第一章資源與育種研究進展
一苧麻
20142015年，緊跟苧麻資源與育種領域的國際前沿，開展了苧麻遺傳改良基礎研究、優(yōu)質苧麻新品種選育與示范、苧麻工廠化繁育技術研究與示范、苧麻資源篩選與飼料化應用研究等工作。培育出抗倒抗病性強、細度高、豐產(chǎn)性好、韌皮果膠含量低的苧麻新品種中苧3號，創(chuàng)制、篩選出具有高產(chǎn)、高細度、耐寒等性狀的優(yōu)異資源23份。開展了苧麻谷氨酰胺合成酶基因遺傳轉化、苧麻自交純合進度、纖維細度優(yōu)異等位基因挖掘等遺傳改良基礎研究。在苧麻資源全面評價基礎上，實施苧麻與草食動物種養(yǎng)結合研究，創(chuàng)新了一批高苧麻含量飼料產(chǎn)品，建立了苧麻飼料化技術應用基地，取得了顯著的社會、經(jīng)濟效益。
（一）優(yōu)質苧麻新品種選育與示范
1�眱�(yōu)質苧麻新品種中苧3號選育
中苧3號由厚皮種S2玉山麻S2雜交選育獲得，該品種葉片橢圓形，葉色深綠，主葉脈紅色，葉面皺紋多，葉柄紅色，有托葉，微紅，夾角小，葉片分布均勻，冠層結構合理。該品種群體結構整齊協(xié)調，分株能力中等，無效分株少，植株挺拔，莖稈粗壯，上下均勻一致，抗逆性強。株高185～205cm，莖粗1��0～1��3cm。雌花紅色，果穗長10～15cm，瘦果即種子黃褐色，千粒重0��052g，結果量較少。全年3季合計工藝成熟期185d，其中頭麻70d、二麻50d、三麻65d。麻骨微紅色；原麻青白色，手感柔軟，銹腳少，含膠量低，品質優(yōu)良。根據(jù)多點試驗結果，中苧3號平均產(chǎn)量為191��51kg/畝，與對照圓葉青沒有顯著差異；年均纖維支數(shù)2 443公支，比對照高573公支，提高30��64%，達極顯著差異。頭麻單纖維細度一般在2 700支以上，單纖維強力為34��75cN�？蛊r麻花葉病、中抗根腐線蟲病，抗風抗倒性強；耐旱耐肥能力強，豐產(chǎn)性好，適應性強，能在全國苧麻產(chǎn)區(qū)推廣應用。
該品種2014年在湖南省進行品種登記。2013年開始進行全國區(qū)域試驗和生產(chǎn)示范，2015年完成全國區(qū)試。根據(jù)各試驗點的結果，中苧3號產(chǎn)量與對照中苧1號相當，無顯著差異，纖維細度較高。
2�边m于山坡地種植苧麻品種篩選
中苧1號、中苧2號、中苧3號在張家界完成了品種比較試驗，結果見表1-1。從兩年的測定結果來看，中苧1號和中苧2號在山坡地都表現(xiàn)了較好的適應性，它們的原麻產(chǎn)量分別為222kg/畝（注：1畝667m2，全書同）和227kg/畝，而中苧3號為165��5kg/畝，低于中苧1號和中苧2號。從植株總產(chǎn)量看，從高到低依次為：中苧1號、中苧2號、中苧3號。中苧1號、中苧2號可以作為高產(chǎn)苧麻品種在山坡地推廣種植。中苧3號雖然在產(chǎn)量上低于中苧1號和中苧2號，但以其優(yōu)異的纖維品質，相對于其他優(yōu)質品種產(chǎn)量上有較大優(yōu)勢，因此可以作為山坡地優(yōu)質苧麻品種推廣種植。表1-12014年、2015年兩年山坡地苧麻品種篩選測定結果


項目中苧1號中苧2號中苧3號
株高（cm）201��3197��32175��03莖粗（mm）12��4811��9511��24皮厚（mm）1��020��970��93鮮莖出麻率（%）6��106��945��33每蔸有效株數(shù)5��125��244��72有效株率（%）88��0289��5687��55全株產(chǎn)量（kg/畝）2 239��52 1501 820原麻產(chǎn)量（kg/畝）222227165��5
3�逼r麻種質創(chuàng)新與篩選
篩選出株型好、纖維品質優(yōu)異的Z0663-2、Z0664、96-19、CZ0601等單蔸8個。篩選出原麻產(chǎn)量2 000kg/hm2的種質2份，其中資興綠麻為2 700kg/hm2、大田苧麻2號為2 480kg/hm2；篩選出纖維細度2 000m/g的優(yōu)質種質2份，家麻為2 097m/g、紅皮1號為2 086m/g；篩選出耐寒苧麻種質青麻苧，苗期低溫脅迫研究發(fā)現(xiàn)，在0℃脅迫1～2d情況下，植株全部成活，死亡率為0，在脅迫3d情況下植株死亡率僅14��7%。
采用射線（劑量為90Gy）誘變處理剛生根的扦插苗（中苧1號），獲得頭麻開花和分株力顯著提高的突變體2份。篩選出鮮皮出麻率12��5%和原麻產(chǎn)量2 000kg/hm2的優(yōu)異種質4份（751、752、叢江青麻、小白麻）；篩選出纖維細度2 000m/g的優(yōu)質種質5份（如黃麻1號、黃麻4號、青場白麻等），其中特優(yōu)質種質西灑家麻高達2 560m/g。
（二）苧麻繁育技術研究與示范
建立了450m2的苧麻水培工廠化育苗平臺，發(fā)明了一種苧麻深液流水培技術，利用工廠化設備集中保護育苗過程，規(guī)避苧麻育苗過程中出現(xiàn)的不良氣候和不利條件，整個育苗過程在現(xiàn)代化溫室、塑料或磚墻大棚中進行。項目組深入研究了適用于苧麻嫩梢水培工廠化育苗條件下的消毒措施、營養(yǎng)液配制、光溫環(huán)境控制、品種特性與扦插密度、水培模式、育苗過程標準化管理、培養(yǎng)液處理與再利用技術、定植煉苗措施和移栽技術，形成了一套完整的苧麻嫩梢水培養(yǎng)技術參數(shù)體系，實現(xiàn)育苗技術體系、成本控制體系和環(huán)境保護體系的融合。
苧麻深液流水培技術包括制備插穗、插穗消毒、插穗扦插、光照補充、營養(yǎng)元素補充、加土定植等一系列技術措施。
該技術具有以下優(yōu)點：大大縮短了育苗周期，經(jīng)過7～12d的培育和管理即可長成適合移栽的新植株；成苗率達93%以上，大田移栽成活率在92%以上；操作簡單，節(jié)省空間與勞力，清潔衛(wèi)生，不受外界環(huán)境影響，四季可行，利于推廣；很好地解決了苧麻快速繁殖的技術難題，可實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，每批次可生產(chǎn)3萬株麻苗。
實現(xiàn)種苗繁殖系數(shù)倍增，縮短育苗時間。育苗過程節(jié)省10d/批，土地利用率增加35%，并且無須人工挖苗所以用工量減少50%，從而大大降低了苧麻育苗成本；同時利用該技術生產(chǎn)的種苗大田移栽期間不傷根，成活率高于92%，且緩苗時間短，以同批次種苗相比，深液流水培技術生產(chǎn)的種苗相對土壤扦插苗生長較快。
（三）苧麻遺傳改良基礎研究
1�逼r麻GS基因轉化煙草研究
利用同源重組技術將苧麻BnGS1-2基因轉入pBI121植物表達載體特定位點，構建了能超量表達BnGS1-2基因的植物表達載體。在農(nóng)桿菌（Agrobacterium tumefaciens）LB4404的介導下，通過葉盤法將構建的超量表達載體轉入煙草中。通過Kana篩選和基因組DNA PCR驗證，獲得轉基因煙草植株（圖1-1）。利用Q-PCR對轉基因植株進行分析，結果顯示BnGS1-2在轉基因植株中檢測到表達，轉基因煙草中GS酶活性是野生型的3～5倍（圖1-2）。超量表達BnGS1-2基因能顯著增加轉基因煙草植株的株高、鮮重和葉面積（表1-2），因此，超量表達BnGS1-2基因能促進煙草植株的生長；另外，轉基因植株體內水溶性蛋白與野生型煙草相比呈現(xiàn)極顯著升高（圖1-3），增長率達92��02%，總氮含量有所提高，但并沒有達到顯著性水平，同時，轉基因植株體內游離NH4 含量顯著下降，而游離NO3-含量與野生型相一致，因此，超量表達BnGS1-2基因，能夠促進轉基因煙草植株對氮素的吸收和利用，提高氮代謝效率，從而能夠保證植株快速生長對氮素營養(yǎng)的需求。本研究為苧麻GS基因功能的研究和應用提供了理論和物質基礎。
圖1-1轉基因和野生型煙草的生長表現(xiàn)
表1-2轉基因和野生型植株株高、鮮重和葉片數(shù)

株高（cm）鮮重（g）葉片數(shù)（張）
BnGS1-2-TR17��73±1��62a13��36±1��98a6��5±0��58aWild type14��12±1��22b9��58±0��92b6±0��82a
圖1-2轉基因植株和野生型葉片中GS酶的活性圖1-3轉基因植株和野生型水溶性蛋白的含量
2�逼r麻自交純合進度研究
以中苧1號為材料，篩選多態(tài)性高的31對SSR引物和48對SRAP引物對3個自交后代群體的基因組DNA進行擴增。根據(jù)DNA位點純合率和遺傳多樣性參數(shù)分析群體的遺傳多樣性，用Structure、NTSYS和AMOVA軟件對群體結構進行分析，并用標記指數(shù)來比較SSR和SRAP標記方法的標記效率。SSR和SRAP標記得到的多樣性指標變化明顯，從S3代到S5代，平均擴增出57 條和157條多態(tài)性條帶，DNA位點純合率上升了5��2%和4��61%，多態(tài)性位點減少了13個和44個，有效等位基因數(shù)降低了0��788 3個和2��162 9個，基因多樣性下降了0��114 3和0��068 4，多樣性指數(shù)降低了0��046 5和0��120 7。用Structure軟件對群體結構分析表明S5代群體中藍色組分最多，均在65%以上。主成分分析表明，S3群體的分散程度最高，S4和S5群體比較集中，而且S3 群體包含了S4和S5群體的大部分。兩種標記方法得到的群體結構和主成分分析表明，經(jīng)過連續(xù)自交，后代群體的一致性越來越好。用AMOVA軟件對群體內和群體間的分子變異情況分析表明兩種標記方法都顯示群體內變異（94��69%和99��02%）明顯大于群體間變異（5��31%和0��98%），均達到整體變異的94%以上。SSR標記得到的位點平均信息量（Hav=0��468 9）高于SRAP 的估計值（Hav=0��419 7），而平均有效復合指數(shù)（EMR=3��278 1）SRAP 標記大于SSR標記（EMR=1��856 2），標記效率值SRAP標記（MI=1��375 8）大于SSR標記（MI=0��870 4）。SSR和SRAP兩種分子標記適于苧麻資源的遺傳多樣性和群體結構分析。隨著自交代數(shù)的增多，后代群體的一致性不斷提高，雜合度逐漸降低。
3�被�于核心種質的苧麻纖維細度優(yōu)異等位基因分析
為了挖掘苧麻纖維細度QTL，利用93對SSR引物和104份苧麻核心種質進行關聯(lián)分析。結合分子標記數(shù)據(jù)和纖維細度數(shù)據(jù)，通過K=2和K=6的Q K MLM和PCA K MLM分析模型共同定位，消除假陽性關聯(lián)。在P<0��05的顯著性水平下，最終得到RAM0298、b38和b64等3個與纖維細度顯著相關的分子標記，并且3個關聯(lián)標記對表型變異解釋率都在5%以上，其中RAM0298在3個分析模型中對表型變異解釋率都達到了20%。