种质资源学专题

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  • 1  作物种质资源学理论框架与发展战略
    刘旭,黎裕,李立会,贾继增
    2023, 24(1):1-10. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221127001
    [摘要](566) [HTML](324) [PDF 716.22 K](951)
    摘要:
    作物种质资源是保障全球粮食安全和绿色发展的基础资源,是农业科技原始创新与现代种业发展的物质基础。作物种质资源学是以栽培植物起源中心理论、遗传变异的同源系列定律和作物及其种质资源与人文环境及社会发展的协同演变学说为基础,依托遗传多样性、遗传完整性、遗传特异性与遗传累积性技术体系,研究作物及其野生近缘植物多样性与利用的科学,涵盖作物种质资源调查、保护、评价、研究、创新与共享服务的理论、技术、管理及其体系。本文构建了作物种质资源学理论框架,对基本概念和特征特性进行了界定,并提出了作物种质资源学的发展战略。
    2  作物及其种质资源与人文环境的协同演变学说
    刘旭 李立会 黎裕 谭光万 周美亮
    2022, 23(1):1-11. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211202001
    [摘要](1265) [HTML](0) [PDF 1.30 M](1557)
    摘要:
    作物及其种质资源与人文环境的协同演变学说是关于作物及其种质资源与人文环境相互影响、相互作用和相互发展的理论。一方面,在一个特定环境中种植不同的作物或不同类型的作物会导致形成相应的饮食习惯与人文环境;另一方面,饮食习惯与人文环境又会对作物及其种质资源产生深刻影响,甚至可以引领其演变。其遗传基础是作物在传播和改良过程中发生自然杂交或突变后,在人文环境的人工选择作用下被定向固定,重组或突变基因频率在群体中不断累积提高,最终形成适应特定人文环境的新型作物及其种质资源。现代作物育种在一定程度上也受作物及其种质资源与人文环境的协同演变学说的指导,并且极大加速了作物及其种质资源的演变进程。本文以中国传统饮食文化习用体系为例,从糯性种质、蒸煮制度、蔬果丰富和物尽其用四个方面考察了作物及其种质资源与人文环境协同演变的关系。建议在作物种质资源保护和利用中要重视农民权利与作物传统生境保护,遵循“有差异,就选择;能遗传,可定向”的基本原则,强化地方品种与近缘野生种的高效利用,开展基因组学研究,正向推动作物改良与种质资源演变。
    3  种质资源学与基因组学相结合-破解基因发掘与育种利用的难题
    张学勇,郝晨阳,焦成智,李甜,毛龙,刘旭
    2023, 24(1):11-21. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230104001
    [摘要](623) [HTML](333) [PDF 3.43 M](1018)
    摘要:
    2010年前后,随着各大作物模式品种基因组测序的完成,拟南芥、水稻、玉米等的重测序研究,突破了分子标记数量的限制,带动作物科学研究全面进入基因组时代,大量代表性品种、种质资源完成了重测序工作,数以百万甚至千万计的SNP标记,全基因组关联分析(GWAS,genome-wide association study)广泛应用于遗传资源研究,使近10年成为种质资源研究的黄金期,通过GWAS解析一些复杂重要农艺性状的遗传基础,成为Cell、Nature和Science及其子刊这一时期的主要内容,推动种质资源学迈入一个崭新时代。20世纪,遗传育种学的发展和完善推动了种质资源学科的萌芽和初步形成,而21世纪基因组学的发展和广泛应用,逐步形成了种质资源学推动育种学发展的新局面, 一些长期困扰育种家的问题,通过GWAS分析得到了重要启示或答案(如番茄的驯化、育种史,品质与产量矛盾问题,小麦骨干亲本等)。而泛基因组研究的迅速发展,突破了单一参考基因组的局限性,使我们认识到品种间基因组结构变异的普遍性,为深度解析重大品种、骨干亲本的形成及突破性资源的创制提供了更加宽广的视野。巢式关联作图群体(NAM,nested association mapping)、多亲本互交群体(MAGIC,multi-parent advanced generation inter-cross)及以此为基础衍生的构建多亲本遗传群体的思路和实践,使研究群体的遗传背景水平达到同期育种要求,不仅加快了基因的精细定位,并为组装育种提供了平台,推动着种质资源学、基因组学和育种学的融合与互动,开启了以基因组信息为支撑的基因资源和分子设计育种新时代,也预示着大学科融合与调整时代的到来。
    4  作物种质资源产权保护制度探讨
    张宗文,刘旭
    2023, 24(1):22-31. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20221120001
    [摘要](332) [HTML](147) [PDF 760.94 K](648)
    摘要:
    作物种质资源是人类长期培育、传承的劳动成果,是保障粮食安全和农业可持续发展的战略性资源。作物种质资源产权对保障国家种源安全、激励种质创新、提高种质资源利用效率起关键作用。我国的作物种质资源产权类型复杂,保护制度尚不完善。本文在构建作物种质资源产权理论框架的基础上,阐述了作物种质资源的基本权,包括人类生存权、国家主权和农民权利的内涵和落实机制;探讨了作物种质资源财产权,包括国家所有权、集体所有权和个人所有权的赋权基础和可能性;阐明了知识产权,包括植物新品种权、商标权、地理标志权、重要农业文化遗产和专利权对作物种质资源的保护作用。围绕保障粮食安全和农业可持续发展的实际需要,展望了作物种质资源产权制度建设的发展趋势,提出了加强作物种质资源产权保护的工作重点,为相关研究人员和政策制定者提供参考。
    5  种质圃作物种质资源安全保存策略与实践
    卢新雄,王力荣,辛霞,尹广鹍,张金梅,陈晓玲,何娟娟,刘运霞
    2023, 24(1):32-43. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220602001
    [摘要](417) [HTML](178) [PDF 764.83 K](645)
    摘要:
    苹果、梨、柑橘、香蕉等果树作物,马铃薯、甘薯、木薯等薯类作物,以及橡胶、椰子、油棕等热带经济作物,需通过植株、块根、块茎、鳞茎、种茎等繁殖体在种质圃进行种植保存,这类作物统称为“种质圃保存作物”或“圃位保存作物”。近40年以来,通过建设良好保存设施,构建规范化保存技术和实施资源复份保存,创建了种质圃作物种质资源安全保存策略。随着国家作物种质库新库的试管苗和超低温保存设施的投入使用,我国初步建成了以种质圃为主,集种质圃、试管苗库、超低温库、原生境保护点为一体的保护设施体系,为实现圃位作物种质资源多样性、完整性、安全性的保存和持续利用奠定了可靠保障。至2021年12月,我国43个国家种质圃共收集保存种质资源69,504份,隶属1,469个物种(含亚种),是世界上种质圃保存资源数量最多的国家。本文阐述了种质圃保存作物的繁殖特性,植株安全保存影响因素与技术策略,实践应用及展望等,以期对我国种质圃作物种质资源的安全保存起到促进作用。
    6  作物种质资源表型性状鉴定评价:现状与趋势
    王晓鸣 邱丽娟 景蕊莲 任贵兴 李英慧 李春辉 秦培友 谷勇哲 李龙
    2022, 23(1):12-20. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20210802001
    [摘要](2250) [HTML](0) [PDF 1.27 M](2570)
    摘要:
    表型是作物基因型与环境互作后呈现出来的性状,包括形态学、生育期、产量、品质、抗性等性状。作物种质资源具有丰富的遗传多样性,并经过数千年在世界不同区域驯化利用中的人工选择,形成了表型性状的多样性,构成育种家选育作物新品种的物质基础。认识和发现作物种质资源表型的多样性需要通过系统、科学的鉴定,特别是培育适应全球气候变化下环境的品种,更需在大量种质资源中发掘和利用抗旱、耐热、抗病虫、水肥高效利用等特性的材料。作物种质资源各类表型性状的鉴定需要对环境进行有效的控制,而多年多点的鉴定可以准确观察鉴定性状的变异水平或表达稳定性,是育种家准确选择和利用性状的重要依据。作物种质资源表型性状的鉴定主要采用田间鉴定、设施鉴定、仪器分析、感官鉴定的方式。近年来,作物种质资源表型性状鉴定已从单一环境、低通量、粗放型鉴定转变为多年多环境、重点性状、高通量精准型鉴定。随着组学技术、智能与信息技术的快速发展,作物种质资源的表型性状鉴定已进入一个新阶段,形成作物育种中重要性状准确快速发掘与应用的坚实基础。
    7  作物种质资源调查收集的理论基础与方法
    高爱农 杨庆文
    2022, 23(1):21-28. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211203003
    [摘要](1199) [HTML](0) [PDF 1.31 M](1952)
    摘要:
    作物种质资源调查与收集是作物种质资源保护、基础研究、鉴定评价和创新利用的基础。调查获得的地理分布、生态类型、特征特性等可为作物起源进化和保护生物学研究提供信息支撑,收集到的作物种质资源的多样性对是否能够发掘出具有重要利用价值的资源具有决定性作用。本文简要回顾了作物种质资源调查收集历史,从物种分布不平衡性、作物起源中心与种质资源分布、人类文明对作物起源与品种演化的影响等三个方面阐述了作物种质资源调查收集相关的理论基础,详细介绍了作物种质资源调查收集的方法,提出了未来作物种质资源调查收集的发展趋势。
    8  作物种质资源管理:现状与展望
    武 晶 郭刚刚 张宗文 王述民
    2022, 23(3):627-635. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20220125002
    [摘要](862) [HTML](0) [PDF 1.21 M](1138)
    摘要:
    作物种质资源是推动现代种业创新的物质基础、推进农业高质量发展的“芯片”,是保障国家粮食安全、建设生态文 明、维护生物多样性的战略性资源。如何对种质资源进行有效管理,是种质资源安全保护和高效利用的重要一环。首先,本文 分析了联合国粮农组织、联合国环境规划署和国际植物新品种保护联盟等国际组织对作物种质资源的管理体系和保护与利用 体系,并以美国、日本、巴西和印度为例介绍了在针对种质资源的法律法规、经费支持、运行机制等方面的现状;然后,介绍了 我国种质资源管理的政府主导阶段、行政指导下的技术部门负责阶段和依法管理阶段等三个发展阶段的种质资源管理工作, 同时阐述了我国现行种质资源的管理体系、运行体系及保障机制等;最后,结合国内外种质资源管理发展现状及趋势,借鉴国 际种质资源管理的好的做法,对我国种质资源管理未来开展的重点工作提出建议,以期促进种质资源的保护和利用。
    9  作物种质资源整体保护策略与实践
    辛 霞 尹广鹍 张金梅 陈晓玲 何娟娟 刘运霞 黄雪琦 卢新雄
    2022, 23(3):636-643. DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20211206002
    [摘要](603) [HTML](0) [PDF 2.75 M](1153)
    摘要:
    作物种质资源保护经过近百年来的发展,逐步形成以非原生境保护与原生境保护为基础的整体保护策略,其要点: 一是每一种作物种质类型,依据其生物学特性及其保护利用的需求,需发展适宜的保存方式 / 技术,实现种质资源遗传完整性 或潜在进化能力的保护;二是一种作物种质资源,需组合多种保存方式,对其全体基因源实现完整的保护;三是在国家(区域) 层面,需采用原生境和非原生境保护的方式,以及实行中期、长期与备份保存机制,实现种质资源多样性、完整性和安全性的保 护,以供持续利用。至 2021 年底,我国已建成包括长期库、中期库、复份库、种质圃、试管苗库、超低温库在内的非原生境保存 设施 55 个和原生境保护点 214 个,在国家层面上初步对作物种质资源实现了整体保护,保存总量达到 52.8 万份,为我国作物 育种、种业发展和农业原始创新提供了雄厚的物质基础。本文阐述了作物种质资源整体保护策略的内涵、科学基础、及其国内 外的应用实践,以期能进一步促进我国作物种质资源保护与利用的发展。
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