研究目标及主要经济指标:
1、构建我国特有和优异的40份大白菜、40份小白菜、20份萝卜、20份黄瓜、10份梨、10份桃、10份茶基因资源“分子身份证”,并阐明其遗传多样性和特异性。
2、对10份新的蔬菜优异基因资源(抗小菜蛾小白菜、抗霜霉病大白菜、抗TuMV甘蓝、抗TuMV萝卜、抗灰霉病番茄、具恢复基因甜椒、抗青枯病茄子、抗黑星病黄瓜、高胡萝卜素胡萝卜、耐低温糖化马铃薯各1份)进行遗传分析和基因型检测,阐明相应功能基因的遗传和生理生化特性,以及在育种和生产中的利用价值,进行定位或分子标记,挖掘新基因3~5个。
3、创造具有优质、抗病(虫)、抗逆、高产、高效、专用等优异性状中至少2个优异性状的原始材料、基础研究材料和可为育种家利用的蔬菜创新种质20份、薯类创新种质6份、果树创新种质7份,茶树创新种质2份,桑树创新种质1份。其中,每份新种质所携带的优异基因中至少有1个未被或很少被育种家利用;同时,对所有创新种质在适当的地点进行集中展示,由有关育种和资源方面的专家进行现场验收。
各作物具体指标如下:
小白菜新种质2份:低硝酸盐(对照耐热605和上海青,硝酸盐含量≤785mg/kg),具萝卜CMS(不育性率和不育度100%)、黄化和蜜腺正常。抗虫(苗期人工接种感虫指数≤40),耐热(田间32℃以上无热害症状或苗期热害指数≤35.0),抗病毒(苗期人工接种TuMV病情指数<25)或根肿病(苗期人工接种鉴定病情指数<15)。
大白菜新种质1份:具甘蓝CMS(不育度和不育株率均达到100%),抗病毒病(苗期人工接种鉴定抗TuMV病情指数<25)。
甘蓝新种质1份:耐热(成株32℃高温热害指数≤35.0,结球率≥90%),优质(叶球紧实度0.6以上,球内中心柱长少于球高的1/2),耐裂球(晚收5天裂球率低于10%),抗黑腐病(苗期人工接种病情指数≤15)、抗TuMV(苗期人工接种病情指数≤15)。
青花菜新种质1份:优质(花球浓绿紧密、花蕾细且均匀、茎实心、球内无荚叶),抗黑腐病(苗期人工接种病情指数≤15),耐贮(在0℃可贮藏10~15天)。
萝卜新种质3份:高干物质(干物质含量≥8%鲜重),高糖(还原糖含量≥2.8%鲜重,优于“干理想大根”,适合腌制或糖制加工。耐低温(幼苗在短期-1~-2℃的温度下的寒害指数≤35),耐抽薹(长期13℃条件下不抽薹),优质(还原糖≥2.5%鲜重),抗黑腐病(苗期人工接种病情指数≤15),适合鲜食。耐热(在40℃温度下幼苗及肉质根膨大前的植株能正常生长、在32℃温度下能正常形成肉质根,抗黑腐病(苗期人工接种病情指数≤15,田间病圃鉴定发病率≤30%,病情指数≤5%),适合鲜食。
番茄新种质1份:抗细菌性斑点病(符合行业标准),抗枯萎病(苗期人工接种病情指数<20),抗ToMV(人工接种对1、2株系病情指数<10),抗叶霉病(苗期人工接种病情指数<20)。
茄子新种质2份:抗枯萎病(人工接种病情指数<45、耐黄萎病(人工接种鉴定病情指数<40)、耐低温(在短期最低温度15℃能结实)。抗枯萎病(人工接种病情指数<45)、单性结实强(不授粉受精的座果率占正常授粉座果率的比率≥60%)。
甜椒新种质1份:抗TSWV(符合行业标准)、抗TMV L4(人工接种病情指数<20)、中抗CMV(人工接种病情指数≤25)或中抗疫病(人工接种病情指数≤25)。
黄瓜新种质2份:高胡萝卜素(β-胡萝卜素含量高于0.2mg/100g或总胡萝卜素含量高于≥5mg/kg,抗枯萎病(苗期人工接种病情指数<30)、抗细菌性角斑病(苗期人工接种病情指数<35)、抗白粉病(苗期人工接种病情指数<30%)、抗霜霉病(苗期人工接种病情指数<30)。抗南方根结线虫(苗期人工接种病级指数≤2.0),抗蔓枯病(符合行业标准),抗霜霉病(苗期人工接种病情指数<30),抗CMS(苗期人工接种病情指数<15)。
西瓜新种质1份:高抗西瓜枯萎病(鉴定死苗率<30%),产量高(平均单瓜重≥5kg),品质优(果肉中心可溶性固形物含量≥11%)。
胡萝卜新种质2份:雄性不育(不育率和不育度达100%),高胡萝卜素(胡萝卜素含量150mg/kg鲜重以上),高总糖(8%以上)或高干物质(15%以上)。
生姜新种质1份:抗叶斑病(符合行业标准)、耐姜瘟病(符合行业标准)、高产(较目前主栽品种增产10%以上)。
莲藕新种质1份:高淀粉(淀粉含量>13%鲜重)、高蛋白质(蛋白质含量>2.3%鲜重)。
大蒜新种质1份:优质(鳞茎头结实饱满、鳞芽形状规则、大小均匀),鳞茎大(直径≥5cm),抗叶枯病(符合行业标准)、锈病(符合行业标准)。
木薯新种质2份:高淀粉(淀粉率>32%)、抗寒(抗寒性优于对照华南124)、高抗叶斑病(病情指数小于0.2)。糯性(直链淀粉含量≥8%,)、高淀粉(总淀粉率>32%)、抗寒(抗寒性优于对照华南124)。
甘薯新种质2份:优质(胡萝卜素含量≥8mg/100g鲜薯),抗病毒病(符合行业标准)、根腐病(符合行业标准)、黑斑病(符合行业标准),产量不低于现有主栽品种。耐盐(田间耐盐性达1%、在1%含盐量的土壤中,鲜薯产量比对照品种徐薯18高10%。),抗茎线虫病(相对病情指数<40%)。
马铃薯新种质2份:炸条或炸片种质1份,耐低温糖化(薯块收获后还原糖含量低于0.2%,4度低温贮藏3个月还原糖含量低于0.25%),优质(油炸色泽和薯形符合炸片炸条要求,芽眼浅,薯肉白色。比重大于1.080,淀粉分布均匀),抗抗马铃薯X和Y病毒(温室接种鉴定病情指数<10)、田间兼抗晚疫病,产量比当地主栽品种高10%。抗病毒病、兼抗晚疫病、高产的食品加工用马铃薯新种质1份。淀粉加工用中早熟种质1份,淀粉含量16%以上或晚熟种质淀粉含量18%以上,其中直链淀粉含量小于30%,粒径大于35um,糊化温度低于68℃,峰值粘度1000BU以上,芽眼浅,田间抗晚疫病(抗级为1级),兼抗病毒病(PVX、PVY及PLRV)一种,淀粉产量比当地主栽品种高10%或相当。
苹果新种质1份:优质(果形指数≥0.85)、大果(平均单果重≥230g)、抗寒(超过元帅)、抗果实轮纹病(超过元帅)。
梨新种质2份:株型矮化(株高相当于对照的65%左右)、亲和性良好(作砧木与品种接口上下平滑,无大小脚现象)、抗盐碱(盐害指数≤49)、抗梨黑星病(较对照鸭梨)。大果(平均单果重≥350g),优质(可溶性固形物含量≥13%),抗梨黑星病(较对照鸭梨)的三倍体。
桃新种质1份:高糖(可溶性固形物含量≥12%)、大果(平均单果重≥130g)、抗裂果(不裂果)油蟠。
葡萄新种质1份:抗寒(抗寒性状超过对照砧木品种贝达和北醇)、耐瘠薄(抗旱性状与对照北醇相当)。
柑橘新种质1份:优质(可溶性固形物11.0%以上,酸1.0%以下)、无核或少核(种子0~3粒/果)、易剥皮、丰产(成熟期在12月以后,平均单果重≥150g以上)。
杏新种质1份:硬肉(鲜食成熟期去皮硬度3kg/cm2以上)、味浓(具有中国华北杏品种群的浓郁香味特征)、耐贮藏(室温下可贮藏7天以上)。
茶新种质2份:低咖啡碱(咖啡碱含量≤1.0%)、高酯型儿茶素(酯型儿茶素含量达到15%)。高酯型儿茶素(酯型儿茶素含量达到17%),制茶品质优(优于红茶对照英红1号或黔湄419)。
桑新种质1份:无籽(三倍体)、优质(可溶性固形物10%以上,可溶性糖8%以上)、高产(单果重比绿椹子提高15%以上)红果果用桑
4、申报成果1~2项和专利1~2项。
5、发表学术论文10篇以上,培养人才10名以上。
经费安排
本课题安排国家科技支撑计划经费350 万元。
课题7:林木、花卉基因资源发掘与种质创新利用研究
研究内容
1、种质资源基因分布及频率模型研究。研究树种内群体间全域基因、广域基因、局域基因和特有基因的基因局域性分布及其频率和规律,指导林木树种遗传多样性评价及用于群体遗传标记性的识别。通过研究绘制枫香、白皮松、蒙古栎等树种群体4类基因分布及频率图式,指导遗传多样性保存及构建核心种质。
2、树种优异基因资源分析与挖掘。1)树种优异基因资源分析。运用枫香、紫荆、白皮松、粗枝云杉等典型树种做试材,研究(群体/个体的)表型、同工酶、DNA标记等遗传差异与表征,并将三种方法耦合研究。剖析基因资源的遗传变异与模式,探索基因分析技术,筛选不同类型的优异基因资源。应用统一的遗传多样性样本组合,三种方法测定分析和遗传多样性综合量化评价与模拟,进行树种遗传变异及其优异基因资源分析,用于优异基因资源筛选评价。2)树种优异基因资源挖掘。在基因资源分析的基础上,通过关联分析和测评,挖掘数个分别代表适应抗逆、速生丰产、环境恢复和观赏价值高的基因资源。
3、林木种质资源创新利用研究。研究林木种质资源创新利用关键性技术,提高优异种质的繁殖率,突破优异种质筛选、扩繁、推广的关键技术环节。1)优异种质创新利用。测定评价推荐优异种质以及马尾松强化加密种子园,提高综合增益。直接为生态环境林、工业原料林、经济林、花卉等提供优异种质,用于林木育种或推荐于良种生产,促进林业可持续发展和生态环境治理。2)灌木树种种质资源保存技术创新研究。重点创新研究我国灌木种质资源的有效保存技术。选择代表性灌木树种,建立灌木树种种质资源的实用保存技术体系。
4、中国名花基因资源“分子身份证”构建。在“十五”攻关所取得的研究成果的基础上,以为我国特有的紫薇、菊花、梅花、百合等基因资源为对象,通过SSR、SRAP等指纹分析、图像识别和信息化处理,建立“分子身份证”,并阐明其遗传多样性和特异性。
5、花卉优异基因资源挖掘。对从我国特有和优异花卉种类如垂枝紫薇、香花紫薇、抗寒梅花、香花抗病百合、香型抗寒抗旱菊花等的优异基因资源进行基因型检测,阐明相应功能基因的遗传和生理生化特性,以及在育种和生产中的利用价值,从中发掘新基因,进行定位或分子标记。
6、花卉种质创新利用研究。综合应用远缘杂交、辐射诱变、化学诱变及生物工程等常规技术与生物技术结合,通过重要性状的外源优异基因转移、优异基因聚合等途径,创造具有高观赏性、花期较长、抗性强、花色艳丽、花具芳香紫薇、百合、菊花、梅花等的原始材料。对发掘的新基因和创造的优异新种质,按照国家的有关规定进行登记保护。
研究目标及主要经济指标:
1、选用枫香、紫荆、白皮松、粗枝云杉、蒙古栎等4-5个重点树种,每树种抽样全分布区11(8-14)个群体,每群体抽样有效个体30(27-33)株,或30个家系及其子代24个(22-28)个体,构建树种内遗传多样性样本。对应进行表型、同功酶、DNA标记三种方法的测定:表型每性状重复测定30次,同功酶配合选择10(7-13)个酶系统,DNA标记有效谱带27个左右。平均每个树种采用3种方法获得267万个原始数据,经统计分析和模拟,获得捕获曲线或数学模型。据此揭示重点树种种质资源基因分布及频率模型。通过研究绘制枫香、白皮松、蒙古栎等树种群体4类基因分布及频率图式,指导遗传多样性保存及构建核心种质。凭借基因局域性和基因频率控制指标,探索研制2个树种至少20个群体的基因图谱。
2、在林木种质资源以往近20年攻关积累基础上,通过对运用11套保存模式建立的近70个树种4000亩保存林及马尾松强化加密种子园的动态测定与筛选,初选优异种质110份,结合多地点的遗传多样性(G)与环境条件(E)交互作用(G×E)量化测定,评判与筛选优异基因(型),显著地提高精度并减少误差。研究获得3个树种地理空间上的群体基因特有程度,标记出3个树种特有基因9个以上。
3、将表型测定与基因(型)局域性对应分析。根据不同利用方向选择对应的表型评价指标,分别评价出适用于园林绿化、速生丰产造林及生态环境林建设的优异基因(型)。共获得优异基因(型)11份,其中丁香、紫荆等灌木优异基因(型)2-3个,综合增益提高30%左右。据此将提高适应性与生产力二者配合选择的效率。
4、研究攻克优异种质资源的繁殖“瓶颈”,采用微繁或及种子催熟等实用配套技术,提高优异种质增殖率或繁殖率50%以上。拟改善优异种质的适合度与稳定性优化效应。
5、构建我国特有和优异的25份紫薇、50份菊花、40份梅花、40份百合基因资源“分子身份证”,并阐明其遗传多样性和特异性。
6、对6份新的花卉优异基因资源(垂花紫薇、香花紫薇、芳香菊花、抗旱菊花、抗寒香花杏梅、抗病百合)进行遗传分析,阐明相应功能基因的遗传和生理生化特性,以及在育种和生产中的利用价值,进行定位或分子标记,挖掘新基因1-2个。
7、创造创造具有高观赏性、花期较长、抗性强、花色艳丽、花具芳香紫薇、垂枝紫薇种、矮型紫薇种质;光周期不敏感型菊花种质;能耐-25C香型杂种梅花及一年两次开花百合等的原始材料或可为育种家利用的花卉创新种质23份、紫薇创新种质6份、菊花创新种质8质份,梅花创新种质3份,百合创新种6质份。其中,每份新种质所携带的优异基因中很少被育种家利用。申请新品种保护4~5个。
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