【正文】 果目的性狀與其他性狀連鎖，出現(xiàn)的可能性更大。在這種情況下，選擇是困難的，但它卻為育種提供了新的種質(zhì)，因而也是有價(jià)值的． 四、形態(tài)變異與生理變異 形態(tài)變異是直觀的，容易辨別，而生理變異則要通過生理生化分析才能能知道。 現(xiàn)代育種要求株形與生理功能相結(jié)合，既具有優(yōu)良的株葉形態(tài)，又具有優(yōu)良的生理功能。因?yàn)檫@樣才能進(jìn)一步提高產(chǎn)量潛力，不斷改善品質(zhì)，以適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和人們的需要。同時(shí)認(rèn)識(shí)了解、掌握這兩種變異，并使二者結(jié)合于一體．才能在育種中取得主動(dòng)地位。 第六章 植物分子育種程序與方法 第一節(jié) 作物常規(guī)品種選育的一般程序 采用分子育種技術(shù)直接選育的結(jié)果，是育成常規(guī)品種：即，在變異的類型中，通過多代選擇,(獲得符合育種目標(biāo)的穩(wěn)定后代，在特征特性上，表現(xiàn)整齊一致.)然后，通過品系比較，區(qū)域試驗(yàn)，品種審定等程序，最終，生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。其程序可圖解如下：第二節(jié) 選擇的基本方法與性狀鑒定 一、選擇的基本方法 ：?jiǎn)沃赀x擇法 混合選擇法。 二、性狀鑒定直接鑒定：根據(jù)某性狀的直接表現(xiàn)評(píng)定該性狀的優(yōu)劣。如株高、葉 形等間接鑒定：借助另一些性狀與被鑒定性狀的相關(guān)關(guān)系，間接推斷所 需鑒定性狀。如水稻秧苗的抗寒力與束縛水和可溶性含 糖量有關(guān)，含量高的抗寒力強(qiáng)。感官鑒定：用目測(cè)、齒咬、手觸等來評(píng)定形狀的優(yōu)劣。實(shí)驗(yàn)室鑒定：生理性和品質(zhì)性狀等需要借助儀器、藥品進(jìn)行分析。自然鑒定：如抗性。在經(jīng)常發(fā)生的逆境條件下進(jìn)行鑒定。誘發(fā)鑒定：如抗性。在不經(jīng)常發(fā)生的逆境條件下，須人工模擬、創(chuàng) 造條件，誘發(fā)性狀出現(xiàn)，進(jìn)行鑒定。當(dāng)?shù)罔b定：在當(dāng)?shù)貤l件能滿足性狀鑒定需要時(shí)，可在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行鑒定。異地鑒定：在當(dāng)?shù)貤l件不能滿足性狀鑒定需要時(shí)，可在適宜的異地 進(jìn)行鑒定。 第三節(jié) 轉(zhuǎn)化后代的選擇 通過外源DNA導(dǎo)入所獲得的材料，總稱導(dǎo)入后代。而其中接受了供體部分性狀的材料，則應(yīng)稱為轉(zhuǎn)化后代。 一、外源DNA導(dǎo)入后代世代的表示及各世代材料的種植（1）導(dǎo)入后代世代的表示 獲得的材料大多數(shù)用英文大寫字母“D”表示，其右下角附以較小的阿拉伯?dāng)?shù)字表示世代。 這種表示法以區(qū)別于有性雜交用F和輻射育種用M表示，因而被廣大學(xué)者采用。 D1代：用花粉管通道法或注射法導(dǎo)入后獲得的種子，再種植下去的稱D1代。D2代： D1代以后每種植一次皆增加一代。用浸漬法導(dǎo)入在表示上則有些不大一致：浸漬種子的，種植后稱D1代；浸漬秧苗的，大多數(shù)稱導(dǎo)入的植株為D1，也有少數(shù)稱D0的(即導(dǎo)入當(dāng)代)。不過還是稱D1較為合理． （2）導(dǎo)入后代變異的特點(diǎn) 總的來說是分離世代短，穩(wěn)定快。 D2代：分離較大，可能出現(xiàn)較多的類型。 D3代：分離較小，大部分性狀趨于穩(wěn)定，也可能出現(xiàn)穩(wěn)定的材料。 D4代：大部分材料可以穩(wěn)定。 需要注意的是：有的材料分離世代也很長(zhǎng)，有的甚至達(dá)6—7代才穩(wěn)定。 當(dāng)然其原因是多方面的，可能是由于被整合的外源DNA片段需要經(jīng)過多代調(diào)整，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)趨于合理，也可能是由于其他的原因，如天然異交等。 （3）各個(gè)世代材料的種植方式 1）Dl代 ：是將導(dǎo)入所獲得的種子全部種下去。 種植的方法有兩種： 一是將所獲得的種子按組合混合種植，其好處是簡(jiǎn)單；收獲時(shí)按組合混收。 二是在導(dǎo)入的材料較多時(shí)，則可按組合分單株(單穗、單鈴)種植，因?yàn)橛袝r(shí)在Dl代即表現(xiàn)變異，可以提早進(jìn)行選擇．按單株收獲。 現(xiàn)在大多數(shù)都是采用第一種方法。 2）D2代： 一般按組合材料組成群體，要求種植的數(shù)量要多些。 每個(gè)組合最好能種植1000株左右(水稻，小麥等)，棉花300株左右，因?yàn)镈2代是分離的主要世代，群體大，選擇的機(jī)會(huì)多。 同時(shí)，要種植受體親本作對(duì)照，有條件時(shí)，也應(yīng)種植供體親本。3）D3代： 種植的材料是從D2代中選擇的單株(單穗)。按組合分單株種植，規(guī)模大小取決于D2選擇單株或單穗的敷量。 同時(shí)應(yīng)種植通用的對(duì)照和原受體對(duì)照。 若D3代穩(wěn)定，各項(xiàng)性狀整齊一致，表現(xiàn)優(yōu)異，則可進(jìn)入鑒定圃。 若還有分離，則應(yīng)繼續(xù)選擇單株或單穗，作為D4代的種植材料．如反復(fù)選擇，直到各項(xiàng)性狀穩(wěn)定為止。二、選育技術(shù) （1）轉(zhuǎn)化后代的識(shí)別 事實(shí)上通過外源DNA導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)單個(gè)性狀的轉(zhuǎn)移，雖然這個(gè)性狀在后代中表達(dá)，同時(shí)，其他性狀也必然也會(huì)或多或少地產(chǎn)生一些變異，這些變異是廣泛的，并且有正向的和負(fù)向的變異。 因此，識(shí)別是否為轉(zhuǎn)化后代，應(yīng)抓住供體的主要性狀或重要特點(diǎn)，是否在受體上得到表達(dá)．如果得到表達(dá)，即可認(rèn)為是轉(zhuǎn)化后代，應(yīng)列為入選對(duì)象。 如果仍保持受體的特征特性，則應(yīng)淘汰， （2）怎樣進(jìn)行田間選擇? 全部育種材料都必須經(jīng)過田間種植，根據(jù)多代種植的表現(xiàn)，來確定其優(yōu)劣，然后汰劣選優(yōu)。 育種的方向，也是通過選擇來實(shí)現(xiàn)的。連續(xù)多代向一定的方向選擇，逐步塑造所需要的類型，這就是“定向選擇”。 田間選擇，主要由感官鑒定來完成?？疾斓捻?xiàng)目： 一是生育期。 如禾谷類的始穗、齊穗、成熟期，棉花的現(xiàn)蕾、現(xiàn)花、吐絮期等，比對(duì)照提早或延遲的天數(shù)，以確定適宜于當(dāng)?shù)厣诘念愋汀? 二是株型。 包括葉片大小，著生姿態(tài)、莖蘗的集散程度，株高、第一果枝著生高度、果枝長(zhǎng)度等。株型的好壞與豐產(chǎn)性密切相關(guān)，因?yàn)樗苯佑绊懭后w的受光狀況．株間的通透性。株型是非常直觀的，而且只能通過田間植株的著生姿態(tài)來判別。對(duì)于不良的株型，如葉片披垂等類型，應(yīng)及早予以淘汰。 三是產(chǎn)量性狀。 如單株成穗數(shù)的多少，穗子的大小、著粒密度、結(jié)實(shí)率、鈴的大小、成鈴率等。盡管要通過產(chǎn)量試驗(yàn)以評(píng)價(jià)品種的豐產(chǎn)性，但前期對(duì)產(chǎn)量性狀的選擇，其基礎(chǔ)作用仍不容忽視，只有對(duì)產(chǎn)量的各構(gòu)成因素認(rèn)真選擇，做到結(jié)構(gòu)合理，才能有效地提高產(chǎn)量水平． 四是品質(zhì)性狀。 通過田間觀察，進(jìn)行感官鑒定，對(duì)品質(zhì)進(jìn)行初步篩選，也是很必要的。如稻米的粒形，堊白的大小及有無，棉花纖維長(zhǎng)度與強(qiáng)度的初步鑒定等，都能為初選提供重要的依據(jù)。 五是生長(zhǎng)情況。 如整個(gè)生長(zhǎng)期是否清秀，是否有病蟲害發(fā)生，嚴(yán)重程度，成熟期落色好還是差，當(dāng)發(fā)生某些災(zāi)害性天氣后，植株是否受害及嚴(yán)重程度，如開花期正遇上連續(xù)陰雨天，開花結(jié)實(shí)是否正常，雙季晚稻在寒露風(fēng)之后，葉片是否受害，空秕粒的多少及籽粒充實(shí)度等；早稻秧苗期遇低溫陰雨，秧苗生長(zhǎng)雖否正常等。這些觀察雖然不能提出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，但至少可以大致了解其抗逆能力． （3）室內(nèi)鑒定 主要進(jìn)行生理生化、遺傳、分子生物學(xué)等的鑒定。（4）品系鑒定、品比試驗(yàn)及區(qū)域試驗(yàn) 經(jīng)過D3或D4代的選育，獲得優(yōu)良穩(wěn)定的系統(tǒng)，進(jìn)入更高一級(jí)的試驗(yàn)。（5）品種審定及推廣。水稻產(chǎn)量性狀遺傳機(jī)理及分子標(biāo)記輔助高產(chǎn)育種水稻等農(nóng)作物的很多重要農(nóng)藝性狀,如產(chǎn)量性狀、品質(zhì)性狀、對(duì)病蟲害的抗性水平和對(duì)不良環(huán)境因子的耐性,一般是為多個(gè)基因所控制的數(shù)量性狀。經(jīng)典的遺傳分析方法只能把控制數(shù)量性狀的多個(gè)基因作為一個(gè)整體進(jìn)行研究。QTL,數(shù)量性狀位點(diǎn) Quantitative Trait Locus一. 水稻產(chǎn)量性狀基因的基本特點(diǎn)1. 水稻產(chǎn)量QTL研究的基本作法:選擇兩個(gè)在目標(biāo)性狀上差異較大的水稻純系雜交。產(chǎn)生分離群體(Ｆ2及其衍生群體、回交群體、雙單倍體群體或重組自交系群體等)。測(cè)定分離群體中各個(gè)體的數(shù)量性狀表型值和RFLP標(biāo)記基因型。通過共分離分析,找出與目標(biāo)性狀連鎖的RFLP標(biāo)記,從而達(dá)到定位QTL的目的。然后,可進(jìn)而估算各因子的效應(yīng)、分析各因子的作用方式。2. 控制水稻產(chǎn)量性狀的QTL具有如下基本特點(diǎn):(1)產(chǎn)量性狀QTL數(shù)量多、分布廣。 表現(xiàn)在：一方面,這些QTL分布于整個(gè)基因組,相關(guān)性狀的QTL往往存在于相同的染色體區(qū)間；另一方面,有利等位基因分散地存在于不同水稻材料中。(2)不同QTL的貢獻(xiàn)率、效應(yīng)值和作用方式存在多種變異。 產(chǎn)量性狀QTL的貢獻(xiàn)率差異較大； 在同一個(gè)群體中,不同QTL的作用方式可能不同。 在同一座位上,不同等位基因之間的互作也可能不同。 水稻QTL的等位基因互作方式: 以加性作用和顯性作用為主,超顯性作用為輔。(3)控制水稻產(chǎn)量性狀的基因中： 有一類主效應(yīng)較大,且其表達(dá)受遺傳背景的影響較小。 另一類的表達(dá)則有賴于互作因子的共同作用。 兩者均對(duì)水稻產(chǎn)量性狀的遺傳控制起著重要的作用。 (4)不同性狀的QTL受環(huán)境影響的程度不同。 對(duì)于大多數(shù)性狀來講,相當(dāng)一部分的QTL,特別是效應(yīng)較大的QTL,能在不同環(huán)境條件下得到穩(wěn)定檢測(cè)。 其次,基因型環(huán)境互作只影響QTL效應(yīng)值,不影響其效應(yīng)方向。 (5)以單一性狀為基礎(chǔ),QTL檢測(cè)尚在一定程度上受到遺傳背景和環(huán)境條件的影響。綜合考慮各產(chǎn)量性狀，則對(duì)產(chǎn)量性狀起主要作用的染色體區(qū)間的檢測(cè)及其效應(yīng)方向,幾乎不受遺傳背景和環(huán)境條件的影響。而且,有一些重要區(qū)間在不同組合、不同遺傳背景和不同環(huán)境條件下普遍發(fā)揮作用。 ? 幾十年以來,我國(guó)水稻育種家們通過半矮生性基因利用和Ｆ1雜種優(yōu)勢(shì)的利用,育成了一批又一批的高產(chǎn)水稻品種和組合,在生產(chǎn)上發(fā)揮了巨大作用。? 但是,在優(yōu)良半矮生常規(guī)稻品種和雜交稻組合得到普遍應(yīng)用后,水稻品種的產(chǎn)量潛力處于停滯不前的狀態(tài)。? 為了進(jìn)一步大幅度提高水稻的單產(chǎn),必須在技術(shù)和研究方法上有所突破。QTL研究所揭示的水稻產(chǎn)量遺傳控制機(jī)理,為DNA標(biāo)記輔助高產(chǎn)育種提供了理論依據(jù)。 根據(jù)水稻產(chǎn)量QTL的幾個(gè)基本特點(diǎn),QTL研究在水稻高產(chǎn)育種中的應(yīng)用有二條可能的途徑:第一條途徑：通過有利純合子的聚合,選育高產(chǎn)常規(guī)稻品種。其理論根據(jù)是：控制水稻產(chǎn)量性狀的基因廣泛地分布于水稻基因組的各個(gè)區(qū)域,而不同水稻材料在不同基因座位上表現(xiàn)出有利的效應(yīng)。部分產(chǎn)量QTL具有較大的加性效應(yīng),而且能在不同的遺傳背景和環(huán)境條件下得到表達(dá)。研究的基本途徑為:(1)篩選一系列代表性高產(chǎn)品種和若干代表性低產(chǎn)水稻品種。(2)以低產(chǎn)水稻品種為共同親本,分別與一系列高產(chǎn)水稻品種雜交。(3)鑒定各高產(chǎn)品種所具有的有利QTL及其連鎖的分子標(biāo)記。(4)同時(shí),高產(chǎn)品種相互雜交,多代自交建立高世代育種群體。(5)由育種家初篩育種群體,淘汰劣系劣株。(6)應(yīng)用QTL研究結(jié)果,以分子標(biāo)記輔助選育累積了有利等位基因的純系。(7)入選品系參加產(chǎn)量試驗(yàn)和生產(chǎn)性試驗(yàn)。 第二條途徑：通過有利純合子和有利雜合子的聚合，選育高產(chǎn)雜交稻組合。其理論根據(jù)是：不同QTL的效應(yīng)值和作用方式存在多種變異；水稻QTL的等位基因互作方式以加性作用和顯性作用為主，超顯性作用為輔。 研究的基本途徑為:(1)挑選強(qiáng)優(yōu)勢(shì)Ｆ1雜交稻組合,以相應(yīng)的保持系和恢復(fù)系配組。(2)雜交后，自交產(chǎn)生Ｆ2群體,進(jìn)行QTL定位和分析,明確各QTL的效應(yīng)及其作用方式。(3)同時(shí),原Ｆ1雜交稻組合(不育系/恢復(fù)系)經(jīng)多代自交,建立高世代育種群體。(4)由育種家初篩育種群體,選取散粉好、結(jié)實(shí)率高、表現(xiàn)較優(yōu)良的純系。(5)應(yīng)用QTL研究結(jié)果,以分子標(biāo)記輔助選育累積了目的基因型的純系: ①選擇在超顯性座位上具有與不育系不同的等位基因、在其它座位上聚集了大部分有利等位基因的純系,用作候選恢復(fù)系與原不育系配制組合,選育優(yōu)良雜交稻。 ②選擇聚集了雙親絕大多數(shù)的有利等位基因的純系。由育種家進(jìn)行產(chǎn)量試驗(yàn),鑒定其作為常規(guī)品種的利用價(jià)值。 *二種途徑相比較：途徑二較途徑一優(yōu)越。 (1)途徑一只能累積加性效應(yīng)； 途徑二既可累積加性效應(yīng),又可同時(shí)累積加性效應(yīng)和超顯性效應(yīng)。 (2)QTL研究結(jié)果顯示,互作基因的共同作用對(duì)水稻產(chǎn)量的遺傳控制也起著重要的作用,部分QTL的表達(dá)可能在一定程度上受到遺傳背景的制約。 途徑一QTL分析群體與育種群體來源于不同組合； 途徑二QTL分析群體與育種群體則來源于同一個(gè)組合,后者受遺傳背景的影響可降低到很小的程度,成功的可能性更大。(3)由于途徑二QTL分析群體與育種群體來源于同一個(gè)組合,與QTL緊密連鎖的DNA標(biāo)記可直接在育種群體中應(yīng)用。這在實(shí)際應(yīng)用中具有巨大的意義,有利于提高研究的效率和成功的機(jī)會(huì)。 (4)通過育種家與生物技術(shù)工作者的密切配合,以育種家新選育的強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合為研究材料,就可以在育種家進(jìn)行新組合產(chǎn)量與適應(yīng)性試驗(yàn)的同時(shí),以分子標(biāo)記輔助改良恢復(fù)系,配置增產(chǎn)潛力更高的新組合。這樣,改良組合可望得到迅速應(yīng)用。 展望：QTL研究為DNA標(biāo)記輔助水稻高產(chǎn)育種奠定了理論基礎(chǔ),如果其實(shí)際應(yīng)用的可行性能得到證明,則可開辟一條水稻生物技術(shù)育種的新途徑,促進(jìn)我國(guó)水稻高產(chǎn)育種出現(xiàn)新的突破。而且,禾谷類的比較基因組研究表明,禾谷類作物基因組具有相當(dāng)?shù)谋Ｊ匦?水稻生物技術(shù)育種新途徑的建立,也可為其它作物生物技術(shù)育種的開展提供思路和線索。 植物體細(xì)胞無性系變異與育種1體細(xì)胞無性系變異具有重要的理論和實(shí)踐意義n 植物體細(xì)胞無性系變異是指植物細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)產(chǎn)生的遺傳變異。體細(xì)胞無性系變異是植物組織培養(yǎng)中的普遍現(xiàn)象（朱至清，1991）。n 為在細(xì)胞和組織水平上研究遺傳變異機(jī)制提供了良好的試驗(yàn)體系； 為遺傳育種、突變體篩選提供了新的突變?cè)?，擴(kuò)大了變異幅度；因而具有重要的理論和實(shí)踐意義。2體細(xì)胞無性系變異的檢測(cè)及突變體篩選? 形態(tài)學(xué)觀測(cè)? 染色體觀察與核型分析? 蛋白質(zhì)（包括同工酶）電泳分析? 分子標(biāo)記技術(shù)amp。形態(tài)檢測(cè)：是最先采用的體細(xì)胞無性系變異檢測(cè)方法。利用形態(tài)觀察很難立即區(qū)分變異是否為遺傳變異或外遺傳變異。即使是可遺傳變異，單或寡基因性狀可能并非純合；有時(shí)屬生化特征或形態(tài)特征難以區(qū)分（例如色素與顏色）；多