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        飼用燕麥育種研究進(jìn)展與展望

        2023-02-28 08:36:22葉雪玲甘圳萬燕向達(dá)兵鄔曉勇吳琪劉長英范昱鄒亮
        草業(yè)學(xué)報 2023年2期
        關(guān)鍵詞:燕麥種質(zhì)轉(zhuǎn)基因

        葉雪玲,甘圳,萬燕,向達(dá)兵,鄔曉勇,吳琪,劉長英,范昱,鄒亮

        (成都大學(xué)食品與生物工程學(xué)院,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部雜糧加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川省雜糧產(chǎn)業(yè)化工程技術(shù)研究中心,四川 成都 610106)

        燕麥(Avena sativa)是禾本科(Gramineae)燕麥屬(Avena)一年生草本植物,不僅是重要的雜糧作物,還是優(yōu)質(zhì)的飼用植物。燕麥具有耐瘠薄、耐鹽堿、耐干旱、耐嚴(yán)寒等耐極端環(huán)境的突出特點(diǎn),適應(yīng)性廣,可大范圍推廣種植。隨著我國畜牧業(yè)快速發(fā)展的強(qiáng)勁需求,燕麥已發(fā)展成為重要的飼用作物。根據(jù)世界糧農(nóng)組織統(tǒng)計數(shù)據(jù)記錄與分析,截至2021年,我國燕麥種植面積約77萬hm2,籽粒產(chǎn)量達(dá)62.5萬t,其中全國燕麥商品草種植面積超過17萬hm2,生產(chǎn)燕麥干草130多萬t。飼用燕麥具有產(chǎn)量高、營養(yǎng)價值高、適口性好、消化率高、適于青貯和調(diào)制干草等諸多優(yōu)點(diǎn),最為重要的是種植飼用燕麥可以解決冬春草場牧草供應(yīng)不足的重大問題,是保護(hù)草地資源,促進(jìn)草地畜牧業(yè)和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。同時,發(fā)展飼用燕麥也可以實(shí)現(xiàn)燕麥干草的自給自足,減少進(jìn)口的依賴性。因此,在產(chǎn)業(yè)需求、飼料安全和國家政策的支持和引導(dǎo)下,飼用燕麥的種植面積不斷擴(kuò)大,對新品種的需求也日益迫切,對飼用燕麥的育種工作也提出新的挑戰(zhàn)。

        縱觀我國燕麥的育種歷史,從20世紀(jì)50年代至今經(jīng)歷了農(nóng)家種篩選、系統(tǒng)選育、品種間雜交、遠(yuǎn)緣雜交4個主要階段[1]。目前培育出經(jīng)全國草品種審定委員會審定登記的飼用燕麥品種15個(截至2021年),主要在青藏高原、內(nèi)蒙古、新疆和甘肅等地區(qū)種植[2-5]。而國外的燕麥育種工作已有上百年的歷史[6]。由于我國飼用燕麥產(chǎn)業(yè)起步較晚,基礎(chǔ)薄弱,導(dǎo)致飼用燕麥的育種和科研工作發(fā)展緩慢,缺乏育種新技術(shù)、新品種。因此,本研究旨在綜述飼用燕麥的育種進(jìn)程,從種質(zhì)資源、育種目標(biāo)、育種技術(shù)和育種成果等方面進(jìn)行梳理總結(jié),結(jié)合現(xiàn)代飼用燕麥產(chǎn)業(yè)需求,分析飼用燕麥育種的重點(diǎn)、難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題,以期為我國飼用燕麥育種的現(xiàn)代化發(fā)展提供指導(dǎo)。

        1 飼用燕麥種質(zhì)資源研究現(xiàn)狀

        1.1 種質(zhì)資源的收集

        目前,全世界已知的燕麥屬物種有30個,廣泛種植的燕麥為普通栽培燕麥,主要分布于歐洲、北美洲和亞洲北緯40°以北的溫帶地區(qū)[5]。包括俄羅斯、加拿大、中國、美國、巴西、烏克蘭、波蘭、芬蘭、德國、西班牙、瑞典和英國等。此外,大洋洲和南美洲等地區(qū)也有栽培燕麥的種植,比如澳大利亞、新西蘭和阿根廷等[7]。根據(jù)燕麥籽粒是否有麩皮包裹可分為皮燕麥和裸燕麥。國外大多數(shù)種植帶麩皮的皮燕麥,主要用于飼養(yǎng)家畜家禽;而我國是裸燕麥的起源地,一直以栽培裸燕麥為主,在北方地區(qū)又稱莜麥,主要種植于東北、華北、西北和西南等高寒地區(qū)。其中裸燕麥種植量占燕麥種植總量的90%[8-9],收獲的籽粒主要用于食用,莖葉部分用于飼喂牲畜。隨著我國畜牧業(yè)的大力發(fā)展,對牧草的需求量也日益增大。飼用燕麥由于其優(yōu)異的抗逆性和營養(yǎng)品質(zhì)成為優(yōu)勢牧草,得到了大力推廣。根據(jù)中國奶業(yè)協(xié)會、中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計分析,從2015(15.15萬t)到2020年(33.5萬t)間,我國的燕麥干草進(jìn)口總量總體呈上升趨勢(圖1)。為了滿足我國畜牧業(yè)的飼喂需求,降低燕麥干草進(jìn)口的依賴性,保障我國的飼料安全,國家也陸續(xù)出臺了“草牧業(yè)”“糧改飼”“引草入田”等政策,飼用燕麥得到了大面積推廣種植。在2021年,我國燕麥干草進(jìn)口量急劇下降至21.22萬t(圖1)。同時,飼用燕麥的大力推廣,也是對天然牧場生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的保護(hù)。但由于我國飼用燕麥產(chǎn)業(yè)及科研育種起步較晚,高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種稀缺,因此要加快飼用燕麥育種工作的推進(jìn)。

        圖1 2015-2021年中國燕麥干草進(jìn)口情況統(tǒng)計Fig.1 Statistics on the oat hay imports in China from 2015 to 2021

        育種工作的第一步就是種質(zhì)資源的收集。種質(zhì)資源是作物育種的物質(zhì)基礎(chǔ);是農(nóng)業(yè)的“芯片”;是農(nóng)業(yè)原始創(chuàng)新的根本;更是保護(hù)作物多樣性,確保作物可持續(xù)發(fā)展,保障國家糧食安全的戰(zhàn)略性資源物資。目前,全世界共有燕麥屬種質(zhì)資源13萬余份,其中有一半以上種質(zhì)資源為育成品種[10]。對我國而言,首先應(yīng)該摸清家底,對燕麥種質(zhì)資源進(jìn)行收集和保護(hù)。我國燕麥種質(zhì)資源收集開始于20世紀(jì)50年代,以北“冀晉蒙”3省為首開展了燕麥農(nóng)家品種的收集保存工作[1,11],截至目前,我國國家種質(zhì)資源庫擁有燕麥種質(zhì)資源5282份,涵蓋29個種,保有數(shù)量居世界第五位[5]。其中,有2099份種質(zhì)資源均從國外引進(jìn),來源于28個國家,涉及29個種。這些引進(jìn)種質(zhì)資源主要來自加拿大(1041)、丹麥(502)、匈牙利(52)、前蘇聯(lián)和俄羅斯(84)、美國(64)和澳大利亞(24)等[3];原產(chǎn)于我國的種質(zhì)資源3183份,大多數(shù)為食用裸燕麥,而飼用燕麥占比較少。飼用燕麥中大多數(shù)來自青海、內(nèi)蒙古、新疆和甘肅等高寒牧區(qū)。青海省的牧草品種資源研究開始于20世紀(jì)60年代,到2006年,青海省共收集到飼用燕麥種質(zhì)資源759份,提交給國家中期種質(zhì)資源庫530余份[12]。從20世紀(jì)60年代起,內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科學(xué)院燕麥育種團(tuán)隊(duì)通過不同途徑引進(jìn)了包括皮燕麥和裸燕麥在內(nèi)的各類燕麥種質(zhì)資源300余份[2]。2004年,白銀市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所從美國農(nóng)業(yè)部種質(zhì)資源中心引進(jìn)了179份燕麥品種及2份(paul和stark)優(yōu)質(zhì)栽培燕麥品種[13]。同時,國外對燕麥種質(zhì)資源的收集也非常重視,前蘇聯(lián)對燕麥種質(zhì)資源的收集可追溯到19世紀(jì),至今已擁有燕麥種質(zhì)資源3萬份[14]。美國是飼用燕麥的生產(chǎn)大國,根據(jù)美國國家植物種質(zhì)系統(tǒng)(U.S.National Plant Germplasm System)記載,目前擁有包括22個種在內(nèi)的燕麥屬種質(zhì)資源28621份,經(jīng)過系統(tǒng)鑒定評價的種質(zhì)資源約20496份。其中,栽培燕麥種質(zhì)資源共13540份。截至2014年5月,加拿大植物基因資源庫(plant gene resources of Canada,PGRC)共收集燕麥屬種質(zhì)資源27790份[15]。目前,歐洲國家已收集燕麥屬種質(zhì)資源1981份,涵蓋7個種,其中栽培燕麥最多,共1881份。這些種質(zhì)資源主要來自德國(1589份),捷克共和國(81份),意大利(63份),北歐國家(55份),羅馬尼亞(81份),斯洛伐克(16份),瑞士(21份),荷蘭(75份)等??梢钥闯?,相比于國外燕麥種質(zhì)資源的收集保存和鑒定評價情況,我國的燕麥種質(zhì)資源保有量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,對種質(zhì)資源的鑒定評價及數(shù)據(jù)存取共享等工作也需進(jìn)一步加強(qiáng)。

        1.2 燕麥種質(zhì)資源的鑒定評價

        種質(zhì)資源種類繁多,豐富多樣。根據(jù)《燕麥種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[16]記錄,燕麥種質(zhì)資源可分為6類,包括野生資源、地方品種、選育品種、品系、遺傳材料和其他資源。每一類種質(zhì)資源都具有其特性,根據(jù)其特點(diǎn)不同,選擇利用的方式也不同。對種質(zhì)資源的占有量和研究利用的廣度與深度是決定育種工作成敗的關(guān)鍵。為了對燕麥種質(zhì)資源進(jìn)行高效利用,需要對收集的燕麥種質(zhì)資源進(jìn)行系統(tǒng)的鑒定評價,包括對植物學(xué)特征、農(nóng)藝學(xué)特點(diǎn)、生物學(xué)特性的研究分析。本研究根據(jù)鑒定方法的不同,從表型、核型和分子遺傳多樣性三方面分別進(jìn)行歸納總結(jié),為飼用燕麥種質(zhì)資源的選擇和創(chuàng)新利用奠定基礎(chǔ)。

        1.2.1 表型鑒定 表型鑒定是對植物形態(tài)學(xué)特征的研究,是指在植物生長發(fā)育過程中,對其肉眼可見或儀器測量的外部特征的客觀的科學(xué)評價。表型性狀是對分子遺傳特點(diǎn)的直觀反映,是對植物特性歸類的基本判斷標(biāo)準(zhǔn),更是對燕麥育種工作的重要參考。不同種質(zhì)資源間,其表型性狀存在一定差異。根據(jù)《燕麥種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[16]規(guī)定,表型性狀主要包括生長發(fā)育過程中的農(nóng)藝性狀、相關(guān)產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀等。而在飼用燕麥的綜合評價中,更關(guān)注品質(zhì)、產(chǎn)量和抗逆性三方面的性狀[4,17]。品質(zhì)高主要是指蛋白質(zhì)、粗脂肪、中性洗滌纖維等營養(yǎng)成分含量高,且要莖葉柔軟,適口性好。產(chǎn)量指籽粒作為家畜的精飼料和作為青干草的產(chǎn)草量,這就要求飼用燕麥的莖葉比較低,干物質(zhì)較高。由于飼用燕麥多種植于海拔較高、積溫較低的青海、內(nèi)蒙古、新疆和甘肅等高寒牧區(qū),生態(tài)環(huán)境較為惡劣??购⒛秃怠⑦m應(yīng)性強(qiáng)、生育期短等是重點(diǎn)關(guān)注的特性。目前,不少研究者對燕麥種質(zhì)資源進(jìn)行了全面的表型鑒定,涉及株高、分蘗、莖粗等農(nóng)藝性狀,穗粒數(shù)、穗粒重、千粒重等產(chǎn)量性狀,淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、β-葡聚糖含量等品質(zhì)性狀,抗冠銹病、抗大麥黃矮病毒等抗病性狀等,總共超過60多種表型性狀[5,10,14,17-29]。加深了人們對燕麥全面科學(xué)的認(rèn)識,更為飼用燕麥的綜合評價及育種篩選工作提供了充分的參考。

        1.2.2 核型鑒定 植物染色體的核型反映其染色體水平的整體特征,主要包括染色體結(jié)構(gòu)、染色體形態(tài)和染色體功能間的相互關(guān)系。核型鑒定是植物細(xì)胞遺傳學(xué)研究的一種重要方法,在物種分類、起源進(jìn)化、物種間親緣關(guān)系和遠(yuǎn)緣雜交鑒定方面發(fā)揮了重要作用。燕麥屬為一年生禾本科植物,通??煞譃槎扼w、四倍體和六倍體三大類。目前,在已知的30個燕麥屬中,有二倍體物種15個,四倍體物種9個,六倍體物種6個[16]。通常栽培的飼用燕麥為六倍體普通燕麥,種質(zhì)資源豐富多樣。同時,二倍體和四倍體燕麥屬物種中具有非常多優(yōu)異的抗病蟲害及抗逆性特征,是育成飼用燕麥的優(yōu)質(zhì)基因資源[3]。

        利用C-分帶技術(shù)和原位雜交(in situ hybridization,ISH)技術(shù)可以直觀地鑒定不同倍性、不同染色體結(jié)構(gòu)的燕麥屬材料,以便對不同染色體屬性的燕麥種質(zhì)資源進(jìn)行分類[3,30-32],極大地規(guī)范并豐富了燕麥種質(zhì)資源庫。同時,將核型鑒定與不同分子技術(shù)相結(jié)合,明確不同染色體屬性的燕麥間的進(jìn)化關(guān)系和親緣關(guān)系[32-39]。例如,Shelukhina等[33]使用C-分帶技術(shù)和原位雜交技術(shù)對3個四倍體燕麥屬物種(四倍體祖先種、大燕麥和墨菲燕麥)進(jìn)行核型鑒定,發(fā)現(xiàn)雖然3個物種均由同一個四倍體祖先進(jìn)化而來,但四倍體祖先種和大燕麥具有更近的親緣關(guān)系,而墨菲燕麥的進(jìn)化相對于其他兩個物種是獨(dú)立進(jìn)行的。Badaeva等[35]利用C-分帶技術(shù)、原位雜交技術(shù)和RAPD分子標(biāo)記對4個四倍體燕麥物種(埃塞俄比亞燕麥,瓦維洛夫燕麥,細(xì)燕麥和阿加迪爾燕麥)與5個不同A基因組類型的二倍體物種(威氏燕麥As,長穎燕麥Al,加拿大燕麥Ac,大馬士革燕麥Ad,葡萄牙燕麥Ap)進(jìn)行鑒定比較,研究結(jié)果表明,以上4種四倍體燕麥屬的AB基因組均相同,且埃塞俄比亞燕麥、瓦維洛夫燕麥和細(xì)燕麥間親緣關(guān)系更近;具有As基因組的二倍體威氏燕麥?zhǔn)茿基因組祖先的可能性最高。Jiang等[32]利用燕麥基因組序列信息,設(shè)計了應(yīng)用于熒光原位雜交的新的寡核苷酸探針,對二倍體短燕麥、威氏燕麥、偏凸燕麥和六倍體普通野燕麥、大粒裸燕麥和普通栽培燕麥進(jìn)行鑒定,建立了能識別普通栽培燕麥的高分辨率標(biāo)準(zhǔn)核型,能精確確定其某些染色體易位的斷裂點(diǎn)。這種新的通用染色體識別系統(tǒng)將成為通過比較細(xì)胞遺傳學(xué)和基因組方法描述燕麥物種之間遺傳多樣性、染色體重排和進(jìn)化關(guān)系的有力工具。此外,核型鑒定還可用于遠(yuǎn)緣雜交后代的分析,篩選和研究引入的優(yōu)異基因資源[40-47],為優(yōu)質(zhì)飼草燕麥品種的選育提供育種原材料。

        1.2.3 分子遺傳多樣性鑒定 分子標(biāo)記可檢測生物體DNA水平上的遺傳多樣性,是檢測種質(zhì)資源遺傳多樣性的有效工具。具有穩(wěn)定性好,不受外界環(huán)境等因素影響的特點(diǎn),同時具有標(biāo)記數(shù)量多,多態(tài)性豐富,檢測方法迅速、簡單、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。利用分子標(biāo)記對種質(zhì)資源進(jìn)行深入鑒定和評價,可為拓寬遺傳背景,實(shí)現(xiàn)種質(zhì)資源高效利用提供參考。目前,分子標(biāo)記已在燕麥種質(zhì)資源遺傳多樣性檢測方面得到廣泛使用。Fu等[48]利用5對AFLP標(biāo)記對來自全球79個國家的670份栽培燕麥的核心種質(zhì)進(jìn)行遺傳多樣性分析,結(jié)果表明燕麥的遺傳變異具有一定的國家和地理區(qū)域特點(diǎn),其中,來自俄羅斯和美國的燕麥種質(zhì)資源多樣性最為豐富,而來自地中海的種質(zhì)資源最為獨(dú)特,不同類型燕麥間遺傳多樣性有一定差異,地方品種與非地方品種具有相似的AFLP變異模式,以上研究對于了解栽培燕麥的馴化具有重要意義,可用于劃分燕麥種質(zhì)的種內(nèi)多樣性,開發(fā)燕麥集合的特定核心亞群,探索燕麥改良基因的新來源。Tinker等[49]利用1295個非冗余的DArT標(biāo)記對來自世界各地的182個栽培燕麥進(jìn)行遺傳多樣性分析,結(jié)果表明燕麥多樣性的主要集群與冬春性有關(guān),并且與當(dāng)?shù)氐闹饕N項(xiàng)目有關(guān)。He等[50]利用61個SSR、201個AFLP和1056個DArT標(biāo)記對94份來源于北歐國家和德國的燕麥種質(zhì)資源進(jìn)行遺傳多樣性分析,結(jié)果顯示從地方品種過渡到育成的早期栽培品種,遺傳多樣性顯著降低,而現(xiàn)代育成品種的多樣性并無顯著降低,該結(jié)果為利用北歐種質(zhì)庫燕麥種質(zhì)資源提高育成品種遺傳多樣性提供了參考。此外,還有不少研究者利用不同類型的分子標(biāo)記對各種燕麥種質(zhì)資源進(jìn)行遺傳多樣性鑒定[10,14,19,21,24,28,51-53],揭示了不同倍性、不同種間、不同種類、不同基因型的燕麥種質(zhì)資源的分子差異和遺傳多樣性特點(diǎn),有助于在科研和育種中對燕麥種質(zhì)資源的高效選擇和利用,也有利于稀缺優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源的鑒定和保護(hù)。

        2 飼用燕麥育種研究進(jìn)程

        燕麥作為重要的禾本科作物,距今已有3000多年的栽培歷史[6]。經(jīng)過長久的栽培馴化,普通栽培燕麥遺傳背景趨于狹窄,多樣性降低,抗病蟲害能力退化,產(chǎn)量難以突破。而世界人口又不斷增多,人們生活水平也不斷提高。目前的燕麥生產(chǎn)已經(jīng)不能滿足人們對飼喂、果腹和營養(yǎng)方面的迫切需求。為了提高燕麥品種的質(zhì)量與數(shù)量,國內(nèi)外的育種工作者在燕麥育種工作中都做出了不懈的努力。

        2.1 國內(nèi)燕麥育種進(jìn)程

        我國以栽培裸燕麥為主,主要用于食用,少部分用于飼喂牲畜。在畜牧業(yè)不斷發(fā)展的今天,對飼用燕麥的需求日益迫切。而我國燕麥的科研與育種工作起步較晚,從20世紀(jì)50年代起,我國開啟了科學(xué)系統(tǒng)的燕麥育種工作,前后經(jīng)歷了農(nóng)家種篩選、系統(tǒng)選育、品種間雜交和遠(yuǎn)緣雜交4個主要階段[1]。在國家的大力支持和科研工作者的不斷努力下,我國的燕麥育種工作也取得了不菲的成績。

        2.1.1 農(nóng)家種篩選 20世紀(jì)50年代初,我國開始系統(tǒng)地進(jìn)行燕麥種質(zhì)資源收集工作,為育種工作奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。育種工作者從收集的眾多燕麥種質(zhì)資源中篩選出產(chǎn)量高、品質(zhì)好的燕麥品種進(jìn)行大面積推廣,這些品種中以農(nóng)家品種為主。對優(yōu)質(zhì)農(nóng)家品種的篩選推廣,是燕麥育種工作開展初期的主要育種方法,使燕麥產(chǎn)量得到了一定的提高。當(dāng)時育成的典型代表品種有:五寨三分三、李家場、北山老燕麥、老燕麥、玉麥、小莜麥等[1,54]。

        2.1.2 系統(tǒng)選育 20世紀(jì)60年代初,由于我國燕麥種質(zhì)資源研究起步晚,種質(zhì)資源收集有限,可利用的優(yōu)質(zhì)燕麥種質(zhì)資源較少,且育種技術(shù)尚不成熟,于是較多地引進(jìn)國外品種,再通過系統(tǒng)選育形成燕麥新品種進(jìn)行推廣。20世紀(jì)60年代以前以種植地方品種為主,而60年代以后以種植國外引進(jìn)品種為主。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所等單位從前蘇聯(lián)、加拿大、歐美等國家引進(jìn)了一批燕麥品種,經(jīng)過近10年的篩選鑒定和全國區(qū)域性試驗(yàn)示范,在20世紀(jì)70年代前后推廣了華北1號、維爾1998(華北2號)、永75、永492(小465)、壩選1號、壩選3號(赫波1號)、大鈴早、李家場、青引1號和2號、魁北克、甜燕2號、KONA和Haywire等一批抗倒伏性強(qiáng)、單產(chǎn)高的優(yōu)良品種以及飼用燕麥品種丹麥444、蘇聯(lián)燕麥、青永久001、青永久473、LENA和YTY等[1,55-57]。

        2.1.3 雜交育種 20世紀(jì)60年代初期,我國科研人員已經(jīng)意識到在育種工作中僅利用地方品種和引進(jìn)品種的局限性,于是開始進(jìn)行燕麥雜交育種工作的嘗試。通過對燕麥開花習(xí)性的長時間觀察和規(guī)律摸索,我國育種工作者成功掌握了燕麥品種間的雜交技術(shù)和雜交育種方法。直到70年代末80年代初,通過雜交育種方法先后培育了燕麥新品種雁紅10號、晉燕4號(雁紅11號)、晉燕3號、早熟1號、青燕1號等[1,58],育種成果顯著。

        2.1.4 遠(yuǎn)緣雜交育種 為了拓寬燕麥遺傳背景,突破育種瓶頸,在20世紀(jì)70年代初,我國又開始了皮裸燕麥間、不同倍性間的燕麥遠(yuǎn)緣雜交工作。由于遠(yuǎn)緣雜交物種間的雜交不親和、分離世代長和穩(wěn)定性差等系列問題,導(dǎo)致外緣優(yōu)異基因使用困難。經(jīng)過無數(shù)科研工作者的長期努力,目前通過多次授粉、多次回交、幼胚拯救、染色體加倍、花粉管導(dǎo)入等各種技術(shù)手段成功育成了一系列抗旱、抗倒伏、抗病、高產(chǎn)、高蛋白的優(yōu)異新品種[2,11,59-60]。例如:晉燕5~9號、20-1、花早2號、花中21號、花晚6號、壩莜1號、壩莜9號、遠(yuǎn)雜一號、定燕2號、蒙飼燕1號、蒙飼5號等[1,60-61],得到了廣泛的認(rèn)可。

        目前,我國飼用燕麥育種工作取得了一定成果。在2002-2021年間,經(jīng)全國草品種審定委員會審定登記的飼用燕麥品種15個,其中育成品種3個、引進(jìn)品種11個、地方品種1個。飼用燕麥?zhǔn)乔嗪!⒏拭C、內(nèi)蒙古、新疆等地區(qū)家畜的主要飼料,因此,青藏高原、內(nèi)蒙古和新疆地區(qū)是我國飼用燕麥的主要種植地區(qū),飼用燕麥的育種也主要集中在以上地區(qū)。我國在飼用燕麥育種上已經(jīng)取得一定進(jìn)展,提高了飼用燕麥的育種水平,并加強(qiáng)了生理、生化和遺傳基礎(chǔ)理論的研究,但與發(fā)達(dá)國家相比,我國飼草燕麥的總體育種水平還比較低,特別是在育成品種的質(zhì)量、育種手段、育種理論與技術(shù)應(yīng)用等方面具有較大的差距。

        2.2 國外燕麥育種現(xiàn)狀

        俄羅斯、加拿大、美國等燕麥生產(chǎn)大國的常規(guī)雜交育種和品種引種工作已經(jīng)持續(xù)了上百年[6]。早在1788年,第一個有記錄[62]的燕麥育種選擇工作發(fā)生于英國北部的土豆(Solanum tuberosum)種植地。第一例燕麥雜交工作報道于1873年[63],而直到1930年[62,64],燕麥雜交育種工作才真正被大家廣為知曉。在歐洲國家,雜交技術(shù)在燕麥育種工作中的利用早于美國(1925年)[62]。同時,國外以種植皮燕麥為主,主要用于飼喂牲畜,飼用燕麥育種發(fā)展早于也優(yōu)于我國。

        國外燕麥的育種工作大概經(jīng)歷了引種、選育和雜交3個主要階段[64]。早在18世紀(jì)末期,美國先后引進(jìn)了許多著名的適應(yīng)性良好的燕麥品種,比如Red Rustproof、White Russian、Silvermine和Kherson等[65]。由于引種材料中存在部分混雜,燕麥育種工作者便利用“純系選擇”或“單株選擇”的方法從混合材料中分離出產(chǎn)量最高和適應(yīng)性最好的基因型。其中代表品種有Burt、Fulghum和Albion等[65]。直到1930年,雜交手段成為了現(xiàn)代育種家的主要育種技術(shù)[64],育成了一大批高產(chǎn)、抗病、矮稈、高蛋白的燕麥新品種[9,17,62,64,66-69]。根據(jù)歐盟國家植物品種數(shù)據(jù)庫記錄,目前登記在庫的普通栽培燕麥品種約384份,其中法國44份、德國38份、波蘭33份、意大利23份、西班牙21份、奧地利19份等。根據(jù)美國種質(zhì)資源信息網(wǎng)的記載,目前在該資源庫經(jīng)過認(rèn)證的燕麥品種有138個。加拿大政府官網(wǎng)登記的燕麥品種255份。蘇格蘭燕麥品種庫登記品種約196份。可以看出,國外燕麥育成品種豐富多樣,品種數(shù)據(jù)庫建立完善,值得學(xué)習(xí)借鑒。

        3 飼用燕麥分子育種研究進(jìn)展

        在我國燕麥育種工作人員的不斷努力下,飼用燕麥常規(guī)育種取得了重大成就,育成蒙燕1號、草莜1號、白燕7號、壩燕1號和4號、青燕1號、隴燕1至3號、草莜1號等突出品種[4]。但由于常規(guī)育種時間周期較長,投入的人力物力成本較高,在如今飼用燕麥需求迫切的情況下,必須提高育種技術(shù),加快育種進(jìn)程。特別是六倍體栽培燕麥及其最可能的祖先種高質(zhì)量參考基因組序列的陸續(xù)公布[70-71],進(jìn)一步推動現(xiàn)代分子技術(shù)在燕麥遺傳育種工作中的應(yīng)用與發(fā)展,促進(jìn)分子標(biāo)記在飼用燕麥中的研究利用,加快燕麥基因的深入挖掘,為分子標(biāo)記輔助選擇(marker-assisted selection,MAS)在燕麥育種中的利用奠定基礎(chǔ)。鑒定到與目標(biāo)基因緊密連鎖或共分離的分子標(biāo)記是MAS在燕麥育種中的關(guān)鍵。目前,與目標(biāo)基因緊密連鎖或共分離的分子標(biāo)記的獲得主要通過基因連鎖定位和全基因組關(guān)聯(lián)分析兩種方法。

        3.1 基因連鎖定位

        基因連鎖定位是指利用功能基因與分子標(biāo)記之間的連鎖與重組,通過計算分子標(biāo)記與功能基因之間的交換率來確定功能基因在染色體上的具體位置。作物中,許多重要的性狀都是數(shù)量性狀,例如株高、分蘗、葉長、葉寬等農(nóng)藝性狀,籽粒數(shù)、千粒重、籽粒長、籽粒寬等產(chǎn)量性狀,這些性狀均受數(shù)量性狀位點(diǎn)(quantitative trait loci,QTL)控制。早在1993年,Penner等[72]就利用RAPD標(biāo)記UBC269定位到了一個冠銹病抗性基因Pc68,這樣的鑒定方法相對簡單、準(zhǔn)確性較低。到1995年,O’Donoughue等[73]利用561個分子標(biāo)記構(gòu)建了第一張六倍體栽培燕麥遺傳圖譜,打開了燕麥Q(jìng)TL遺傳定位研究的大門。2013年,徐微等[74]利用AFLP和SSR標(biāo)記,構(gòu)建了首張大粒裸燕麥的遺傳連鎖圖譜。次年,吳斌等[75]利用231對SSR標(biāo)記,構(gòu)建了更高密度的大粒裸燕麥的遺傳連鎖圖譜,并定位了4個β-葡聚糖含量連鎖QTL。隨著分子標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展和遺傳定位方法的提高,針對燕麥各種性狀的QTL定位也越來越多(表1),涉及燕麥生長發(fā)育的方方面面。從表1中統(tǒng)計的燕麥部分QTL遺傳連鎖定位研究中可以發(fā)現(xiàn),多數(shù)研究均集中在抗病性和以β-葡聚糖含量為主的少數(shù)品質(zhì)相關(guān)性狀方面,針對飼草燕麥非常重要的口感品質(zhì)、產(chǎn)草量和抗逆性方面的研究相對較少。因此,科研工作者應(yīng)聚焦飼草燕麥的重要性狀,深入研究,為飼草燕麥育種研究提供優(yōu)異基因資源。

        3.2 全基因組關(guān)聯(lián)分析

        全基因組關(guān)聯(lián)分析(genome-wide association studies,GWAS)指利用分子標(biāo)記對自然群體各性狀關(guān)聯(lián)的QTL進(jìn)行定位,可鑒定優(yōu)異基因位點(diǎn)及含有優(yōu)異基因位點(diǎn)的特征材料,為優(yōu)異種質(zhì)資源及其優(yōu)異基因的利用提供分子參考,也為MAS提供有效分子標(biāo)記。2011年,Newell等[130]首次利用402個DArT標(biāo)記對全球收集的1205份燕麥種質(zhì)資源進(jìn)行全基因組鑒定,分析群體結(jié)構(gòu)和連鎖不平衡對GWAS鑒定能力的影響,證明了在燕麥中進(jìn)行GWAS的可行性,為GWAS在燕麥Q(jìng)TL定位研究中的利用奠定基礎(chǔ)。次年,Newell等[108]利用796個DArT標(biāo)記對431份來自世界各地的燕麥品種的β-葡聚糖含量進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析,鑒定到3個關(guān)聯(lián)QTL,其中一個與水稻(Oryza sativa)基因家族β-葡聚糖合成酶基因CslF同源。從此打開了GWAS在燕麥Q(jìng)TL定位研究中的大門,至今約有近400個QTL通過GWAS方法被鑒定(表1),主要涉及β-葡聚糖含量和抗病性相關(guān)研究,缺乏對飼用燕麥重要性狀QTL的關(guān)注,因此,對飼草燕麥重點(diǎn)性狀QTL定位研究十分重要且迫切。

        表1 燕麥基因定位信息統(tǒng)計Table 1 Statistics of gene information in oat

        續(xù)表Continued Table

        3.3 分子標(biāo)記輔助選擇在燕麥育種中的利用

        MAS是指借助分子標(biāo)記達(dá)到對目標(biāo)性狀基因型選擇的方法,因此MAS建立在獲得與目標(biāo)基因緊密連鎖的分子標(biāo)記的基礎(chǔ)上。MAS能為飼用燕麥的育種工作提供便利,能彌補(bǔ)傳統(tǒng)育種中選擇技術(shù)準(zhǔn)確率低、時間周期長、人力物力投入大等不足,大大提高育種效率。我國飼用燕麥育種和科研工作起步較晚,還未建立MAS育種體系,目前處于基因緊密連鎖分子標(biāo)記鑒定的基礎(chǔ)研究階段,相比于國外MAS在燕麥育種中的利用較為滯后。Asoro等[131]利用分子標(biāo)記對燕麥β-葡聚糖濃度進(jìn)行輔助選擇,經(jīng)過兩代的選擇能有效提高目標(biāo)植株的β-葡聚糖濃度,但也伴隨著出現(xiàn)抽穗期較晚的特征,體現(xiàn)了緊密連鎖分子標(biāo)記是保障MAS在育種中高效利用的關(guān)鍵。目前,我國在飼用燕麥目標(biāo)性狀緊密連鎖分子標(biāo)記的研究方面還存在一些不足,構(gòu)建的遺傳圖譜分子標(biāo)記密度不高,高通量分子標(biāo)記技術(shù)利用較少,精細(xì)定位及基因克隆研究不足且不深入??傮w而言,我國MAS育種在燕麥中尚未建立,燕麥基因組及分子遺傳研究等只是MAS的分子基礎(chǔ)。

        4 基因工程在飼用燕麥育種中的應(yīng)用

        基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù),是指人們按照意愿定向改造生物遺傳特性的方法。目前,常用的基因工程技術(shù)主要包括轉(zhuǎn)基因技術(shù)和基因編輯技術(shù)。受限于燕麥基因組研究的發(fā)展,基因工程技術(shù)在飼用燕麥育種中的利用和研究較少。在轉(zhuǎn)基因過程中,最重要的環(huán)節(jié)就是遺傳轉(zhuǎn)化體系的建立。在基因編輯技術(shù)方面,目前成熟的、常用的方法是CRISPR-Cas9系統(tǒng),但在燕麥中還鮮有報道。

        4.1 燕麥遺傳轉(zhuǎn)化體系的建立

        遺傳轉(zhuǎn)化體系的建立是轉(zhuǎn)基因過程中的重要環(huán)節(jié),遺傳轉(zhuǎn)化的方法是決定遺傳轉(zhuǎn)化成敗及效率的關(guān)鍵。植物中遺傳轉(zhuǎn)化的方法很多,目前最常用的是農(nóng)桿菌介導(dǎo)法和基因槍法。其中,農(nóng)桿菌介導(dǎo)法多適用于雙子葉植物,基因槍法則使單子葉植物的禾谷類作物遺傳轉(zhuǎn)化成功率大大提高,但隨著研究的深入和技術(shù)的優(yōu)化,農(nóng)桿菌也能在單子葉植物中成功轉(zhuǎn)化[132-134]。

        早在1983年,全球第一例利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因植物煙草(Nicotiana tabacum)試驗(yàn)成功。1992年,明尼蘇達(dá)大學(xué)Somers等[135]利用基因槍法處理燕麥胚性愈傷組織,成功轉(zhuǎn)化了第一個可育的轉(zhuǎn)基因燕麥植株,極大地推動了燕麥基因工程的發(fā)展。之后,不少研究者通過對燕麥不同組織培養(yǎng)條件、不同外植體和不同品種的遺傳轉(zhuǎn)化條件進(jìn)行探索和改進(jìn),建立了一系列燕麥遺傳轉(zhuǎn)化體系。Gless等[136]對新生長的幼葉基部片段進(jìn)行微粒轟擊,形成了一種高效可再生的燕麥轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。Koev等[137]使用基因槍法處理燕麥幼胚,將BYDV-PAV基因5'端一半的序列轉(zhuǎn)入燕麥,形成了一種遺傳穩(wěn)定的轉(zhuǎn)基因抗性策略,可提高燕麥對大麥黃矮病毒的抗性。Cho等[138]使用微粒轟擊成熟種子的高度再生組織,形成了一種高效且可再生的燕麥轉(zhuǎn)化體系。Kaeppler等[139]通過基因槍法將修飾的gfp基因轉(zhuǎn)到燕麥成熟胚胎組織中,成功獲得再生且可育的轉(zhuǎn)基因株系。Maqbool等[140]使用連接hva1-bar的質(zhì)粒pBY520和不連接gus基因的質(zhì)粒pAct1-D的微粒轟擊3種燕麥栽培品種的頂端分生組織的多個芽分化,最后成功轉(zhuǎn)化,形成了高效可再生的體外培養(yǎng)體系,轉(zhuǎn)入的hva1基因能顯著提高轉(zhuǎn)基因植株對鹽堿和水分脅迫的耐受性。Rout等[141]利用基因槍轟擊的方法處理燕麥頂芽分生組織,開發(fā)了一種不受基因型限制的高效再生系統(tǒng)。雖然利用基因槍法對單子葉禾本科植物燕麥進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化的成功率較高,且具有操作簡單、轉(zhuǎn)化時間短、費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn),但也存在一些問題。Pawlowski等[142]對利用微粒轟擊方法形成的23個轉(zhuǎn)基因燕麥品系進(jìn)行了多代的表達(dá)和遺傳分析,發(fā)現(xiàn)不同世代均出現(xiàn)了無規(guī)律的轉(zhuǎn)基因沉默現(xiàn)象。Choi等[143]同樣利用微粒轟擊方法對成熟種子的高度再生組織進(jìn)行轉(zhuǎn)化,在轉(zhuǎn)化過程中施加一些包括滲透處理、微粒轟擊和抗生素選擇等脅迫,可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因植株的染色體發(fā)生變異。Svitashev等[144]使用基因槍法對16個燕麥株系進(jìn)行轉(zhuǎn)化,檢測結(jié)果表明在轉(zhuǎn)化過程中,高速的粒子轟擊可能導(dǎo)致和引起染色體的斷裂和重排。Cho等[145]對燕麥種子發(fā)芽后的莖尖分生組織進(jìn)行粒子轟擊,形成了23個可再生轉(zhuǎn)基因株系,但轉(zhuǎn)基因植株中存在部分基因沉默或轉(zhuǎn)基因物質(zhì)丟失現(xiàn)象。以上研究表明,基因槍法在燕麥轉(zhuǎn)基因中得到了廣泛使用,但由于其自身的技術(shù)缺陷,會引發(fā)染色體結(jié)構(gòu)異常、基因沉默、DNA損傷、目標(biāo)基因拷貝數(shù)變化、遺傳穩(wěn)定性差等問題[9,17,142-145]。

        最初,大家廣泛認(rèn)為農(nóng)桿菌的宿主主要是雙子葉植物和部分裸子植物,農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化方法在單子葉植物中應(yīng)用難以成功。但隨著對農(nóng)桿菌侵染機(jī)理的深入研究,農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化方法可以成功應(yīng)用于單子葉植物,例如小麥(Triticum aestivum)、水稻、玉米(Zea mays)等主要農(nóng)作物[132-134]。2008年,Gasparis等[146]首次在3個燕麥品種中采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法轉(zhuǎn)化成功,并發(fā)現(xiàn)不同組織及不同品種在轉(zhuǎn)化能力和轉(zhuǎn)基因表達(dá)方面有所不同。Oraby等[147]通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法將CBF3基因成功轉(zhuǎn)入燕麥,鹽脅迫下該轉(zhuǎn)基因植株的生理生化性狀和產(chǎn)量均保持良好,進(jìn)一步證實(shí)CBF3是增強(qiáng)燕麥耐鹽性的關(guān)鍵調(diào)控基因。相比于基因槍法,農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化相對穩(wěn)定,重復(fù)性好,基因沉默現(xiàn)象少,表達(dá)效果更好[9,146-147]。

        國外研究者在燕麥遺傳轉(zhuǎn)化體系建立上獲得了初步成功,而我國的燕麥遺傳轉(zhuǎn)化體系研究緊隨其后。1998年,萬士梅[148]使用基因槍法成功轉(zhuǎn)化獲得含有bar基因的轉(zhuǎn)基因燕麥植株,自交產(chǎn)生了穩(wěn)定表達(dá)的轉(zhuǎn)基因后代。張藝[149]通過對不同組織培養(yǎng)條件、農(nóng)桿菌液侵染濃度、共培養(yǎng)時間和溫度的探索,成功將類產(chǎn)堿假單胞菌的殺蟲毒蛋白基因ppIP轉(zhuǎn)入燕麥。王迅婧[150]探索出“白燕10號”穩(wěn)定高效的組織培養(yǎng)和植株再生體系方法,成功建立了農(nóng)桿菌介導(dǎo)的燕麥遺傳轉(zhuǎn)化體系。張麗君等[151]成功建立了利用農(nóng)桿菌侵染劃傷燕麥種子的轉(zhuǎn)化體系,為獲得穩(wěn)定遺傳轉(zhuǎn)基因植株奠定基礎(chǔ)。李慶華[152]以壩莜1號為材料,建立了農(nóng)桿菌侵染創(chuàng)傷胚的轉(zhuǎn)化體系,轉(zhuǎn)化成功率為3.17%。雖然在燕麥中,農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化體系相對較好,但也存在一些問題。早期人們多數(shù)以胚性愈傷材料作為轉(zhuǎn)化受體,雖然再生率較高,但培養(yǎng)時間長達(dá)6個月之久,再加上育性不高,遺傳穩(wěn)定性差等問題,嚴(yán)重限制了燕麥的遺傳轉(zhuǎn)化效率。因此,今后應(yīng)該加強(qiáng)燕麥組織培養(yǎng)技術(shù)及培養(yǎng)條件的研究,建立高效且穩(wěn)定的遺傳轉(zhuǎn)化體系。

        4.2 燕麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用

        在燕麥的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用生產(chǎn)方面,轉(zhuǎn)基因技術(shù)的成功利用有助于目標(biāo)基因的功能驗(yàn)證及優(yōu)異新品種的培育。但是目前,由于其經(jīng)濟(jì)屬性及政策原因,轉(zhuǎn)基因技術(shù)在燕麥中的應(yīng)用還處于科研環(huán)節(jié),無論國內(nèi)國外,市面上沒有推廣的燕麥轉(zhuǎn)基因品種。由于燕麥基因組的復(fù)雜性及基因研究的局限性,燕麥轉(zhuǎn)基因技術(shù)目前僅用于基礎(chǔ)研究。自1992年第一個轉(zhuǎn)基因燕麥誕生后[135],轉(zhuǎn)基因技術(shù)曾多次用于燕麥基因功能的驗(yàn)證[140,147,153],將轉(zhuǎn)基因技術(shù)成功應(yīng)用于燕麥育種是今后研究的迫切目標(biāo)。因此,應(yīng)該夯實(shí)燕麥基因組研究基礎(chǔ),加強(qiáng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用方面的研究,利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將飼用燕麥中具有重要生產(chǎn)應(yīng)用價值的目標(biāo)基因成功轉(zhuǎn)入燕麥,創(chuàng)造理想的飼用燕麥品種,推動飼用燕麥育種又好又快發(fā)展。

        4.3 燕麥基因編輯技術(shù)

        目前,常用的基因編輯技術(shù)是CRISPR-Cas9系統(tǒng),又稱為第三代基因編輯技術(shù)。在模式植物擬南芥(Arabidopsis thaliana)及主要糧食作物基因功能研究和性狀改良方面利用較多,但在燕麥中的利用鮮有報道。我國的武志娟[154]首次利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)對燕麥“拿捕凈”除草劑作用靶蛋白乙酰輔酶A羧化酶基因(ACCase)進(jìn)行編輯,成功獲得兩株Cas9編輯所產(chǎn)生的突變植株,為基因編輯技術(shù)在燕麥分子育種中的應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。次年,于東洋等[155]利用CRISPR/Cas9技術(shù)成功敲除燕麥乙酰輔酶A羧化酶(ACCase)基因,但沒有完成靶向敲除,該試驗(yàn)可為后續(xù)燕麥基因組編輯工作提供參考。由于目前對燕麥基因組研究有限,CRISPR技術(shù)應(yīng)用較少,今后應(yīng)該加快燕麥基因組的深入研究,推動CRISPR技術(shù)在燕麥中的利用,通過基因定向編輯實(shí)現(xiàn)燕麥性狀的高效快速改良。

        5 結(jié)語

        雖然我國的燕麥育種工作已取得了不少成果,但育成的飼用燕麥品種較少,其中專用型飼用燕麥品種更少。面對國內(nèi)飼用燕麥產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)勁需求及國外燕麥新品種及新技術(shù)的發(fā)展,我國燕麥育種研究工作還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此,還需要從多方面加強(qiáng):1)飼用燕麥種質(zhì)資源的大力收集與深入挖掘,建立專業(yè)的種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫。雖然我國已有燕麥種質(zhì)資源5282份,但飼用專用型燕麥品種資源很少。同時,相比于美國、澳大利亞、加拿大等燕麥出口大國,我國種質(zhì)資源的收集研究工作更顯劣勢。除了野外采集外,應(yīng)加強(qiáng)國際合作,進(jìn)行種質(zhì)資源引進(jìn)與育種技術(shù)交流。特別應(yīng)加強(qiáng)與種質(zhì)資源豐富且多樣性高的友好國家的交流學(xué)習(xí)。此外,還要建立專業(yè)的種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫,將種質(zhì)資源的資料數(shù)據(jù)全面數(shù)字化,方便國內(nèi)各地間的使用查詢,實(shí)現(xiàn)種質(zhì)資源現(xiàn)代化管理和可持續(xù)發(fā)展。讓燕麥種質(zhì)資源數(shù)據(jù)得以長期保存且大范圍利用,實(shí)現(xiàn)種質(zhì)資源的互利共享,全國科研機(jī)構(gòu)共同努力促進(jìn)飼用燕麥種質(zhì)資源在育種中的高效利用,以期快速高效地培育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的飼用型燕麥新品種。2)加強(qiáng)地域性飼用專用型燕麥品種的培育。目前,我國專用型飼用燕麥品種資源緊缺,應(yīng)加快該類品種的育種進(jìn)程。同時,品種應(yīng)具有適應(yīng)性特點(diǎn),品種培育具有地域性特征。根據(jù)不同地區(qū)不同需求,培育相應(yīng)的專用型飼用燕麥品種。例如我國的飼用燕麥需求大多在高寒牧區(qū),冬季天氣嚴(yán)寒,牧草短缺,且過度放牧導(dǎo)致生態(tài)失衡,培育適應(yīng)性好且抗寒的飼用型專用燕麥品種,不僅能滿足飼草產(chǎn)業(yè)的需求,還能促進(jìn)高寒牧區(qū)生態(tài)資源的可持續(xù)發(fā)展。此外,隨著全球淡水資源的短缺,我國部分燕麥種植地區(qū)干旱情況日益突出,比如西北的寧夏與甘肅等地,在2021年出現(xiàn)了60年不遇的大旱,導(dǎo)致包括燕麥、青貯玉米在內(nèi)的大部分飼喂牧草及莊稼絕收。因此對于這些地方,培育耐旱的飼用燕麥新品種是非常迫切的。3)提升飼用燕麥育種技術(shù)。常規(guī)育種工作耗時耗力,效率較低,在飼用燕麥品種急缺的情況下,急需建立高效的育種方法,特別是在六倍體栽培裸燕麥的高質(zhì)量參考基因組序列公布的契機(jī)下,應(yīng)加快分子標(biāo)記輔助選擇、轉(zhuǎn)基因技術(shù)和基因編輯技術(shù)在飼用燕麥育種中的利用。4)加強(qiáng)分子遺傳基礎(chǔ)研究。分子遺傳研究是分子技術(shù)在飼用燕麥育種中利用的基礎(chǔ)。例如飼草燕麥優(yōu)異基因的遺傳定位、圖位克隆、作用機(jī)理研究和基因利用。以上研究也進(jìn)一步為MAS、轉(zhuǎn)基因和基因編輯技術(shù)奠定基礎(chǔ)。5)加強(qiáng)國際交流合作。目前,無論是燕麥種質(zhì)資源、育成飼用燕麥品種及育種技術(shù)方面,部分燕麥主產(chǎn)國的發(fā)展都優(yōu)于我國,這是當(dāng)前需要正視且重視的問題。加強(qiáng)國際的種質(zhì)資源與技術(shù)交流合作,是促進(jìn)我國飼用燕麥育種發(fā)展的高效方法。正如1988年在小麥中開展的國際合作—穿梭育種項(xiàng)目,大大促進(jìn)了我國小麥育種進(jìn)程[156],這正是燕麥育種可以借鑒的成功案例。隨著分子生物技術(shù)的快速發(fā)展及高質(zhì)量燕麥參考基因組的釋放,今后應(yīng)該夯實(shí)種質(zhì)資源收集鑒定與創(chuàng)新研究基礎(chǔ),加快飼用燕麥的分子遺傳研究,為分子技術(shù)在燕麥育種中的利用奠定基礎(chǔ),促進(jìn)飼用燕麥育種的快速高效發(fā)展。

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