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近五年中国对大豆的研究进展

近五年中国对大豆的研究进展 摘要:大豆是世界五大作物之一,也是世界上最为重要的油料作物和高蛋白粮饲兼用作物。为了提高大豆的产量和质量,近年来,我国学者对大豆进行了大量研究。本文概述了学者对大豆育种、培育方面以及大豆对旱、涝、盐的抗性方面的研究情况,分析了在育种培育等方面提高大豆产量的途径与方法,为今后提高大豆的产量及质量提供依据。 关键词:大豆;育种;培育;抗旱耐涝耐盐性;研究进展 Abstract: Soybean is not only one of the world's top five crops, but also the world's most important oil crops and high-protein grain and forage crop. In recent years, Chinese scholars have conducted a lot of researches on soybeans in order to improve the yield and quality of soybeans. This article outlines the scholars’ researches on soybean breeding, cultivation of soybean and the aspects of the resistance of soybean to drought , floods and salt. This article also analyzes the ways and methods of improving the soybean production in terms of breeding, cultivation and more, and provide a basis for improving the yield and quality of soybeans in the future. Key words: soybean; breeding; foster; drought resistance ,floods and salt-resistant; progress

大豆原产于我国,是在世界范围内广泛种植的、重要的油料作物。我国栽培大豆已有4700余年的悠久历史,我们的祖先创造了传统农业的“大豆”文明,为世界农业的发展做出了重要贡献。然而近半个世纪以来,随着国外发达国家大豆种植面积的不断加大,生产技术及生产能力不断提高,我国在大豆生产方面的优势地位逐渐被取代。在这一形势下,加强我国大豆生产科研能力,提高我国大豆单产水平,对于振兴我国大豆产业具有十分重要的意义[1]。本文概述了近五年来我国学者对大豆育种、培育以及抗旱耐涝耐盐性的相关研究进展。

1 育种研究

1.1 大豆分子育种 分子标记辅助育种是指利用分子标记与决定目标性状基因紧密连锁的特点,通过检测分子标记,即可检测到目的基因的存在,达到选择目标性状的目的。该方法对大豆从表形到基因型进行遗传操作,具有大幅提高育种效率,实现大豆品种定向遗传改良的作用[2]。 A分子标记技术、QTL定位和分子辅助选择育种的应用对优质多抗大豆品种的快速选育具有十分重要的意义。随着功能基因组学的发展和实验技术手段的进步,分子标记和QTL研究向基于基因组功能区段的新型分子标记以及QTL的精细定位研究转移已成为发展方向。我国现阶段偏重于利用随机分子标记进行QTL研究,对于先进的技术手段还在起步或摸索阶段,与真正实现高效的分子辅助选择育种的目标还有一定距离[3]。 2011年,国内外在大豆分子育种相关领域取得了新的进展。在分子标记开发与辅助育种方面,发掘出与产量、发育、品质、抗病和抗逆等性状相关的新的分子标记或QTL:在新基因挖掘方面,克隆了与光周期反应、共生固氮、品质及抗逆性相关的基因,并分析了其功能。在大豆转基因育种方面,遗传转化体系的优化取得了新的进展,转化效率有所提高,同时对一些功能基因(包括来自其它物种的一些基因)进行了功能评价和育种利用价值评估。转基因大豆继续保持良好的发展势头,并且出现一些新的发展方向[4]。 1.2 大豆高产育种 矮杆基因的利用对于20 世纪“绿色革命”起到了决定性的作用。在大豆上,美国俄亥俄州立大学的Cooper 等将抗倒伏的有限结荚习性基因dt1 转育到无限结荚习性的北方高产品种中,育成了Elf、Sprite、Hobbit、Gnome等半矮秆品种,在高产环境下采取高密度种植实现了超高产,并得到大面积推广应用[5]。此项技术于1994 年引入黑龙江省取得了较好效果,育成了适于窄行密植的半矮秆品种“合丰42” [6]。吉林省农科院从1996 年开始进行矮秆大豆品种选育研究,2005年育成了“吉密豆1 号”。该品种在密植栽培体系并不十分完善的情形下,大面积平均产量达到了3.53 t/hm2,比对照品种(九农21 号)增产20.6%,最高产量达4.2 t/hm2[7]。 1.3 大豆嫁接育种 嫁接是把一株植物的一部分(多为枝条,统称接穗)通过类似手术的方法连接到另一株植物的茎、根或其它器官(统称砧木)上,使连接在一起的接穗和砧木进一步发育,共同成长为一个完整植株的技术[8]。近年来,嫁接技术在园艺作物生产中发挥了重大作用[9],并成为研究植物根冠关系、生长调节物质、抗病机制等重要生理学问题的重要手段。嫁接不仅是大豆生理研究的良好工具,而且在大豆育种和多年生野生大豆种质保存等方面具有一定利用价值。在大豆育种中,通过嫁接可对不同品种进行花期调控,为杂交育种创造条件。也有研究者通过嫁接,进行无性方式的育种[10]。 1.4 大豆转基因育种 获得转基因植株是植物基因工程的基础,但是由于转化效率较低,在转基因的过程中通常需要一个有效筛选细胞和组织的手段,于是选择标记基因被广泛应用。然而,选择标记基因的使用,存在生物安全性和环境安全性隐患。因此,建立一个安全高效稳定的大豆转化体系,是改善大豆产量、品质、抗逆能力,培育新型大豆品种的保障[11]。 2 培育与种植研究

2.1 中国专用大豆品种培育 我国专用大豆品种培育研究主要针对高蛋白大豆品种的培育、高油大豆品种的培育、高异黄酮大豆品种的培育、低亚麻酸大豆品种的培育、脂肪氧化酶缺失大豆品种的培育、胰蛋白酶抑制剂缺失大豆品种的培育、纳豆和芽豆品种的培育[12]。 2.2 中国大豆雄性不育和杂种优势利用 杂种优势利用是大幅度提高大豆产量的有效措施之一,经过20多年的研究探索,我国在大豆杂种优势利用研究领域总体上处于国际前列。在世界上率先育成了大豆质核互作“i系”,开展r大规模杂种优势测定研究,育成了数个大豆杂交种,对大豆杂交制种技术进行了广泛研究,取得重要进展。然而,杂交大豆的产业化进程仍较缓慢,还存在一系列问题亟待解决[13]。 2.3 甘蔗间套种大豆 甘蔗间套种大豆,能有效解决甘蔗与其他作物争地的矛盾,还能充分利用不同时间与空间的光、热、水、气等自然资源,增加了单位土地面积的经济效益,是我国蔗区农业未来发展的一个重要方向。针对甘蔗间套种大豆的发展,提出加强间套种大豆专用品种选育、加大甘蔗间套作大豆的标准化与机械化研究的建议,为甘蔗间套种大豆技术的可持续发展提供参考[14]。 2.4 高效施肥 大豆高效施肥技术对提高大豆单产和肥料利用率具有重要意义。从大豆需肥特性、大豆施肥中存在的主要问题、新方法和新技术在大豆施肥中的应用,以及具有应用前景的高效施肥新方法等几个方面,对大豆高效施肥技术领域的研究进行简要总结,为今后该领域工作的进一步开展提供参考[15]。 2.5 光周期反应 遗传学及分子生物学研究表明,大豆中具有拮抗关系的EJ和F丁基因位于大豆光周期调控开花主要通路的中心节点(integrator),但两者间的作用机制及相关的调节因子尚待明晰。对大豆光周期反应及生育期基因的深人研究,在生产实践上可为大豆品种的栽培区划、合理布局及分子育种等提供理论依据[16]。 2.6 玉米大豆间作 间作、混作、套作是集约种植、提高作物产量的重要技术,是我国农业遗产的重要组成部分[17]。大量研究表明,玉米大豆不同问作模式可提高玉米叶片的叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率及气孔导度,改善玉米的光合作用条件,增强玉米的光合利用能力[18-20]。 3 抗旱耐涝耐盐性研究

3.1 大豆抗旱性 大豆需水量多,根系不发达,在豆类作物中对缺水最为敏感[21],水分亏缺是大豆产量提高和品质提升的瓶颈。提高大豆抗旱能力已经成为现代育种工作中的关键问题之一。近年来,学术界从干旱对大豆的影响机理、大豆抗旱机制、大豆抗旱性的评价方法、大豆抗旱品种选育几方面做了深入研究,并在转基育种、分子标记辅助育种方面取得进展。今后需要在抗旱性遗传改良方面取得突破,才能真正解决根本性问题[22]。 3.2 大豆耐涝性 涝害是大豆生产中面临的重要自然灾害之一,研究大豆种质资源的耐涝性,探索其耐涝机理,对培育选择耐涝品种具有重要的意义。文章对目前大豆耐涝研究中存在的问题进行了分析总结,提出当前大豆耐涝研究的重点应结合生产实际需要,筛选耐涝的大豆遗传材料,选育综合性状好、耐涝性强的大豆品种[23]。 3.3 大豆耐盐性 土壤的盐渍化和次生盐渍化是影响农业生产和生态环境的重要因素之一。大豆品种间耐盐性存在差异[24-25]。选育耐盐品种是缓解土壤盐渍化对农业生产影响的有效途径之一[26]。本文综述了大豆耐盐基因定位及耐盐基因克隆的研究进展,并探讨了分子标记辅助育种及转基因育种在大豆耐盐育种中的潜力和作用[27]。

参考文献: [1] 迟超. 大豆高效施肥技术研究进展[J]. 现代化农业, 2013,10:9-12

[2] 张芳,谢皓,陈学珍. 大豆分子标记辅助育种研究进展[J].北京农学院学报,2010,25(2):74-77 [3] 李文滨,赵雪. 2009年大豆分子标记及辅助选择育种研究进展[J]. 东北农业大学学报, 2010, 41(1): 139-148 [4] 蒋炳军,岳岩磊,王彩洁,等. 大豆分子育种研究进展[J]. 大豆科学,2012,31(4):663-667

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