四倍体野生稻快速驯化: 启动人类新农业文明

通过人工选择优良遗传变异,将野生植物驯化为栽培作物,以满足人类对食物的需求,是人类发展历史中的重要事件,推动了人类文明的持续发展。随着世界人口持续增加,耕地面积不断减少,灾害性天气频发,全球粮食安全问题日趋严峻。基于作物驯化的分子机理及重要农艺性状的遗传基础,结合高通量基因组测序和高效基因组编辑技术,从头驯化野生植物,...     

栽培茶树的驯化起源与传播

茶作为世界上最重要的饮品之一, 其栽培类型的驯化起源一直是人们关注的热点。本文总结了近年相关研究的进展, 讨论了存在的问题, 并对未来的研究方向提出建议。长江流域及以南地区分布有众多栽培茶树的野生近缘种, 特别集中于云南、贵州、广西等地; 一方面南方各族语言中“茶”发音的相似, 暗示了茶知识起源的单一性, 最可能起源于古代的巴蜀或云南, 另一方面遗传分析揭示栽培的茶存在多个起源中心, 即使Camellia sinensis (L.) O. Kuntze的几个栽培变种也可能起源于不同的地区; 文献记载, 茶的栽培中心曾经从西向东再向南迁移, 遗传多样性的变化也揭示了这一可能性, 但考古发现却提示最早的栽培茶可能出现在长江流域的最东部。我们推测在茶知识及栽培品种的传播过程中, 各地野生近缘植物的基因渗入栽培类型中, 或各地居民直接用当地野生茶培育出新的栽培茶类型, 从而导致遗传上的复杂性和语言上的一致性并存。茶树的祖先类型、起源地点、起源时间以及栽培品种的演变历程都还需要更为明确的证据, 未来应该以整个茶组植物为对象, 将茶文化、群体遗传学、谱系地理、人类学、气候变化、考古等多学科研究进行整合分析。     

家养动物的起源与驯化研究进展

动物的驯化是新石器时代农业革命的主要内容之一, 导致了人类生活方式从狩猎向畜牧的转变。开展家养动物起源与驯化的研究, 不仅有助于了解人类社会的发展史和人工选择下动物的进化过程, 而且有助于开展家养动物的良种选育和遗传多样性保护, 因此该研究领域受到了人们的长期关注。近年来, 随着更多考古证据的发现与分子遗传学的发展, 人们对于家养动物的起源与驯化有了更深入的认识。本文对家养动物起源与驯化研究中一些基本问题的研究方法和进展进行了综述。文章第一部分介绍了家养动物的野生祖先、起源地、起源时间、建群者大小和扩散路线等问题; 第二部分则涉及家养动物驯化的条件、过程、性状改变及其遗传机制等方面。最后指出了家养动物起源与驯化研究中依然存在的问题, 并对未来研究发展的趋势进行了讨论。     

远缘杂交和异源多倍体化技术在水稻育种中的应用

从野生稻遗传资源在育种中的作用出发,概述了栽培稻与野生稻远缘杂交和多倍体化在水稻育种中的应用。对远缘杂交中的杂交不亲和性以及杂种不育等问题采用激素处理、胚挽救等途径解决,对所获杂种从形态学、细胞学、生物化学以及分子生物学等多方面鉴定,对栽野杂种存在的野生性状通过选择与改造相结合的方法而淘汰,对其有利基因则加以选择和聚合以获得稳定优良品种。这些从理论上和实践上证明远缘杂交和多倍体化相结合的异源多倍体化是获得高产优质水稻新品种的一条新途径。     

家兔的起源驯化与育种

介绍了家兔起源及驯化的简要历史,现存主要家兔品种的分类,家兔与野兔的区别,世界主要养兔国家的兔业协会及育种和产业发展简况,并对家兔商业生产与宠物兔发展趋势作了展望。     

蒙古口蘑驯化栽培成功

在观察研究蒙古口蘑生态的基础上,通过菌种分离、驯化,选出87-B-2优良菌株。在以马粪、麦秸等配制的发酵料进行瓶栽、箱栽试验的基础上,1990年用床式栽培方法驯化栽培成功蒙古口蘑。     

水稻及其近亲家族

栽培稻在分类上属于禾本科(Poaceae)、稻族(Oryzeae)、稻属(Oryza)。稻属包含了两种栽培稻和20多种野生稻物种,广布于全球的热带和亚热带地区(见表)。亚洲栽培稻(O.sativa)就是我们通常食用的水稻,现已广泛地种植于全世界的热带、亚热带以及温带地区。非洲栽培稻(O.glaberrima)种植的面积很小,只在西非的某些农业生态环境中存在,它起源于非洲西部。因为它的产量很低,只有很少人食用它,但它是水稻遗传育种的重要基因资源。     

家马的起源历史与品种驯化特征

在家犬(Canis lupus familiaris)、牛(Bos taurus)、猪(Sus scrofa domesticus)、绵羊(Ovis aries)、山羊(Capra hircus)等家养动物之后,家马(Equus caballus)才被人类成功驯化。虽然驯化历史很短,但其对人类社会文明发展变革的影响却最大。家马出色的负重移动能力使人类社会由固定的农耕模式向移动分享模式过渡,使历史发展进入了快车道,因此其起源驯化历史一直备受关注。然而由于家马直系同源野生种早已灭绝,加之现代品种化培育引起遗传多样性骤减,使得相关研究长期争议不断。随着测序技术的不断发展和古代样品的逐步丰富,目前对家马起源驯化过程、群体遗传结构等方面的研究越来越深入。本文从核基因、mtDNA、Y染色体、古DNA等不同层面综述了家马起源与驯化历史方面的研究进展,从品种分化状况、群体演化特征等方面讨论了现代家马品种的群体遗传结构,最后总结了马匹毛色、速度、体型等重要表型性状的遗传基础,以期为今后家马的起源驯化研究、种质资源保护与开发、品种优化方向、现代马业发展等方面提供参考。     

黄精引种驯化栽培研究

随着天然药物、植物药的开发利用程度的加大,给药用植物资源保护及可持续利用带来了巨大压力和契机。本试验于2004年夏季开始,先后从内蒙古乌兰察布市蛮汉山引种了黄精野生药用植物,对其种子特性、繁殖方法、移栽时期、栽培技术、生长发育特性及适应性进行了引种驯化栽培研究,通过3~4年对黄精进行引种驯化栽培研究,引种成功。形成了一套较为完整并切实可行的人工栽培技术,为大面积商品化人工栽培推广应用奠定了基础。     

长江中游地区野生百合资源调查及利用前景

通过对长江中游地区野生百合资源进行调查,发现长江中游地区有野生百合资源14个种和3个变种即野百合(Lilium brownii F. E. Brown ex Miellez var. brownii)、百合(L. brownii F. E. Brown ex Miellez var. viridulum Baker)、宜昌百合(L. leucanthum (Baker) Baker)、渥丹(L. concolor Salisb. var. concolor)、有斑百合(L. concolor Sali sb. var. pulchellum (Fisch.)Regel)、滇百合(L. baberianum Coll.et Hemsl)、大理百合(L.taliense Franch.)、药百合(L.speciosum Thunb. var. gloriosoides Baker)、湖北百合(L.henryi Baker)、南川百合(L. rosthornii Diels)、宝兴百合(L. duchartrei Franch.)、山丹(L. pumilum DC.)、川百合(L. davidii Duchartre)、条叶百合(L. callosum Sieb. et Zucc.)、乳头百合(L. papilliferum Franch.)、绿花百合(L. fargesii Franch.)和卷丹(L. tigrinum Ker Gawler)。对野生百合在长江中游地区分布现状、观赏特性及开发利用价值进行了分析,为百合新品种培育奠定基础。同时对长江中游地区野生百合资源的保护和合理开发利用提出建议。     

亚洲栽培稻分散起源的研究

分析中国、东南亚和南亚的96份普野的12个等位酶位点,及885份地方品种的10个酶位点的遗传多样性。结果表明,中国与南亚普野和栽培稻在Est—2、Est—10、Mal—1、Cat—1四个位点发生了地理分化。中国普野以Acp-1^2、Acp-2^0、Amp-2^2、Est—2^0、Cat—1^2、Mal—1^1基因型为主,是偏粳型。南亚普野以Acp-1^2、Acp-2^0、Amp—2^2、Est—2^1／Est—2^0、Cat—1^1、Mal—1^2基因型为主,是偏籼型。中国和南亚是两个独立的稻作起源中心。     

长江流域林木资源的重要性及种质资源保护

中国长江流域有着丰富的林木资源, 包含极高水平的物种多样性、特有性和遗传多样性。根据考古证据, 在旧石器和新石器时代长江文明早期的孕育与发展中, 林木在食物、能源、工具、建筑和舟船中的应用起到了关键作用。现在, 长江流域和珠江流域逐渐成为国内木材供给的热点地区。面对木材供给总量不足和大径级木材结构性短缺问题, 长江流域林木资源将是未来国内木材安全的重要保障。这使得林木种质资源的保护更加迫切。针对长江流域林木种质资源保护存在的家底不清和保存体系不完善问题, 我们应尽快完成林木种质资源的全面调查和重要树种的多样性分析; 完善原地、异地和设施保存相结合的保存体系。     

长江中游城市群生态文明水平测度及时空演变

长江中游城市群在我国区域发展格局中占有重要地位,必须以生态文明为理念进行城市群的建设。使用熵权TOPSIS综合评价法测度长江中游城市群2009至2013年的生态文明水平;利用环境库兹涅茨曲线理论和障碍度模型解析城市群生态文明差异化格局的成因和重要影响因子;运用空间全局自相关方法分析城市群整体生态文明水平的空间聚集程度;借助Jenks自然最佳断裂点法对各地区生态文明状况进行聚类可视化分析。研究表现:(1)人均国内生产总值、人均居民社会消费品零售额、服务业增加值占GDP比重、人均水资源总量、城镇居民年人均可支配收入为5大影响长江中游城市群生态文明水平的重要因素。(2)武汉城市圈中武汉市生态文明水平颇佳,周边城市围绕武汉市呈圈层低值分布,"中心-外围"模式明显;环长株潭城市群展现长沙、株洲双核模式,一定程度上带动临近城市进行生态文明建设,但与相隔较远城市极化现象严重;环鄱阳湖城市群各地市间生态文明差异较小,5年来生态文明水平进步明显。(3)2009至2013年长江中游城市群生态文明聚类特征由微弱的负相关向微弱的正相关演变,并于2012年呈现出较强的集聚倾向。(4)襄阳市、宜昌市生态文明水平逐年下降,由生态文明库兹涅茨曲线的上方跌落至曲线下方,经济刺激对生态文明贡献偏低,九江市生态文明水平的保持与连续性较弱,波动性较大。     

Rice domestication: histories and mysteries

Domesticated rice (Oryza sativa) is one of the world’s most important food crops, culturally, nutritionally and economically ( Khush 1997 ). Thus, it is no surprise that there is intense curiosity about its genetic and geographical origins, its response to selection under domestication, and the genetic structure of its wild relative, Oryza rufipogon. Studies of Oryza attempting to answer these questions have accompanied each stage of the development of molecular markers, starting with allozymes and continuing to genome sequencing. While many of these studies have been restricted to small sample sizes, in terms of either the number of markers used or the number and distribution of the accessions, costs are now low enough that researchers are including large numbers of molecular markers and accessions. How will these studies relate to previous findings and long‐held assumptions about rice domestication and evolution? If the paper in this issue of Molecular Ecology ( Huang et al. 2012 ) is any indication, there will be some considerable surprises in store. In this study, a geographically and genomically thorough sampling of O. rufipogon and O. sativa revealed two genetically distinct groups of wild rice and also indicated that only one of these groups appears to be related to domesticated rice. While this fits well with previous studies indicating that there are genetic subdivisions within O. rufipogon, it stands in contrast to previous findings that the two major varieties of O. sativa (indica and japonica) were domesticated from two (or more) subpopulations of wild rice.     

长江流域鸟类的初步分析

对长江流域范围内有关动物调查报告和研究资料进行全面、系统地收集和整理,建立了鸟类分布数据库,初步查明在长江流域分布的鸟类共有762种,隶属20目、66科、291属,约占全国鸟类种数的61．2％。其中拥有中国特有鸟及主要分布鸟类72种,国家一级重点保护动物26种,国家二级重点保护动物92种。     

长江流域农作物起源及其与生物多样性特征的关联

长江流域的农耕文明是中华文明的重要组成部分。作为世界著名的农作物起源中心之一, 长江流域拥有丰富的生物多样性, 孕育了大量的栽培植物。本文梳理了起源于长江流域的农作物的资料以及新石器时代文化遗址的植物遗存信息; 结合对长江流域的自然环境特征与全新世以来植被变化的总结, 尝试厘清长江流域对植物资源利用的动态变化, 探讨本地栽培植物与生物多样性的关联。结果表明长江流域农耕文明以稻作为最主要的生产方式, 驯化了大量果树与水生蔬菜, 反映出对本地亚热带常绿阔叶林与湿地的依赖与适应。与其他流域相比, 长江流域具有相对优越的生态要素配置, 其驯化作物类型表现出典型的亚热带湿润森林植被区特征。研究长江流域农作物驯化相关的自然与人类因素, 有助于我们更好地把握长江流域农耕文明的起源。本文不但可为长江流域植物遗传资源的保护与开发提供参考, 而且对于推进长江流域的生态文明建设和可持续发展具有指导作用。     

长江口及其邻近海域渔业生物的群落结构特征

根据2006年6月、8月和10月对长江口及其邻近海域渔业生物的底拖网调查数据,对该海域渔业生物的群落结构特征进行了分析.调查中共捕获渔业生物207种,主要是以暖温性和暖水性的种类为主,冷温性种类细纹狮子鱼和黄鮟鱇等也出现在调查中并成为优势种.渔业生物的多样性有所升高,种类的更替加快,部分洄游种类已成为历史记录.经济价值低、个体小、年龄结构简单和营养层次低的类群在长江口及其邻近海域占据优势地位.调查捕获渔业生物的种类数明显高于20世纪80年代相应月份的种类数,但是渔业生物的渔获率和个体数仅占80年代调查的8%左右.渔获率比较高的区域主要分布在调查区域的北部、中部及河口区域,但是渔业生物的多样性指数分布与之相反,因此在具有相对均质高多样性的群落结构条件下很难维持高渔获率.     

长江口北支浮游植物群落结构周年变化特征

2010年10月至2011年9月对长江口北支水域的浮游植物进行周年调查,共采集到183种（包括变种和变型）,隶属于7门60属,其中硅藻门种类最多,有35属137种,占浮游植物总种类数的75%。周年优势种为具槽直链藻、中肋骨条藻、条纹小环藻、两栖颤藻、小伪菱形藻双楔变种、颗粒直链藻和小环藻未定种。本次调查中,季节间浮游植物的丰度差异不显著（P〉0.05）,但各月间浮游植物丰度差异显著（P〈0.05）,全年丰度在2.83×10^3～6.18×10^4cells/L之间,其中6月的丰度最高,1月的丰度最低,全年的平均丰度为1.73×10^4cells/L。Pearson相关性分析显示,浮游植物丰度与硝酸盐浓度显著正相关（P〈0.05）,与氨氮浓度极显著正相关（P〈0.01）,含氮营养盐对浮游植物的影响明显。     

长江经济带快速城镇化对耕地保护的影响

长江经济带建设作为我国三大发展战略之一,在快速推进城市化的同时,对耕地资源的影响是不容忽视的。土地快速城镇化对耕地的大量侵占是我国城市化面临的突出问题,而近些年长江流域及长江经济带的快速发展对耕地资源的影响尚缺乏全面系统的分析。基于中分遥感数据,将覆盖长江经济带与长江流域范围的156个地级市作为研究目标,从自然区位(上、中、下游)与城市规模(人口规模)相结合的角度分析了2000—2015年城镇化对耕地的影响,结果表明:(1) 2000—2015年,长江流域及长江经济带人工表面增加56.80%,耕地减少17.09%。其中,下游人工表面增加幅度最为明显,耕地减少也是最多的;(2)随着时间推移,长江流域及长江经济带城镇化对耕地的压力逐渐减弱,十五年间人工表面增长率从2733.75 km~2/a提高至2985.87 km~2/a,而耕地减少的速度从4439.94 km~2/a降低到3940.91 km~2/a,并且有大量旱田向水田转变;(3)位于不同流域且规模不同的城市,其人工表面的增加幅度以及对耕地的影响存在明显差异。例如,长江下游的中等城市人工表面15年间增加最多(增幅385.88%),同时耕地也损失最多;中游的大城市的人工表面增速最快,而上游则是巨大型城市,这种现象说明长江流域存在发展不协调的问题。长江流域及经济带未来城市优化布局不仅要充分考虑耕地保护问题,还要均衡不同规模城市的扩张速度,以及进一步提高开发用地的利用效率。