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主编综述|康向阳:林木育种综合评述合集

林以种为本,种以质为先,林木良种是人工林经营的核心。本刊副主编、北京林业大学林木遗传育种学科康向阳教授,经过多年潜心学术深耕,分别从常规育种和非常规育种的关系,以及如何推动我国林木育种向智能分子设计育种发展两大方向深度思考并整理成综述,相关成果发表在《北京林业大学学报》,旨在高效推动林木育种的创新发展。

本刊诚邀康教授精心整理,以合集飨读者。欢迎学者朋友们踊跃投稿,为我国林木遗传育种事业注入源源不断的新鲜血液,众人拾柴,薪火相传,共同推动林木遗传育种学科的繁荣发展。


作 者 简 介


康向阳,北京林业大学教授,林木遗传育种国家重点学科负责人,兼任中国林学会理事、林木遗传育种分会副主任和杨树专业委员会副主任;全国林草种子标准化技术委员会委员、副秘书长;国家林木品种审定委员会委员等。主持国家“十四五”重点研发计划项目等课题,围绕林木多倍体育种理论和技术开展研究,获国家科技进步二等奖1项;出版专著2部;发表论文150余篇;获国家发明专利12项;作为主要育种人选育出一系列三倍体杨树、杜仲、桉树新品种,获国家植物新品种权35项,其中6个通过国家良种审定;‘北林雄株1号’等新品种得到大面积推广应用。


文章一:论林木常规育种与非常规育种及其关系

现代科学和技术进步及其与生物育种的不断交叉融合,尤其是作物育种4.0概念的提出,容易给我们一种借助分子设计育种就能实现林木育种弯道超车的假象。此时,有必要对常规育种、非常规育种的内涵、作用及其相互关系等进行梳理,从而保证有针对性地选择最为适合的育种技术或技术组合,更高效率地推动林木育种的创新发展。

01

常规育种非常规育种的内涵及界定

育种的实质就是创造变异、选择变异和利用变异。创造变异的方法包括种内杂交、诱变育种、倍性育种、远缘杂交,以及基于转基因和基因编辑的分子设计育种等。
将育种分为常规育种和生物技术育种或分子育种2个阶段是有问题的,因为在生物技术育种出现之前,就已经有了常规育种的概念。正确的划分是常规育种包括选择育种和杂交育种,非常规育种则包括诱变育种、多倍体育种、远缘杂交育种以及分子设计育种等。分子育种又被称为新技术育种,而其他非常规育种方法则与常规育种一起统称为传统育种。
02

林木常规育种与非常规育种的作用和关系
林木分布范围广,一定树种群体受自然选择形成与当地环境相适应的地理种源变异。因此,林木育种需要在掌握树种地理变异规律的基础上完成种子区区划,严格按育种区育种,按种子区调种、用种,保证适地适种源栽培。如涉及外来树种育种利用,则需要通过严格的区域化试验确定品种的推广应用范围。
林木多处于野生状态,育种目标性状未经历选择或属于随机选择,众多的目标性状相关有利基因分散保存于不同的基因型内。在遗传品质较高的初代选择群体基础上构建育种群体,推动基于配合力轮回选择为核心的多世代育种,不断淘汰不利基因,促使目标性状基因聚集,并在每一世代精选优树建设生产群应用,是林木遗传改良的必然选择。常规育种是林木育种的核心和基石。
在持续推动轮回选择育种的过程中,根据树种特性有针对性地引入非常规育种技术可以取得更好的育种效果。非常规育种是林木育种的创新与发展。
03
我国林木育种需要重视的问题与建议
要有效推动我国的林木良种化进程,需要建立林木育种可持续研究机制以及配套的种业技术体系;重视符合树种特点的科学合理且可持续的林木育种策略制定;重视林木育种计划的初代选择群体和初代育种群体建设;重视在长期育种计划执行中通过技术创新提升当前世代育种效益等。

文章二:

关于我国林木育种向智能分子设计育种发展的思考

林以种为本,种以质为先,林木良种是人工林经营的核心。如何推动常规育种、非常规育种与现代基因组和生物信息学、大数据和人工智能的有机结合,逐步积累达到理想智能设计育种的条件,是每一位林木育种人必须思考的问题,并为之努力的方向。
01

林木理想品种及其智能设计实现条件

树木的异交特性,以及不同树种的繁殖方式和采取的育种方法不同,决定了林木育种获得并应用的优良品种类型不同,大概可归类为单系品种和混系品种。而林木理想品种应该是基于轮回选择清除树种全部目标性状的负向等位变异,并保证决定多目标性状的正向等位变异完全聚合且均处于杂合状态的无性系品种或全同胞家系品种。在基于常规育种获得的理想品种基础上,进一步叠加非常规育种可以获得更为显著的改良成效。

要实现理想的智能设计育种,选育出理想品种,至少应该满足以下3个条件:拥有系谱清楚且经过一定程度选择的育种群体资源,掌握世代遗传过程中重要目标性状决定基因的等位变异规律;完成全基因组测序及其序列注释,掌握多世代测试群体目标性状多组学数据,揭示重要目标性状的分子调控网络及其关键基因;建立高效的多组学大数据整合、分子设计育种技术方法,保证更加精准地完成育种群体构建以及理想品种的杂交亲本选配,实现基因加性效应和非加性效应的高效利用等。

02

我国林木遗传育种研究进展及存在的问题
我国林木遗传育种研究取得的成绩和社会贡献十分显著,有力推动了林木遗传育种科技进步,以及国家用材林、经济林建设和产业发展。但与林业发达国家的林木育种尤其是作物育种相比,因时间短、投入少等原因,其差距是比较大的,存在的主要问题为:林木育种资源的遗传品质和遗传多样性偏低;高世代育种群体构建执行不力;遗传基础研究对育种计划支撑不够。
03
推动我国林木智能分子设计育种发展对策
有组织地选择重要树种系统布局,在推动树种高世代遗传改良及其利用的同时,准备系谱关系清晰的育种群体资源,做到等位变异有迹可循;完成树种全基因组测序及其序列注释,解析重要性状遗传变异规律及其调控网络,实现基因调控有据可查;建立高效的多组学大数据整合、育种群体构建和亲本选配等分子设计育种技术方法体系,保证智能育种有“法”可依等,逐步向满足智能设计育种的理想条件靠近(图1)。同时充分利用已成熟的现代技术方法,选育当前育种世代理想品种,满足国家现实需要。

图1 林木智能分子设计育种路线图

END

引文格式

1. 康向阳.论林木常规育种与非常规育种及其关系[J].北京林业大学学报,2023,45(6):1-7.

2. 康向阳.关于我国林木育种向智能分子设计育种发展的思考[J].北京林业大学学报, 2024,46(3):1-7.


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作者:康向阳

推文排版:苗华阳  

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