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示范项目 谷子示范项目  研究背景和目标 谷子是我国北方干旱和半干旱地区传统的优势农作物之一，营养价值较高，杂种优势的 利用对提高谷子的产量、改善谷子品质和增强谷子抗逆性具有重要作用。但由于谷子是自花 授粉作物，花小花多，天然异交率极低，导致杂种优势很难被利用。优良的不育系材料也为 后续培育高产、抗旱、耐贫瘠的谷子新品种奠定坚实的基础，是解决这一问题的有效途径。  项目方案 1) 群体构建 以谷子不育材料A2 为母本，张谷为父本，杂交得到F1 ，F1 自花授粉，得到F2 群体。 其中A2 为优良的广泛配合力的不育系材料，但是叶色是黄绿色。张谷则是抗旱、抗除草剂、 叶色为绿色的优良材料。针对F2 群体进行叶色，株高，雄性不育，抗除草剂等性状进行调 查。 2) 标记筛选和基因定位 对张谷材料进行De novo 测序，破译其4 亿多个碱基序列，注释得到3 万8 千多个基因。 并对A2 进行了10x 全基因组重测序，3 个月内利用上述F2 群体绘制了谷子精细遗传图谱（见 图 7 ），并完成了杂交谷株高、雄性不育、抗除草剂、叶色等七个重要农艺性状控制基因的 定位 （见图8 ）。 图1 遗传图谱和基因组图谱 图2 QTL 定位 3) 标记辅助选择 从上述F2 群体中选出含有绿叶基因且其余遗传背景偏向A2 的植株，与A2 进行数次回 交和自交纯化。在数代材料的选择过程中，都依赖于分子标记辅助育种的方法，提高精确度 和育种效率，最终得到绿叶A2 雄性不育系材料。此材料与A2 相比，其农艺性状有明显改 善，光合效率得到提高，同时保持了其余遗传背景的纯度，保持了A2 良好的杂交亲和力。 图3 常规回交与分子标记辅助回交  总结 运用全基因组分子育种的方法，我们已经成功的改良A2 得到绿叶A2 雄性不育材料。 绿叶A2 的光合效率比A2 有显著的提高。与此同时我们还运用这套体系，得到了短生育期 A2 、长生育期A2 不育系材料，以适应不同种植地区的需要。 图4 全基因组分子育种流程 图5 A2 和改良后A2 材料 甜瓜项目  研究背景和目标 甜瓜为葫芦科甜瓜属一年生草本植物，是世界范围内广泛种植的重要农业经济作物。我 国也是世界上甜瓜栽培面积最大、产量最高的国家。虽然甜瓜传统杂交育种已经获得了多个 优良品种，但是仍然存在缺陷和不足。在保持现有杂交种高产，广适的优良性状基础上，对 果皮底色，果肉颜色进行定向改良，将父母本各自的优良性状进行聚合，最终选育出一些聚 合了父母本优点的新品种。  项目方案 1) 群体构建 以甜瓜优良品种金蜜6 号为研究材料，其父本有黄皮，密网纹，凸纹，尖顶，黄肉，早 衰等显著性状，其母本则具有绿皮，凹纹，圆顶，白肉，无早衰，瓜大等显著性状。父母本 杂交得到F1 ，杂种F1 人工自花授粉，得到F2 群体。针对F2 群体植株生长性状，皮色，肉 色等果实性状以及早衰等十几个性状进行调查并进行QTL 定位。 2) 标记筛选和基因定位 利用测序基因分型技术，对372 株F2 进行了测序，一个月内完成测序，基因型分析和 基因定位。最终得到42014 个在双亲之间有多态的SNP 位点，平均8Kb 一个SNP 。并对果 皮颜色，覆纹，肉色，心糖，边糖，瓜重，早衰等十一个重要农艺性状进行了基因定位。 图6 染色体上SNP 分布情况 3) 标记辅助选择 从上述F2 群体中选出含有上述一个或数个重要农艺性状及相应基因位点的目的单株进 行自交或杂交 （见图7 ），经过几代的纯化和筛选，最终得到多个目的基因聚合于同一株的 优良品种。在数代材料的选择过程中，都依赖于分子标记辅助育种的方法，提高精确度和育 种效率。 P P 1 2 x F