植物细胞工程在小麦抗赤霉病育种中的应用

doi:10.19586/j.2095-2341.2021.0120

生物技术进展 ›› 2021, Vol. 11 ›› Issue (5): 574-580.DOI: 10.19586/j.2095-2341.2021.0120

• 赤霉病抗源及种质创新 • 上一篇下一篇

植物细胞工程在小麦抗赤霉病育种中的应用

王永刚¹(), 张旭², 张鹏², 马鸿翔¹()

^1.扬州大学农学院，江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心，江苏省作物基因组学与分子育种重点实验室；植物功能基因组学教育部重点实验室，江苏扬州 225009
^2.江苏省农业科学院粮食作物研究所，江苏省农业生物学重点实验室，南京 210014

收稿日期:2021-06-16 接受日期:2021-07-15 出版日期:2021-09-25 发布日期:2021-10-08
通讯作者: 马鸿翔
作者简介:王永刚 E-mail: Yg.Wang@yzu.edu.cn；
基金资助:
国家现代农业产业技术体系项目(CARS-03)

Plant Cell Engineering Applied in Wheat Breeding for the Resistance to FusariumHead Blight

Yonggang WANG¹(), Xu ZHANG², Peng ZHANG², Hongxiang MA¹()

^1.Jiangsu Key Laboratory of Crop Genomics and Molecular Breeding； Key Laboratory of Plant Functional Genomics of the Ministry of Education，Jiangsu Co?innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops，College of Agriculture，Yangzhou University，Jiangsu Yangzhou 225009，China
^2.Jiangsu Provincial Key Laboratory of Agrobiology，Institute of Food Crops，Jiangsu Academy of Agricultural Sciences，Nanjing 210014，China

Received:2021-06-16 Accepted:2021-07-15 Online:2021-09-25 Published:2021-10-08
Contact: Hongxiang MA

摘要/Abstract

摘要：

小麦赤霉病是全球性小麦病害，严重影响小麦产量和品质，赤霉菌产生的毒素进一步威胁人畜安全，培育抗病品种是控制小麦赤霉病危害的根本途径。植物细胞工程技术可创造新的遗传变异、加快育种进程，已经广泛应用于小麦抗赤霉病育种。概述了体细胞无性系变异诱导、花药培养、小麦与玉米杂交培育加倍单倍体以及幼胚培养一年多代快速成苗等植物细胞工程技术研究进展，着重介绍了其在抗小麦赤霉病育种中的应用。最后对未来发展趋势做了展望，植物细胞工程结合分子育种技术将在小麦抗赤霉病品种培育中发挥更重要的作用。

关键词: 小麦, 植物细胞工程, 赤霉病, 育种

Abstract:

Fusarium head blight is a worldwide destructive disease affecting the yield and quality in wheat， and Fusarium mycotoxin further threatens the health of human and livestock. Wheat resistant cultivars breeding is effective to control the disease. Plant cell engineering can produce novel genetic variation and accelerate the breeding process and has been successfully applied in wheat breeding for the resistance to Fusarium head blight. We reviewed the progress of plant cell engineering technologies such as somaclonal variation induction， anther culture， double haploid creation and immature embryo culture， and the application of these technologies in wheat breeding for the resistance to Fusarium head blight. Combination of plant cell engineering with molecular breeding will play a more important role in wheat breeding for the resistance to Fusariumhead blight.

Key words: wheat, plant cell engineering, Fusarium head blight, breeding

中图分类号:

S435.121.4+5

王永刚, 张旭, 张鹏, 马鸿翔. 植物细胞工程在小麦抗赤霉病育种中的应用[J]. 生物技术进展, 2021, 11(5): 574-580.

Yonggang WANG, Xu ZHANG, Peng ZHANG, Hongxiang MA. Plant Cell Engineering Applied in Wheat Breeding for the Resistance to FusariumHead Blight[J]. Current Biotechnology, 2021, 11(5): 574-580.

图/表 3

参考文献 42

1	汪勋清,刘录祥.植物细胞工程研究应用与展望[J].核农学报,2008,22(5):635-639.
2	MA H, ZHANG X, YAO J, et al.. Breeding for the resistance to Fusarium head blight of wheat in China [J]. Front. Agric. Sci. Eng., 2019, 6(3):251-264.
3	LARKIN P J, SCOWCROFT W R. Somaclonal variation—a novel source of variability from cell-cultures for plant improvement [J]. Theor. Appl. Genet., 1981, 60: 197-214.
4	高明尉,成雄鹰,胡天赐,等.小麦体细胞无性系变异新品种核组8号的选育与表现[J].浙江农业科学,1992(6):261-263.
5	马鸿翔,陆维忠.小麦赤霉病抗性改良研究进展[J].江苏农业学报,2010,26(1):197-203.
6	陆维忠,佘建明,吴鹤鸣,等.小麦幼穗、茎、节组织培养和植株再生[J].江苏农业学报,1988,4(1):14-18.
7	陆维忠,程顺和,沈晓蓉,等.细胞工程在小麦抗赤霉病育种中的利用[J].江苏农业学报,1998, 14(1):9-14.
8	BAI G H, DESJARDINS A E, PLANTTNER R D. Deoxynivalenol-nonproducing Fusarium graminearum causes initial infection, but does not cause disease spread in wheat spikes [J]. Mycopathologia, 2002, 153(2):91-98.
9	YANG Z, YANG X, HUANG D. Studies on somaclonal variants for resistance to scab in bread wheat (Triticum aestivum L.) through in vitro selection for tolerance to deoxynivalenol [J]. Euphytica, 1998, 101(2):213-219.
10	郭丽娟,姚庆筱,胡启德,等.通过组织培养筛选小麦抗赤霉病突变体的研究[J].遗传学报,1992,19(3):259-265.
11	郭丽娟,姚庆筱,张春,等.利用细胞工程技术筛选小麦抗病新种质的研究[J].遗传学报,1996,23(1):40-47.
12	王裕中,陈怀谷,杨新宁,等.禾谷镰刀菌粗毒素的生物活性及其在小麦品种抗赤霉病性鉴定中的应用[J].中国农业科学,1989,22(4):54-57.
13	陈耀锋,韩德俊,李春莲,等.普通小麦抗赤霉细胞工程育种研究Ⅰ.抗镰刀菌毒素细胞变异系的分离[J].农业生物技术学报,1998,6(3):217-221.
14	陆维忠,蒋宁,周楠,等.小麦抗赤霉病无性系变异的研究与应用[J].农业生物技术学报,1995,3(2):7-11.
15	刘进平,郑成木,胡新文.体细胞无性系变异研究进展[J].华南热带农业大学学报,2001,7(2):22-29, 34.
16	周楠,陆维忠,葛美蓉.小麦体细胞无性系变异的同工酶分析[J].江苏农业学报,1991,7(3):17-22.
17	吴鹤鸣,陆维忠,周楠.小麦体细胞再生株(R1)的染色体变异分析[J].植物学报,1992,34(3):226-232.
18	沈晓蓉,陆维忠,许仁林,等.小麦体细胞无性系895004与供体亲本的抗赤性农艺性状比较和RAPD分析[J].江苏农业学报,1996,12(1):7-10.
19	向阳海,陆维忠,朱作为,等.小麦品种"扬麦158"与其两个抗赤霉病突变系的AFLP分析[J].江苏农业学报,2001,17(3):190-192.
20	陆维忠,程顺和,马鸿翔,等.优质、高产、抗赤霉病小麦新品种—生选3号[J].江苏农业学报,2003,19(2):69.
21	黄承彦,颜廷进,张存良,等.不同世代小麦花药培养的遗传效应分析[J].作物学报,1991,17(4):304-310.
22	章静娟,沈晓蓉,周淼平,等.不同杂交组合对小麦花粉植株再生的影响[J].江苏农业学报,1998,14(4):198-202.
23	陆维忠,马鸿翔.高产抗赤霉病小麦新品种生选6号的选育[J].江苏农业科学,2010(5):153-154.
24	蔡华,马传喜,周淼平,等.小麦与玉米远缘杂交诱导小麦单倍体的研究[J].麦类作物学报,2004,24(2):11-14.
25	王广金.小麦与玉米杂交产生单倍体频率的研究[J].麦类作物学报,1998,18(6):12-14.
26	蔡华,马传喜,黄正来,等.小麦×玉米诱导小麦单倍体高效系统的建立[J].核农学报,2006,20(2):90-94.
27	蔡华,马传喜,司红起,等.利用小麦与玉米远缘杂交诱导小麦双单倍体的研究进展[J].麦类作物学报,2006,26(4):154-157.
28	陈新民,徐惠君,周俊芳,等.提高小麦×玉米胚培养植株产生频率的研究[J].中国农业科学,1996,29(4):29-32.
29	吕国锋,范金萍,高德荣,等.胚龄对小麦×玉米单倍体植株产生的影响[J].江苏农业学报,2003,19(1):59-60.
30	蔡华,马传喜,乔玉强,等.小麦×玉米单倍体植株再生体系的建立[J].激光生物学报,2007,16(1):43-48.
31	陈新民,张文祥,崔淑兰,等.小麦×玉米产生小麦单倍体的染色体加倍研究[J].中国农业科学,2002,35(4):447-450.
32	陆维忠,姚金保,马鸿翔.抗赤霉病小麦新品种宁麦20的选育[J].江苏农业科学,2013,41(7):86-87.
33	王海波,王彦霞,赵和.如何加快作物遗传改良的速度[J].河北农业科学,2003,7(3):50-56.
34	张鹏,霍燕,马鸿翔.外源添加物对小麦幼胚成苗质量的影响[J].麦类作物学报,2009,29(1):31-34.
35	张鹏,霍燕,马鸿翔.麦芽提取物对小麦幼胚成苗培养及淀粉酶活性的影响[J].江苏农业学报,2009,25(3):703-705.
36	张鹏,王磊,杨学明,等.幼胚培养与标记辅助选择培育抗赤霉病小麦新种质[J].江苏农业科学,2012,40(11):70-71.
37	REICHERT N A. History of plant genetic mutations ± human influences [J/OL]. In Vitro Cell. Dev. Biol. Plant, 2021,doi: 10.1007/s11627-021-10182-4[2021-08-10]. .
38	DWIVEDI S L, BRITT A B, TRIPATHI L, et al.. Haploids: constraints and opportunities in plant breeding [J]. Biotechnol. Adv., 2015, 33(6):812-829.
39	NIU Z, JIANG A, HAMMAD W A, et al.. Review of doubled haploid production in durum and common wheat through wheat×maize hybridization [J]. Plant Breed., 2014, 133(3):313-320.
40	LYU J, YU K, WEI J, et al.. Generation of paternal haploids in wheat by genome editing of the centromeric histone CENH3 [J]. Nat. Biotechnol., 2020, 38(12):1397-1401.
41	RÓEWICZ M, WYZIŃSKA M, GRABIŃSKI J. The most important fungal diseases of cereals-problems and possible solutions [J/OL]. Agronomy, 2021, 11(4):714[2021-08-10]. .
42	FERNANDO W G D, OGHENEKARO A O, TUCKER J R, et al.. Building on a foundation: advances in epidemiology, resistance breeding, and forecasting research for reducing the impact of Fusarium head blight in wheat and barley [J]. Can. J. Plant Pathol., 2021, 43(4):495-526.

[1]	杨美翠, 赵诗慧, 高源, 石浩然, 李云, 龚万灼, 杨进, 王继胜, 邹琼, 陶兰蓉, 康泽明, 唐蓉, 郭世星, 付绍红. 油菜双单倍体诱导育种技术研究进展[J]. 生物技术进展, 2022, 12(5): 655-663.
[2]	刘婷婷, 仝涛, 黄昆仑. 转基因玉米的研究进展和食用安全性评价[J]. 生物技术进展, 2022, 12(4): 523-531.
[3]	党星, 郅斌伟, 曹克浩, 刘婷婷, 陈飚, 丁远杰. 转基因玉米生物育种技术的专利分析及产业发展建议[J]. 生物技术进展, 2022, 12(4): 614-622.
[4]	费云燕, 杨军, 景德道, 林添资, 李闯, 钱华飞, 曾生元, 韩华新, 龚红兵. CRISPR/Cas技术在抗除草剂作物育种中的研究与应用进展[J]. 生物技术进展, 2022, 12(2): 189-197.
[5]	黄耀辉, 王艺洁, 杨立桃, 焦悦, 付仲文. 生物育种新技术作物的安全管理[J]. 生物技术进展, 2022, 12(2): 198-204.
[6]	曹巧, 史占良, 张国丛, 班进福, 郑树松, 傅晓艺, 张士昌, 何明琦, 韩然, 高振贤. CRISPR/Cas9技术在小麦育种中的应用进展[J]. 生物技术进展, 2021, 11(6): 661-667.
[7]	李梦杰, 贺晓云, 仝涛, 梁晋刚, 黄昆仑. 阿根廷转基因作物安全管理制度概况及进展[J]. 生物技术进展, 2021, 11(6): 676-687.
[8]	咸莉梅, 胡怡, 李磊, 孙政玺, 何心尧, 李韬. 浅议小麦赤霉病抗性类型与鉴定方法的对应性[J]. 生物技术进展, 2021, 11(5): 554-559.
[9]	肖进, 程怡璠, 宋融融, 孙丽, 王宗宽, 袁春霞, 王海燕, 王秀娥. 小麦抗赤霉病外源种质的创制和育种利用[J]. 生物技术进展, 2021, 11(5): 560-566.
[10]	王仪威, 冯祎高, 刘润然, 卢春甜, 曹爱忠, 张瑞奇. 小麦-鹅观草第一部分同源群染色体渗入系鉴定与基因组归属分析[J]. 生物技术进展, 2021, 11(5): 567-573.
[11]	翟文玲, 刘彩云, 刘颖, 付必胜, 蔡瑾, 郭炜, 张巧凤, 吴纪中. 小麦赤霉病新抗源的发掘与抗性位点的检测分析[J]. 生物技术进展, 2021, 11(5): 581-589.
[12]	张勇, 胡文静, 张春梅, 蒋正宁, 吕国峰, 高德荣. 我国“十三五”育成小麦新品种（系）抗赤霉病进展分析与展望[J]. 生物技术进展, 2021, 11(5): 590-598.
[13]	苏培森. 小麦赤霉病抗病机制研究进展[J]. 生物技术进展, 2021, 11(5): 599-609.
[14]	李东翱, 刘慧泉, 王秦虎. 小麦响应禾谷镰刀菌侵染的转录组学研究进展[J]. 生物技术进展, 2021, 11(5): 610-617.
[15]	段凯莉, 江聪, 王光辉. 禾谷镰刀菌蛋白激酶研究进展[J]. 生物技术进展, 2021, 11(5): 618-627.

植物细胞工程在小麦抗赤霉病育种中的应用

Plant Cell Engineering Applied in Wheat Breeding for the Resistance to FusariumHead Blight

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 3

参考文献 42

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价