小麦育种的未来是由混合小麦和高效的预育种策略量化特征

文摘

世界小麦产量必须翻了一番,直到2050年来满足需求增加引起的持续的人口增长,肉类和奶制品消费上升,扩大生物燃料和沼气的使用。最可持续和环境友好的方法达到这一目标是增加单位面积作物产量,但收益率在小麦生长在世界上许多地方停滞不前。杂交育种提出了自交物种作为一个潜在的策略来提高产量和提高产量的稳定。目前小麦杂交培育只<全球种植面积的1%,但大量研究工作已经推出了增加面积。

世界小麦产量必须翻了一番,直到2050年来满足需求增加引起的持续的人口增长,肉类和奶制品消费的不断增长和扩大使用生物燃料和沼气(1]。最可持续和环境友好的方法达到这一目标是增加单位面积作物产量,但收益率在小麦生长停滞在世界的许多地方2]。杂交育种提出了自交物种作为一个潜在的策略来提高产量,提高产量稳定性(3,4]。目前小麦杂交培育只<全球种植面积的1%,但大量研究工作已经推出了增加面积。

例如,在一个巨大的实验项目在德国,我们有了四个杂种优势育种公司小麦籽粒产量的约10%,产量稳定性更高的混合动力车比线(5,6]。此外,混合动力车可能与籽粒产量显著高于所有商业检查,虽然父母行从未选择杂交组合(5]。今年,第一个混合动力车与很好的烘焙质量已经被各自的联邦注册办公室突显出杂交小麦育种的未来潜力。

然而,重要的分心混合小麦科学界必须解决的。首先,必须通过改进交叉授粉杂交种子生产和开发简单,便宜和环境稳定杂交系统。主要研究工作应以花粉特征筛选方法为目标,如花药挤压、花粉传播和活力,和女性接受。此外,精细定位潜在的细胞质雄性不育系统,识别替代不育系统及其发展的常规使用育种必须集中推。第二,高产其模式必须由密集的混合实地测试和预测方法基于高密度基因分型(7]。有趣的是,这些作者强调,一个初始大小为15行其集团可能足够实施短期和长期的成功的杂交小麦育种。中心点在其确定的发展模式的建立和连接这些模式在不同的气候区,中欧模式和亚洲模式等,来保证长期的基因流的可能行交流模式。为了保持这些模式尽可能打开,强烈的努力需要公共研究理想定位新方法已经在欧洲中部或在国际玉米和小麦改良中心正在进行的努力。

遗传资源的有效利用

除了杂交小麦,更进一步的关键时刻避免未来的粮食短缺是育种的遗传资源的有效利用。超过560000小麦到达被冻结在大约40个全球基因库,但小麦育种是利用一个非常小的样本的遗传多样性(8,9]。三阶段战略提出了基于基因分型结果(1)和(2)表现型的基因银行登记入册,以及(3)公开这些数据可用(10]。的巨大改进标记技术和生物多样性信息设施(cf。http://www.wheatinitiative.org/研究/数据库)保证阶段一和三的可行性。相比之下,高通量的表型出现过多还仍然是一个挑战。

表现型的适应特征和疾病抗性可能会在大范围内可实现由于其高遗传和表型的可能性小观察情节。然而,对于定量遗传性状与籽粒产量,低遗传需要实地试验在大阴谋在多个位置。此外,感兴趣的特征可能会隐藏由于一些消极的主要基因,喜欢高个子的株高或严重疾病感染。最近提出的一项创新举措,以便发现这个隐藏的育种值的遗传资源利用最近开发的杂交种子生产工具[11]。穿越一个精英测试人员,简称为积极的显性等位基因是固定的株高、抗病性和其他基因,遗传资源和测试他们的F1代大型现场试验系列揭示育种值定量遗传性状的遗传资源。这些育种值可以用来利用预育种活动最有前途的遗传资源。还很很少使用,大型科学界的努力应该迅速开始我过多的遗传资源与这个概念最重要的量化特征。理想情况下,新举措将定位在几个运行项目为了最大化可比性和总体开放获取的数据。雷竞技app下载苹果版

引用

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2. 雷DK, et al . YieldTrends InsufficienttoDouble 2050年全球作物产量。PLoSOne。2013;8:e66428。
3. 徐年代,et al . Predictinghybrid性能在使用线性unbiasedprediction genomicbest大米。《美国国家科学院刊。2014;111:12456 - 12461。
4. 道森本土知识,et al .大麦:foradaptationtoclimatechange转化模型。新植醇。2015;206:913 - 931。
5. Longin CF, et al . Hybridwheat: quantitativegeneticparameters consequencesforthedesign breedingprograms。定理:麝猫。2013;126:2791 - 2801。
6. MuhleisenJ, et al。Yieldstability混合动力车和行小麦、大麦和黑小麦。定理:麝猫。2014;127:309 - 316。
7. 赵Y, et al.Genome-basedestablishment高产其patternforhybridwheatbreeding。科学学报theNationalAcademy。2015; 112:15624 - 15629。
8. BhullarNK, et al . Unlockingwheatgeneticresourcesforthe分子识别从没functionalalleles量子化学抗性位点。科学学报theNationalAcademy。2009; 106:9519 - 9524。
9. 赖夫JC, et al . Wheatgeneticdiversitytrendsduringdomestication繁殖。定理:麝猫。2005;10:859 - 864。
10. McCouch年代,et al。农业:给未来。Nature.2013; 499:2 3-24。
11. Longin CF和赖夫JC。Redesigningtheexploitation wheatgeneticresources。TrendsPlant Sci。2014; 19:631 - 636。