J].西北农业学报,2009,18(4):133-136.
[72]张性坦,赵存,柏惠侠,等.亩产300公斤的夏播超高产大豆“诱处4号”的选育[J].大豆通报,1995,3(1):21-22.
[73]张磊,戴瓯和,黄志平,等.夏大豆超高产种质MN413创新研究[J].大豆科学,2001,20(4):262-265.
[74]满为群,杜维广,郝迺斌,等.大豆高光效育种研究[J].大豆科学,2009,28(3):382-387.
[75]张桂茹,杜维广,栾晓燕,等.光周期对大豆杂交F2群体变异的影响及广适应性种质选育的研究[J].大豆科学,1997,16(3):252-258.
[76]栾晓燕,陈怡,杜维广,等.超高产、抗病、广适应性大豆黑农51的选育研究[J].黑龙江农业科学,2012,35(10)：8-12.
[77]徐阿炳,李雅志,许谦迎,等.γ射线引变育成冬小麦新品种“山农辐63”[J].核农学报,1980,(2):2-4,13.
[78]温家立.冬小麦新品种莱州953的选育及亩产600kg栽培技术[J].山东农业科学,1996,34(5):16-18.
[79]程建峰,李滨,马为民,等.小偃54和京411及其杂交后代稳定优选株系光合特性的动态变化[J].作物学报,2009,35(6):1051-1058.
[80]张雯婷,孙晓琳,彭芹,等.小偃54和8602及其杂交后代小偃41和小偃81花后旗叶光合特性比较[J].作物学报, 2011,37(11):2053-2058.
[81]百农4199审定公告
[82]孙华,张建栋,黄萌,等.高产、多抗、适合机械化作业油菜新品种苏油7号的选育[J].江苏农业科学,2015,43(12)：105-107.
[83]周清元,李军庆,崔翠,等.油菜半矮杆新品系10D130 株型性状的遗传分析[J].作物学报,2013, 39(2):207-215.
[84]王学芳,田建华,张耀文,等.甘白杂交创制早熟油菜新种质的研究[J].中国农学通报,2017,33(32):28-33.
[85]谭河林,覃宝祥,李云,等.油菜叶色突变种质资源筛选与遗传特征初步分析[J].分子植物育种,2014,12(6)：1139-1147.
[86]广东省农科院水稻所水稻高光效育种组.水稻高光效品种的光合特性及产量表现[J].广东农业科学,1984,(2):15-17,10.
[87]任光俊,陆贤军,张翅,等.高光效水稻恢复系成恢210及超级杂交稻制种技术专利登记公告：http://www.kaimaile.com/CN98101981.1_zl.html
[88]邹江石,聂毓琦,潘启民,等.广亲和选系“02824”在籼粳亚种间杂交的初步利用[J].中国农业科学,1989,22(1)：6-14.
[89]冯世康,陈成斌,黄勇,等.特异稻种桂D1号的高光效特性[J].广西农业科学,1992,51(4):151-152.
[90]黄秋妹,林秀珍.高光效高产水稻种质早籼叶青伦[J]. 作物品种资源,1994,19(1):35-36.
[91]余昭楹,屠曾平,林秀珍,等.优质杂种稻优杂1号的研究和试种[J].中国水稻科学,1993,7(1):57-57.
[92]伏军.与高粱远缘杂交育成新种质超丰早1号[J].作物品种资源,1994,19(1):13-14.
[93]唐建军,王学文.属间远缘杂交种选诱1号营养品质研究[J].安徽教育学院学报(自然科学版),1996,(1)：64-66.
[94]李慧敏,赵凤梧,王雪征,等.稻稗远缘杂交后代“远F₂-1”光合速率观察与分析[J].河北农业科学,2001,5(2):42-46.
[95]赵秀琴,赵明,肖俊涛,等.栽野稻远缘杂交高光效后代及其亲本叶片的气孔特性[J].作物学报,2003,29(2):216-221.
[96]陈绪清,张晓东,梁荣奇,等.玉米C4型pepc基因的分子克隆及其在小麦的转基因研究[J].科学通报,2004,49(19):1976-1982.
[97]吴琼,许为钢,李艳,等.田间条件下转玉米C4型PEPC基因小麦的光合生理特性[J].作物学报,2011,37(11): 2046-2052.
[98]张彬,丁在松,张桂芳,等.根癌农杆菌介导获得转稗草Ecppc 基因小麦的研究[J].作物学报,2007,33(3):356-362.
[99]王永霞,杜新华,许为钢,等.导入外源玉米C4型NADP-ME基因对小麦光合效能的影响[J].作物学报,2016,42(4):600-608.
[100]张希太,谢淑芹,张彦波,等.高粱DNA导入小麦周麦16引起后代变异的研究及SSR分析[J].安徽农业科学, 2011,39(15):8872-8874.
[101]欧巧明,崔文娟,王炜,等.花粉管通道法导入高粱DNA创造优良小麦新品系的分子聚合育种[J].干旱地区农业研究,2013,31(2):6-12,22.
[102]郭彤,刘政,胡银岗.导入谷子基因组DNA对小麦光合生理特性的影响[J].麦类作物学报,2015,35(4)：514-520.
[103] Zhang H F, Xu W G, Wang H W,et al. Pyramiding expression of maize genes encoding phosphoenolpyruvatecarboxylase(PEPC) and pyruvateorthophosphatedikinase(PPDK) synergisticallyimprovethe photosyntheticcharacteristicsoftransgenic wheat[J].Protoplasma.2014,251(5):1163-1173.
[104]焦德茂,李霞,黄雪清,等.转PEPC基因水稻的光合CO₂同化和叶绿素荧光特性[J].科学通报,2001, 46(5):414-418.
[105]李霞,焦德茂,戴传超,等.转育PEPC基因的杂交水稻的光合生理特性[J].作物学报,2001,27(2):137-143.
[106]王德正,焦德茂,吴爽,等.转玉米PEPC基因的杂交水稻亲本的选育[J].中国农业科学,2002,35(10):1165-1170.
[107]王德正,王守海,吴爽,等.玉米pepc 基因在杂交转育的转基因水稻后代中的传递和表达特征[J].遗传学报, 2004,31(2):195-201.
[108]张边江,唐宁,陈全战,等.转C4基因水稻籽粒产量及品质分析[J].西北农业学报,2017,26(2):210-215.
[109]李霞,高东迎,迟伟,等.转玉米PEPC基因水稻株系JAAS45的选育路径与技术[J].江苏农业学报,2005,21(1):12-16.
[110]张方,迟伟,金成哲,等.高粱C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的分子克隆及其转基因水稻的培育[J].科学通报,2003,48(14):1542-1546.
[111]马宏敏.转pepc基因籼稻恢复系“N175”产量相关性状分析[J].福建农业科技,2014,45(8)：1-2.
[112]张桂芳,丁在松,赵明,等.稗草(Echinochloa crusgalli)根型pepc基因对水稻的遗传转化及其对光合速率的调节效应[J].作物学报,2015,41(3):507-514.
[113]袁莉民,仇明,王朋,等.C4转基因水稻秧苗叶片气孔与叶鞘维管束结构特征[J].中国农业科学,2006,39(5):902-909.
[114]张建福,Swapan K.Datta,王国英,等.玉米高光效基因PPDK在籼稻IR64中的整合及其与光合作用相关的特性分析.分子植物育种,2006,4(6):797-804.
[115]王德正,迟伟,王守海,等.转C4光合基因水稻特征特性及其在两系杂交稻育种中的应用[J].作物学报,2004,30(3):248-253.
[116]张建福,谢华安,王国英,等.玉米PEPC基因和PPDK基因在籼稻明恢63中的整合及与光合作用相关的特性分析[J].分子植物育种,2006,4(5):655-662.
[117]张边江,华春,周峰,等.转PEPC+PPDK双基因水稻的光合特性[J].中国农业科学,2008,41(10):3008-3014.
[118]袁定阳,段美娟,谭炎宁,等.共转化法获得无筛选标记的转PEPC、PPDK基因水稻恢复系纯合体[J].杂交水稻,2007,22(2):57-63.
[119]崔红云,苑中原,李稳,等.转PEPC和PPDK双基因水稻孕穗期光合生理日变化[J].江苏农业科学,2012,40(6)：52-56.
[120]洪亚辉,董延瑜,赵燕,等.密穗高粱总DNA导入水稻的研究[J].湖南农业大学学报(自然科学版), 1999.25(2):87-91.
[121]王永斌,赵远玲,闫丽娟,等.玉米DNA导入水稻变异后代的研究[J].中国农学通报, 2011,27(7):63-68
[122]吴敬德,汪秀峰,吴跃进,等.玉米稻的光合效率分析[J].安徽农业科学,1997,25(2):112-113.
[123]郑乐娅,吴敬德,吴跃进,等.离子束介导水稻转基因植株后代的维管束和光合速率的研究[J].作物学报,2002,28(3):401-405.
[124]张艳,满为群,南项日,等.高粱C_4型pepc基因转入大豆可改善大豆光合特性[J].分子植物育种,2015,13(2):294-300.
[125]钟秀娟.转玉米C4型PEPC基因大豆的分子特征及光合特性的研究[D].江苏,南京.南京农业大学,2015.
[126]钱华,雷勃钧,卢翠华,等.玉米DNA导入大豆导致后代性状变异的研究[J].黑龙江农业科学,1998(2)：18-20.
[127]陈全战,张边江,吴梅.转pepc基因油菜及其光合生理表现[J].西北农业学报,2013,22(8):42-46.
[128]崔文娟,倪建福,欧巧明,等.春小麦新品种陇春32号的选育报告[J].甘肃农业科技,2014,12:3-5.
[129]季芝娟,曾宇翔,梁燕,等.超级早籼稻“中早39”的高产育种研究[J].中国生物工程杂志2017,37(12)：21-26.