美国大豆科研和生产的新动向
发布时间:2003-12-15 15:43:00

1.2.2大豆SSR标记

有关简单重复序列(SSR)的技术报告,首见于1992年。此后,证明SSR的等位性变化水平很高,且具有位点单一性和随机分布的特性。因此,SSR标记可作为RFLP标记的重要补充应用于大豆分子生物学、遗传学和育种等,目前的大豆基因图谱中至少有900个SSR标记。

1.2.3大豆AFLP(扩增片断长度多态性)标记

由于对SSR标记寄予很大期望,AFLP技术在大豆上没有象在其它作物中那样受到重视。然而,1997年有人报道应用于其它植物的、最大的AFLP图谱之一可有效应用于大豆基因组研究。从数目上讲,在USDA/Iowa大学所建图谱的840个位点中,有150个是AFLP位点。这一技术的缺点在于:对不同群体的AFLP进行比较相当困难,故必须为每个群体建立新的连锁图,而不能利用现有的其它标记信息。然而,如此丰富的多样性在BSA(混合分离群体分组分析)和NIL(近等基因系)的比较研究中有重要利用价值。

1.2.4单一核苷酸多态性(SNP)

这是最普遍的遗传变异类型(有时称为点突变),并被称作新一代的遗传标记。据报道,大豆的点突变可达到3.4/kb,而人类只有1.98/kb。作为遗传标记,SNP可大大丰富既有的连锁图,可作为QTL(数量性状定位)分析的遗传标记。该标记最引人注目的特征是:有大量成熟的自动化技术,可利用DNA片段和其它技术平行地分析成千上万的SNP。尽管该技术在大豆上的利用刚刚开始,但可提供丰富的遗传变异度量,且可持续稳定地添加到现有的分子连锁图上。相信这一技术将会在大豆上得到迅速和广泛的利用。

1.2.5分子标记辅助选择(MAS)

对于育种者来说,遗传图谱的重要性在于分子标记辅助选择(MAS)。通过分子标记的选择间接实现连锁性状的遗传改良。由于操作过程中需要提取DNA,进行DNA加工和分析(如PCR、酶切、电泳等)费时费力,极大地限制了其在育种上的应用。即使如此,在有些情况下利用MAS是必要的。例如:利用MAS提高大豆抗孢囊线虫选择的准确性、减轻田间工作量,或在非疫区对重大病虫害的抗性选择等。为此,有许多研究者正致力于提高MAS工效的方法学研究。

1.2.6大豆表达序列标记(EST)

美国农业部、农业研究服务局(ARS)、中北部大豆研究计划和联邦大豆协会共同设立的该公益性EST研究项目,旨在通过高产率的序列分析技术对成千上万个mRNA(信使RNA)完成序列分析,从而把研究目标定位于特定的组织或器官上,以获取大豆基因表达的多样性信息。这一项目将产生20万至30万个大豆的EST,在公共数据库上分布序列,同时为公众提供cDNA(互补DNA)克隆。目前,这种技术已用于人类基因组测序项目以及水稻等植物基因组研究计划,出现很多通过直接标记目的基因、进而克隆目的基因的实例。该项目已于1998年启动。第一年的主要任务是建立cDNA文库,检验将要使用的技术方法。目前,已筛选、测定1万多个EST序列。预计到年底,可达到10万个。1.3生理学研究与育种紧密结合植物生理学和遗传学同为作物育种的理论基础,但在过去的育种实践中,生理学方法的应用并不直接,作物生理性状的改良进度缓慢。在大豆育种中,生理性状改良的成功事例主要是光周期反应敏感性的改良(Carter等,1999)。美国、巴西科学家育成长童期(longjuvenility)品种,前期对光周期反应不敏感,在高温、短日条件下仍有足够的生育期、生物量和产量。我国科学家育成全期光周期反应钝感的超早熟品种,在高纬度地区种植,突破我国大豆种植的北界。但是,主栽品种的主要生理性状,如光合效率、固氮能力、抗旱性、耐盐性等并未得到明显改善。近年来,作物生理学家与育种学家紧密结合,把非生物逆境抗性(abioticstressresistance)作为大豆育种的重要目标性状,并取得重要进展。在抗旱育种方面,美国科学家发现萎蔫较慢的PI416937,该材料在前期营养生长好、后期干旱的环境下表现抗旱。后来又发现冠层萎蔫较慢的新抗旱材料PI471938和H2L16,用作抗旱育种的亲本材料。Sinclair等系统研究固氮对水分胁迫的反应,试图协调干旱条件下的碳氮代谢关系。巴西科学家在继续重视产量、光周期反应和适应性的同时,开展耐酸耐铝育种,并取得一定成效。我国科学家在高光效育种、耐盐育种、抗旱育种等领域的工作也引人注目。1.4大豆食品和精深加工日益受到重视在营养过剩的美国,大豆作为健康食品的作用日益受到重视。世界大豆会议期间,专设大豆食品和人类健康的分会场,报告在大豆营养、保健功能研究中的新进展。生产厂家大力开发适合欧美人口味的大豆功能食品,从大豆中提取的药品、保健品(如大豆异黄酮、卵磷脂)已大量投放市场。美国大豆育种家重视选育食用、菜用大豆品种和针对特定加工用途的品种。预计在21世纪初,大豆食品在欧美国家将日益普及,蕴藏着巨大的商业机会。

2美国大豆科研和生产管理的几点做法2.1大豆集资计划

为增强美国大豆的国际竞争力,美国大豆主产区的农民经过投票,决定将销售额(gatevalue)的0.5%统一上缴,用作大豆研究和市场开拓的费用。美国大豆协会每年从集资(Check-off)计划得到的经费高达800万美元。公立大豆研究机构的研究经费很多来自于大豆集资计划,有力地促进了美国的大豆研究工作。

2.2大豆区域试验和品种审定

公立机构有稳定的区域试验网络。北方区试由Purdue大学的Wilcox教授主持,得到政府的资助。区试只提供试验结果,不决定品种是否能够推广。美国政府没有品种审定机构。公立机构的品种由所在大学的品种委员会审定。私立机构有自己的区试网络,品种发放亦自行决定。不论公立机构还是私立机构,大豆品种的推广完全取决于市场。90年代以来,私立机构成为大豆育种的主体。目前,私立机构育成的品种已占大豆面积的2/3。公立研究机构逐渐转向基础研究和种质资源研究。2.3大豆生产管理和农民补贴

近年,美国取消了对大豆种植面积的限制,大豆供过于求,价格下跌,农民收入受到影响。政府根据种植面积、自然灾害、价格等情况对农民提供一定数额的补贴。我们访问的一个耕地面积约150公顷的农场,去年得到政府补贴8000美元。

3几点印象和感想