大豆细胞质雄性不育系及其恢复系的比较转录组分析

【目的】“三系”法是选育杂交大豆的主要途径,但恢复系中仅有少数大豆恢复基因被克隆,为挖掘更多新恢复基因,从而促进多基因聚合的强恢复系选育,提高杂种F1的育性稳定性。【方法】以大豆细胞质雄性不育系JLCMS5A和其恢复系JLR2为材料,采用转录组测序技术分析JLCMS5A和JLR2花蕾不同时期的转录水平变化,挖掘调控育性恢复和花蕾发育进程的相关基因和通路。进一步对具有恢复基因特征编码PPR(pentatricopeptide repeat)蛋白的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)进行基因注释、序列差异分析、RT-qPCR验证、系统进化分析及蛋白结构预测,挖掘育性恢复相关基因。【结果】转录组测序鉴定到17181个DEGs,其中有3856个DEGs与发育时期相关,2808个DEGs与育性相关。GO(geneontology)功能注释表明,与育性相关的DEGs主要富集在ADP结合、核酸结合转录因子活性和蛋白激酶活性等功能类别,与发育时期相关的DEGs主要富集在蛋白质异源二聚化活性、DNA复制和DNA结合等功能类别。KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析表明,育性相关DEGs主要参与内质网蛋白质加工、葡萄糖苷酸生物合成和植物激素信号转导等与蛋白质、糖类和信号转导密切相关的代谢通路,发育时期相关DEGs主要参与DNA复制、错配修复、淀粉和蔗糖代谢等与细胞分裂和能量物质降解密切相关的代谢通路。育性恢复候选基因分析发现,JLR2中的Glyma.09G176400可能在调控大豆细胞质雄性不育育性恢复过程中起到一定作用。【结论】共鉴定到3856个与发育时期相关的DEGs,2808个与育性相关的DEGs;鉴定出具有恢复基因特征编码PPR蛋白的DEGs15个;挖掘了1个育性恢复相关基因Glyma.09G176400。

大豆花色基因研究进展

花色是大豆最基本和重要的生物学指标之一,也是遗传育种中使用率较高的表型性状,其对保持大豆的遗传多样性具有重要的生物学意义。目前,在大豆中已发现W1、W2、W3、W4、Wm和Wp等多个调控花色的基因位点,但相关调控机制的研究还不够完善。本文对大豆花色基因研究现状进行了综述,并探讨了其应用前景,以期为大豆花色基因分子机理的深入解析及品种遗传改良提供参考。

不同异交率大豆细胞质雄性不育系的转录组分析

不育系异交结实率在杂交制种中起着重要作用。本研究以异交率差异显著的两个大豆细胞质雄性不育系材料为研究对象,在盛花期对其成熟花苞进行转录组测序。经比较分析,筛选出1925条差异基因,其中1361条差异基因注释到GO分类的生物过程、细胞组分和分子功能3大类30个分支中,主要涉及生物过程、催化活性、氧化还原酶活性、氧化还原过程和碳水化合物代谢过程。864条差异基因注释到KEGG分类的114个代谢通路中,主要包括代谢途径通路、次生代谢物的生物合成通路以及植物激素信号转导通路,其中包括13个次生代谢通路,主要为苯丙烷类生物合成以及类黄酮生物合成。通过对差异显著、富集基因数目较多的类黄酮生物合成途径进行分析,进一步挖掘类黄酮生物合成途径中差异表达基因,筛选到影响花色的基因FLS1,推测花色会影响昆虫对花粉的传播,从而影响异交率。本研究期望有助于解析影响大豆异交率的生物合成通路及明确异交率分子机制。

大豆RN型细胞质雄性不育系雌性育性对异交率的影响

【目的】研究RN型大豆细胞质雄性不育系、保持系雌性育性差异,明确RN型大豆细胞质雄性不育系是否存在雌性育性降低的现象,探讨不育系雌性育性与异交率的相关性。【方法】首先在200余份RN型细胞质雄性不育系中,依据异交结实率高低,选择有代表性的不育系及保持系6对;然后通过网室内投放蜜蜂传粉对不育系进行异交率鉴定,确定不育系的异交率高低水平;再对6份不育系利用同一父本恢复系进行不去雄人工杂交试验,明确不同异交结实率不育系在接受外来花粉受精结实方面是否存在差异;最后利用同一恢复系作共同父本,通过去雄、不去雄人工平行杂交方法,研究不育系及对应保持系间杂交成活率差异,对6份不育系及6份对应保持系雌性育性进行分析,同时分析不育系异交率与雌性育性的相关性。【结果】网室异交率鉴定表明,供试6份不育系异交率存在显著差异,最高达49.46%,最低仅15.94%。6份不育系在人工授粉杂交成活率上也存在显著差异,高异交率不育系(JLCMS101A和JLCMS82A)杂交成活率显著高于中、低异交率不育系,中异交率不育系(JLCMS9A和JLCMS47A)杂交成活率显著高于低异交率不育系(JLCMS89A和JLCMS31A)。人工去雄平行杂交成活率,高、中异交率不育系显著高于低异交率不育系;高、中、低异交率保持系间杂交成活率无显著差异;杂交成活率在高、中异交率不育系与对应保持系间无显著差异,而低异交率不育系的杂交成活率显著低于其对应保持系的杂交成活率。人工不去雄平行杂交成活率,高异交率不育系杂交成活率显著高于中、低异交率不育系杂交成活率;高、中、低异交率保持系间杂交成活率无显著差异;高、中异交率不育系的杂交成活率与对应保持系的杂交成活率无显著差异,而低异交率不育系的杂交成活率则显著低于其对应保持系的杂交成活率。【结论】在大豆RN型细胞质雄性不育系中,高异交率不育系雌性育性正常,低异交率不育系中存在因雌性育性差而影响正常结实的情况,雌性育性差是造成其异交结实性低的原因之一,不同异交率不育系对应保持系雌性育性均正常;不育系网室异交率与不育系去雄杂交成活率呈极显著正相关,不育系网室异交率与不育系不去雄杂交成活率也呈极显著正相关。去雄和不去雄平行杂交结果均可用于鉴定不育系的雌性育性。

父母本不同行距配置对昆虫授粉效率的影响

为探讨昆虫为杂交大豆授粉的行为,提高授粉效率,以大豆细胞质雄性不育系JLCMS34A和保持系JLCMS34B为材料,研究父母本3种行距配置(T1、T2、T3)对昆虫授粉行为及产量构成的影响。结果表明:行距配置T2条件下昆虫授粉效率最高,母本单株粒数最多,为45.98个(2011年),与T1、T3差异达到显著水平,T3配置授粉效率最差,单株粒数最少,为32.06个(2012年),与T1、T2差异达到极显著水平。在吉林省洮南地区适当缩小父母本行距,增加母本间行距可有效促进昆虫授粉效率,提高结实率。

大豆异交率性状研究概述

异交率是植物不同个体间发生杂交的概率。大豆是一种典型的自花授粉作物,天然异交率低。在杂交大豆育种实践中,要实现制种产量高、成本低的目标,最关键的技术要求是异交性能优良。从异交率研究进展、影响异交率的因素、研究异交率的方法三个方面进行综述,并对其研究进行展望。

浅析常规水稻育种的途径与技术

要培育出既丰产又优质的水稻品种,适应社会不同层次、不同用途的需求,就需要我们正确运用水稻育种技术,为粮食的增产增收做好服务。文章结合现状,浅析常规水稻育种的途径和技术。

粳稻细胞质雄性不育系育性稳定性研究概述

粳稻细胞质雄性不育系的育性稳定性是其杂种优势利用中不可忽视的问题之一。较为详细地对影响粳稻细胞质雄性不育系育性稳定性的因素,育性变化的敏感阶段,育性稳定性研究及鉴定方法,不育系育性不稳定解决途径4个方面进行了综述。

双高杂交大豆新品种吉育633

吉育633为黑龙江省农业科学院佳木斯分院与吉林省农业科学院联合以不育系JLCMS204A为母本、恢复系JLR230为父本育成的杂交大豆新品种,2020年通过黑龙江省农作物品种审定委员会审定。该品种具有如下优点:一是蛋脂双高,蛋白质含量42.78%,脂肪含量20.44%,蛋脂总和63.22%;二是高产稳产,区域试验在所有试验点均表现为增产,平均产量达到3167.4kg/hm^(2),较对照品种合丰50平均增产12.9%;三是适应性广,较适宜黑龙江省第二积温带种植,该区大豆适宜种植面积大,推广应用前景广阔。

杂交大豆配合力及杂种优势分析

为了提高杂交大豆育种效率,进一步提高杂交大豆产量,以5份大豆细胞质雄性不育系为母本,12份恢复系为父本,采用NCⅡ设计方法组配60个杂交组合,对产量、单株荚数、单株粒数和每荚粒数分别进行杂种优势、配合力效应、及其与F1性状的相关性分析。结果表明,F1产量性状中亲优势组合占全部组合的55%,超高亲优势组合占30%,中亲和超高亲优势均≥20%的占15%。单株荚数、单株粒数、每荚粒数等产量相关性状的中亲优势组合分别占55%、56. 67%和23. 33%,超高亲优势率均为负值。17份亲本材料的一般配合力(general combining ability,GCA)变化范围为-27. 94%～56. 62%,其中6份材料表现为正效应;30个杂交组合的特殊配合力(special combining ability,SCA)为正值,占总体的50%。此外,SCA与F1籽粒产量和单株荚数的杂种优势及其性状值均相关;GCA与产量性状值和单株粒数的中亲优势呈极显著相关,与单株荚数的中亲优势、单株粒数、每荚粒数的超高亲优势及性状值呈显著相关;各性状SCA与GCA之间不相关。单株荚数和单株粒数对产量的贡献较大。产量杂种优势强的组合双亲具有高的一般配合力,而且兼具有较高的特殊配合力。

高蛋白杂交大豆吉育645的选育及栽培技术要点

吉育645是黑龙江省农业科学院佳木斯分院和吉林省农业科学院以不育系JLCMS234A为母本,恢复系JLR9为父本,采用三系法经多年鉴定选育而成的高产、优质、抗病杂交大豆新品种。亚有限结荚习性,株高94 cm左右,百粒重20~22 g,生育日数120 d左右,适宜在黑龙江省第二积温带≥10℃活动积温2550℃区域种植。2018―2019年参加黑龙江省品种区域试验,两年12点平均产量3026.8 kg/hm^(2),较对照品种绥农26增产15.40%。2019年参加黑龙江省7点品种生产试验,平均产量2818.6 kg/hm^(2),较对照品种绥农26增产11.60%。该品种产量性状突出,平均蛋白质含量达44.77%,属于高蛋白含量大豆品种,2021年经黑龙江省农作物品种审定委员会审定推广,审定编号为黑审豆20210013。

RN型大豆细胞质雄性不育系统研究及应用进展概述

杂种优势的利用能大幅度提高作物的单产.由于缺少适合杂交种生产的不育系,大豆是少数几个没有大规模利用杂种优势的作物之一.RN型细胞质雄性不育系统的创制,标志着我国在大豆杂种优势利用领域处于国际领先地位.本文综述了该不育系统的创制过程,雄性不育、恢复基因的研究现状,以及在生产上的应用状况,旨在为深入研究大豆细胞质雄性不育发生机制和加快大豆杂种优势利用产业化进程提供参考.

杂交大豆吉育611选育及栽培要点

吉育611是利用"三系"法选育的大豆杂交种,不育系为JLCMS147A,恢复系为JLR113。吉育611的主要特点是高产、稳产、适应性广、品质优。预备试验平均产量3 108.1公斤/公顷,较对照增产18.2%;2年区域试验平均产量3 765.9公斤/公顷,较对照增产10.7%。生产试验平均产量3 716.2公斤/公顷,较对照增产15.0%。通过人工接种鉴定,抗大豆花叶病毒1号株系、3号株系和混合株系;高抗大豆灰斑病。吉育611籽粒脂肪含量21.47%,蛋白质含量38.67%,蛋脂合计60.14%。该品种适宜吉林省和黑龙江省中早熟区种植。

杂交大豆吉育610选育及栽培要点

吉育610是是利用"三系"法选育的大豆杂交种,不育系为JLCMS128A,,恢复系为JLR98。吉育610的主要特点是高产、稳产、适应性广。预备试验平均产量2 831.6公斤/公顷,比对照增产14.5%;两年区试平均产量2 596.6公斤/公顷,比对照增产18.7%。生产试验平均产量2 538.4公斤/公顷,比对照增产9.7%。通过人工接种鉴定,中抗大豆花叶病毒1号株系、3号株系和混合株系;高抗大豆灰斑病。吉育610籽粒脂肪含量21.15%,,蛋白质含量37.32%,,蛋脂合计58.47%。该品种适于吉林省早熟区种植。

一种改良的大豆线粒体DNA提取方法

以大豆(Glycine max (L.) Merrill)黄化苗为材料,通过优化提取线粒体DNA(mtDNA)时差速离心过程中的离心力和离心时间,以及纯化过程中设置不同的蔗糖密度梯度和裂解液浓度,结合高盐法去除蛋白质,改良大豆mtDNA的提取方法。结果表明,该方法提取的mtDNA浓度和纯度较高,无叶绿体和核基因组DNA的污染,可用于后续大豆线粒体基因组的相关研究。

高产大豆新品种吉育481选育报告

吉育481具有高产、稳产、适应性广、增产潜力大的特点。2年区域试验平均产量3 314.1公斤/公顷,较对照增产66.1%。生产试验平均产量3 709.2公斤/公顷,较对照增产14%。吉育481籽粒脂肪含量21.28%,蛋白质含量38.54%,蛋脂合计59.82%,适于吉林省中熟区种植。

DNA甲基化在植物雄性不育中的研究进展

植物雄性不育作为杂种优势利用的主要手段,其不育的分子生物学机理成为研究热点。除不育基因挖掘之外,作为主要的表观遗传修饰方式的DNA甲基化也逐渐成为研究植物雄性不育的重要方法。本文从介绍植物甲基化的模式及研究方法开始,重点阐述了近年来在植物尤其是水稻、小麦和玉米中由花粉不育引起的雄性不育材料的甲基化差异和相关元件的调控,并对未来的相关研究工作予以展望。希望本综述为人们进一步研究DNA甲基化在植物雄性不育中的作用提供借鉴。

大豆RN型细胞质雄性不育系及保持系cDNA-AFLP分析

本研究利用cDNA-AFLP技术对大豆RN型细胞质雄性不育系及其同核异质保持系进行多态性分析。提取不育系和保持系的总RNA,反转录成cDNA。以cDNA为模板,通过PCR对64对AFLP引物进行扩增筛选,对不育系或保持系中特有的差异带进行回收测序,通过NCBI-Blast同源比对分析得到12条同源序列,其中8条序列为已知功能的基因,4条为未知功能基因。其中与线粒体基因同源的序列A4,编码ATP合成酶γ亚基蛋白基因同源的序列A1,编码减数分裂不联会突变蛋白同源的序列B1可能与不育有关。这些片段的发现为不育机制的深入研究提供帮助,同时可作为不育系及保持系快速鉴定的依据,对缩短育种年限,加快育种进程具有重要意义。