大豆ERF耐盐基因的鉴定和驯化分析

土地盐渍化对大豆的产量和品质产生了极大的负面影响,培育耐盐大豆品种是改善和提高盐胁迫下大豆产量和品质的有效途径之一。ERF转录因子对植物响应逆境胁迫十分重要,但在大豆中相关研究报道较少。基于已报道的盐胁迫处理下的RNA-seq数据、549份大豆重测序数据及耐盐指数数据,以及Soybean Expression Atlas数据库中大豆组织表达数据,在大豆中鉴定能够响应盐胁迫的ERF基因。同时,在549份大豆重测序数据中鉴定响应盐胁迫ERF基因的优异等位变异,并分析其驯化与人工选择规律。其中,鉴定出ERF158H1,ERF166H2,ERF170H1单倍型是优异的自然等位变异,能够显著促进大豆对盐的耐性。对优异等位变异的核苷酸多态性分析表明,ERF170H1在大豆驯化的过程中受到了微弱的人工选择,而ERF158H1和ERF166H2在驯化的过程中发生了逐渐减少或丢失的现象。因此,本研究鉴定了大豆中响应盐胁迫的ERF基因及其优异等位变异,对丰富和完善大豆响应盐胁迫的分子机制具有重要意义,为培育耐盐大豆品种提供了重要的基因资源和育种方案。

大豆响应盐胁迫NAC转录因子的鉴定

盐胁迫是影响大豆生长发育和产量的重要环境因素之一。NAC转录因子家族是植物响应盐胁迫的重要基因家族,但在大豆中其功能尚未被完全解析。为了挖掘控制大豆耐盐的新基因,本研究首先利用全基因组分析和聚类分析,并结合盐胁迫下大豆植株的转录组数据,对大豆受盐胁迫诱导表达的NAC基因进行分析;其次,对在根中受盐胁迫诱导表达的NAC基因进行单倍型、耐盐指数和核酸多态性分析。结果显示:在大豆基因组中共鉴定出182个NAC基因,将其分成7个亚家族;18个NAC基因受盐胁迫诱导显著上调表达,其中有8个在根中表达水平较高,可能参与响应盐胁迫。我们鉴定到NAC23的一个优异单倍型Hap1,能够显著促进大豆对盐胁迫的耐性。同时,发现NAC23的Hap1单倍型在栽培大豆品种中受到了强烈的人工选择。以上研究结果为更加深入地解析NAC家族基因与大豆耐盐性之间的关系提供了新的见解,为培育高效抗逆大豆新品种提供基因资源和新的思路。

日本“贝贝”南瓜冷棚栽培技术

"贝贝"南瓜于1998年在日本育成,近年来被引入中国,深受广大群众青睐。随着人们生活品质的提升,绿色无公害"贝贝"南瓜的供需矛盾日益突出,但"贝贝"南瓜种植受到地域环境影响,导致其种植面积较小。而冷棚栽培有利于防御自然因素,能有效缓解淡季的供应需求,因此,普及和推广"贝贝"南瓜冷棚栽培技术尤为重要。本文主要介绍日本"贝贝"南瓜冷棚栽培技术,以供参考。

大豆BBX32基因生物信息学分析及基因编辑靶点设计

BBX32基因是一种含锌指结构的转录因子,广泛的参与植物生长和发育过程,但在大豆中,BBX32基因的具体生物学功能还尚未被解析。为研究大豆BBX32基因在大豆中的分子机理和生物学功能,本研究通过同源比对分析发现,大豆中含有两个与拟南芥BBX32同源的基因,分别命名为GmBBX32a和GmBBX32b。同时,通过检索RNA-seq数据库,对GmBBX32a和GmBBX32b在大豆中不同组织的表达部位进行分析,结果发现GmBBX32a在花、叶和豆荚中具有较高的表达量,而GmBBX32b在豆荚和花中具有较高的表达量,说明GmBBX32a和GmBBX32b可能参与大豆的开花和籽粒大小形成。此外,利用CRISPR/Cas9技术,构建GmBBX32a和GmBBX32b基因的敲除载体,并转化到大豆毛根中进行靶点检测,最终获得了有编辑效率的基因编辑载体,为接下来获得稳定转基因材料提供有效编辑靶点信息。

利用Ln位点进行分子设计提高大豆单荚粒数

分子设计育种是将分子遗传学与传统育种相结合,并培育成具有优良性状的新品种的重要方法之一,尽管该方法很大程度上能够缩短育种进程,但在实际育种过程中却应用较少。在大豆的育种过程中,提高产量是主要的育种目标之一,其中,每荚粒数是决定大豆单株产量的关键性状之一。在大豆中,每荚粒数与叶片形状呈正相关,由一对等位基因Ln/ln控制,宽叶的大豆品种一般为Ln,窄叶的大豆品种一般为突变型ln,且ln伴随着更多的四粒荚。尽管Ln对于大豆单产的提高,具有潜在的重要作用,但将该位点应用于分子设计育种中,报道较少。本研究通过分析483份来自不同纬度大豆品种的Ln基因型发现,高纬度地区大豆品种一般为ln,而低纬度地区大豆品种一般为Ln。通过调查来自不同纬度的8个大豆品种的叶型和一粒荚至四粒荚个数发现,低纬度大豆品种均为圆叶品种,且几乎没有四粒荚。为将ln应用于低纬度地区大豆育种中,成功开发了Ln的分子标记,并通过连续回交的方法,将ln代换到圆叶型品种Willams 82和华夏3号中,获得了四粒荚较多的大豆新材料。本研究利用大豆分子设计育种的手段,提高了大豆单株产量,为加快大豆高产育种进程提供了重要的理论及实践基础。