绿豆育种及分子遗传学研究进展

摘要 绿豆是医食两用的重要经济作物。对国内外绿豆育种及遗传研究进展进行综述,展望了今后绿豆育种和遗传研究需要借鉴的方向和思路,充分挖掘绿豆种质资源,加强绿豆遗传学研究,为科研工作者在绿豆育种及遗传研究中提供参考,以期提高国内绿豆育种及遗传研究水平。

关键词 绿豆;育种;分子遗传学;展望

中图分类号 S522 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2017)10-0039-02

Abstract Vigna radiata L. is an important economic crop used in medical and food industry.Breeding methods on Vigna radiata L. and genetic research progress were described.New ways and thoughts for reference were in prospect in this paper,including exploring of Vigna radiata L. germplasm resources and strengthenning of the Vigna radiata L. genetic studies. It provided theoretical basis and technical support for Vigna radiata L. breeding and genetic research,in order to improve the level of domestic Vigna radiata L. breeding and genetic research.

Key words Vigna radiata L.;breeding;molecular genetics;prospect

绿豆(Vigna radiata L.)属于豆科,别名青小豆,因其颜色青绿而得名。绿豆在中国主要产区集中在黄河、淮河流域的平原地区[1],生产经历了高—低—高的发展历程。绿豆营养丰富,可药食兼用,又是食品工业的重要原料,有“食中佳品,济世长谷”之称[2]。

1 绿豆育种研究进展

1.1 绿豆种质资源的收集与评价

种质资源是农业生产、新品种选育、遗传研究及生理生化研究的重要物质基础。目前,全球收集和保存的绿豆种质资源共有3万余份,世界上最大的收集和保存机构为亚洲蔬菜研究与发展中心亚洲区域中心[3]。1978年起,中国绿豆种质资源的搜集、农艺性状鉴定和整理、保存被正式列入国家重点研究项目。由中国农业科学院作物品种资源研究所组织各省、市、区的有关科研单位开展了绿豆种质资源的收集、鉴定、保存和利用,从20多个省(市、自治区)共收集绿豆资源6 000余份,完成了逾5 600份品种农艺性状的鉴定,并列入《中国食用豆类品种资源目录》[4-5]。种质资源的收集是育种及资源深入研究的基础。亚洲蔬菜研究与发展中心亚洲区域中心对收集的绿豆种质资源的进行分析与鉴定后,筛选出一批抗虫、抗逆、农艺性状较好的优质资源[3]。中国对2 200余份资源进行了抗病虫、抗逆性鉴定及品质分析[6],建立了资源评价数据库,为绿豆品种选育时亲本的选择提供了参考[7-8]。

1.2 绿豆育种研究概况

綠豆新品种的选育主要采用系统选育、引种、杂交及诱变等常规方法。通过对地方绿豆品种资源的评价与鉴定,保留适合品种,并大面积推广,这些鉴定的新品系有效地解决了当地绿豆育种及生产中存在的问题,如印度的抗病品系和高蛋白品系。引进的品种可直接鉴定后进行种植,如从AVRDC引进的中绿1号、中绿2号等,对中国绿豆生产起到了极大的推动作用;引种还可丰富杂交亲本的遗传基础,提高品种的综合品质,许多育成的新品种都是由引进品种和地方品种杂交而来,如韩国裂叶品种Samgang、小粒品种Soseon[9-10],巴基斯坦高产品种Ramzan[11],中国品种豫绿2号、豫绿4号、冀绿9239、冀绿2号、潍绿1号等品种[12-14],这些育成的新品种已成为当地的主栽品种。绿豆属于自花授粉作物,人工杂交成功率较低,诱变育种是继系统选育和杂交育种之后发展起来的一项新技术。1996年,中国学者对绿豆进行了空间诱变研究,获得了一批稳定的绿豆变异品系[15],科研人员利用γ射线诱变培育的晋绿豆2号适应性广且产量高[16],Khan等[17]利用SA(叠氮化钠)诱变出的绿豆生育期显著缩短,后代群体产生了广泛的变异。

2 绿豆分子遗传学研究

2.1 绿豆分子标记及遗传图谱的研究

分子标记方面,由于前期绿豆分子遗传学研究比较落后,RAPD、AFLP 等常用标记方法应用比较频繁,但RAPD技术不稳定,且RAPD和AFLP技术繁琐且费用昂贵。因此,随着技术的开发,基于PCR技术的标记技术应用越来越多,如SSR分子标记技术。Kumar等[18]利用锚定PCR技术开发的SSR引物在绿豆基因组及绿豆近缘种中都能扩增出特异性条带,故这些开发的引物也可用于亲缘关系分析及近缘种间的比较作图研究。孙 蕾等[19]为了找到与抗豆象基因连锁的分子标记,利用63个RAPD标记和113个SSR/STS标记分析群体,共找到了22个与抗性基因连锁的分子标记。绿豆遗传连锁图谱的构建及目标基因的定位将有效缩短育种周期,为基因精细定位、基因克隆及分子定向修饰育种等奠定基础。如Lambrides等[20]利用抗豆象野生种ACC41及栽培种Berkern后代群体构建了2个绿豆遗传连锁图谱。

2.2 绿豆相关基因克隆研究进展

目前,绿豆基因克隆及研究工作已起步,但对绿豆转基因的研究还不成熟。缪建锟等[21]利用绿豆叶片扩增出362 bp的绿豆防御素基因,对其进行序列比对后将其构建到植物表达载体中进行遗传转化分析。Chen等[22]分离了绿豆Hsc70的cDNA,并在转录和翻译水平检查了其表达水平,该基因属于组成型表达基因,主要在生长发育过程中起作用。

3 展望

绿豆已成为我国种植结构调整及农民脱贫致富的重要经济作物,国家已把绿豆列入现代农业产业技术体系中,绿豆的育种研究也取得了显著成效,但从近年来新品种选育情况来看,资源利用率还比较低,一些潜在的优异资源还没有被发掘出来。应继续加强绿豆种质资源挖掘力度,继续搜集和鉴定资源的遗传多样性,为绿豆育种提供特征明确的优良种质[23-24]。

4 参考文献

[1] 林汝法,柴岩,廖琴,等.中国小杂粮[M].北京:中国农业出版社,2002:192-209.

[2] 郑卓杰.中国食用豆类学[M].北京:中国农业出版社,1997:141-166.

[3] 王丽侠,程须珍,王素华.绿豆种质资源、育种及遗传研究进展[J].中国农业科学,2009(5):1519-1527.

[4] 王丽侠,程须珍,王素华.绿豆种质资源、育种及遗传研究进展[J].中国农业科学,2009,42(5):1519-1527.

[5] 曹广才.黄土高原食用豆类种植[M].北京:中国农业出版社,2016.

[6] 程须珍,王素华,田静,等.绿豆优异种质综合评价[J].中国农业科学,1999(增刊1):36-39.

[7] 胡家蓬,王佩芝,程须珍.中国食用豆类优异资源[M].北京:中国农业出版社,1998.

[8] 刘长友,程须珍,王素华,等.用于绿豆种质资源遗传多样性分析的SSR及STS引物的筛选[J].植物遗传资源学报,2007,8(3):298-302.

[9] LEE Y S,LEE J Y,KIM D K,et al.A new high-yielding mungbean cultivar,"Samgang" with lobed leaflet[J].Korean Journal of Breeding,2004,36(3):183-184.

[10] KIM D K,LEE Y S,LEE J Y,et al.A new high-yielding mungbean cultivar,"Soseon" suitable for sprout with small seed[J].Korean Journal of Breeding,2004,36(5):383-384.

[11] KHATTAK G S S,ASHRAF M,SAEED I,et al.A new high yielding mungbean(Vigna radiata(L.)Wilczek)variety "Ramzan"for the agro climatic conditions of NWFP[J].Pakistan Journal of Botany,2006,38(2):301-310.

[12] 韩粉霞.特早熟优质抗病绿豆新品种豫绿4号[J].中国种业,2002(6):50.

[13] 韩粉霞,李桂英,崔兰芳.高产优质抗病绿豆新品种豫绿2号的选育[J].河南农业科学,1997(9):6.

[14] 赵春霞,郭增志,马建辉,等.绿豆新品种冀绿9239的选育[J].河北农业科学,2005,9(3):96-98.

[15] 王斌,李金国,邱芳,等.绿豆空间诱变育种及其分子生物学分析[J].空间科学学报,1996(增刊1):121-124.

[16] 晋绿豆2号[J].山西农业科学,2002(1):69.

[17] KHAN S,WANI M R,PARVEEN K.Quantitative variability in mungbean induced by chemical mutants[J].Legume Research,2006(29):143-145.

[18] KUMAR S V,TAN S G,QUAH S C,et al.Isolation and characterization of seven tetranucleotide microsatellite loci in mungbean,Vigna radiata[J].Molecular Ecology Notes,2002(2):293-295.

[19] 孙蕾,程须珍,王丽侠.绿豆抗豆象研究进展[J].植物遗传资源学报,2007,8(1):113-118.

[20] LAMBRIDES C J,LAWN R J,GODWIN I D,et al.Two genetic linkage maps of mungbean using RFLP and RAPD markers[J].Australian Journal of Agricultural Research,2000(51):415-425.

[21] 缪建锟,孙黎,彭晓明,等.绿豆防御素基因的克隆、序列分析和植物表达载体的构建[J].石河子大学学报,2006,24(1):112-115.

[22] CHEN Y J,WU M F,YU Y H,et al.Developmental expression of three mungbean Hsc70s and substrate-binding specificity of the encoded proteins[J].Plant and Cell Physiology,2004,45:1603-1614.

[23] 王麗侠,程须珍,王素华.绿豆种质资源、育种及遗传研究进展[J].中国农业科学,2009(5):1519-1527.

[24] 陈新,袁星星,陈华涛,等.绿豆研究最新进展及未来发展方向[J].金陵科技学院学报,2010(2):59-68.

推荐访问:遗传学 育种 研究进展 绿豆 分子