科创中国

作物种质资源是开展优良品种选育、促进作物科技原始创新的基础和源头，做好种质资源收集保存、精准鉴定和创新利用是打好种业翻身仗的第一仗。

目前，我国长期保存种质资源52万份，居世界第二位。存入库（圃）种质资源已全部完成基本农艺性状的鉴定及编目，但只有不到10%进行了初步精准鉴定。种质资源精准鉴定包括优异种质资源筛选、多生态区的表型鉴定，基因型鉴定，基因身份证的开发，重要育种价值基因挖掘，是种质资源统一管理、评价，揭示遗传与表型之间的关系，深入挖掘和利用的关键，也是建立种质资源基因数据库、加速种质资源共享、创新利用的基础，将加速我国种质资源优势转化为基因资源优势。

种质资源收集与登记管理

根据种质资源普查收集标准，进行资源表型数据及地理来源信息登记，构建种质资源基本信息库。

表型鉴定

表型鉴定需多年多点，鉴定工作量大，初期可以根据种质资源基本信息，挑选代表性的、含有优异性状的种质优先进行表型鉴定。后期可以根据基因型信息筛选核心种质（core collection）优先进行表型鉴定，避免鉴定遗传背景相似度高的种质资源。

基因型鉴定

· 重测序

适用于小基因组

· 定制芯片

适用于较大基因组

DNA指纹图谱开发——种质资源统一管理工具

基于基因型鉴定数据，通过生物信息学分析，挑选品种间差异且高效的位点，开发DNA身份证，可用于入库材料的筛查，作为种质资源去除冗余、近似材料的分子依据，构建种质资源DNA指纹图谱也便于统一精准化管理。

 基因挖掘

通过GWAS、QTL定位、BSA、群体进化等方法对种质资源关联、连锁或选择分析，挖掘与育种目标性状显著相关的基因。

种质创新和新品种选育

（1）优异基因聚合

利用全基因组分子标记对目的基因和背景进行选择，可大大加速单个或多个目标性状改良，与传统回交育种比较，定向改良品种平均提前2年进入市场。

（2）全基因组选择育种

全基因组选择 (Genomic Selection, GS) 利用训练群体的基因型和表型数据构建模型，后续可以根据育种群体的基因型对表型进行预测，在计算机上模拟育种，筛选出更有潜力的材料或组合进行田间验证，提高选择的准确性及选择强度，减少田间鉴定规模，对于受多基因控制、低遗传率的性状如产量和品质等选择效果更佳。

种质资源管理利用平台搭建

（1）数据库搭建

包括种质资源基本信息库、遗传信息数据库、指纹图谱数据库、样本库，这将为种质资源转化为基因资源提供关键支撑；

（2）自动化分析平台

实现一键式、自动化入库遗传相似度比对分析，遗传多样性的自定义分析，基因聚合组配指导，实现全基因组选择育种等自动化分析。

DNA指纹图谱开发

根据近万份大豆种质资源的“中豆芯一号”大豆功能性芯片基因型数据（16万个位点），筛选出2000多个位点，作为大豆种质资源指纹图谱数据集，绘制了指纹图谱；对3000多份材料进行两两间的遗传相似度分析（近530万个组合），遗传相似度≤95%时区分为不同的材料，区分效率为99.90%，两两样本间遗传相似度分布统计见下图。

图1 大豆种质资源指纹图谱及二维码示例

图2 两两样本间遗传相似度统计图

指纹图谱坐标为样本，纵坐标为位点

筛选携带优势基因种质资源

基于基因型鉴定结果，通过分子标记辅助筛选携带优势基因的种质资源，结合表型鉴定的结果，可以将优异种质资源优先用于产业育种，加速种质资源的利用和优异新品种的选育。

图文来源：北京康普森农业科技有限公司