大豆转录因子NAC1耐低磷胁迫的功能研究

【目的】磷含量偏低是影响酸性土壤作物产量的重要因素。大豆(Glycine max)是重要的粮食和油料作物,也为喜磷作物,缺磷则影响其产量与品质。NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子家族参与多种植物对生物胁迫和非生物胁迫响应的调控,是否参与大豆低磷胁迫响应尚未深入研究。以耐低磷野生大豆BW69为材料,克隆获得耐低磷基因GsNAC1并对其表达特性及功能进行分析,为深入解析GsNAC1调控大豆低磷胁迫及其机制奠定基础。【方法】从野生大豆BW69克隆GsNAC1的全长序列,并通过生物信息学分析探究其编码氨基酸序列的特征。随后,利用实时荧光定量PCR技术(qRT-PCR)对其组织表达模式进行分析,并通过激光共聚焦显微镜观察其编码蛋白的亚细胞定位。此外,通过大豆遗传转化试验,获得转基因株系并进行表型分析。最后,通过转录组联合分析来鉴定转基因植株中与低磷胁迫相关的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)。【结果】成功克隆获得GsNAC1,编码区全长876 bp,通过构建系统发育树发现GsNAC1与AtATAF1的序列相似性为62.46%,与Williams 82参考基因组的GmNAC1序列没有差异;进一步的亚细胞定位结果显示,GsNAC1定位于细胞核;基于qRT-PCR技术,发现GsNAC1在大豆的根、茎、叶、顶端、花和豆荚均有表达,在根部的相对表达量最高,且受到低pH和低磷诱导表达显著上调。通过水培法和土培法进行表型试验,在低磷处理下,与野生型(WT)相比,转基因株系鲜重根冠比、总根长、根表面积、根体积和磷含量均显著高于WT。结合转录组测序数据进行分析,发现GsNAC1可能通过促进GmALMT6、GmALMT27、GmPAP27和GmWRKY21等基因表达增强其对低磷胁迫的耐受性。【结论】GsNAC1受低pH和低磷诱导表达上调,过量表达GsNAC1可以显著增强大豆对低磷胁迫的耐受性,在低磷胁迫反应中起促进作用。GsNAC1可能通过调控下游基因表达增强大豆对酸性低磷胁迫的耐受性。

大豆C_(2)H_(2)型锌指蛋白转录因子家族全基因组鉴定及表达分析

为进一步寻找与大豆产量相关的潜在候选基因,利用生物信息学与转录组学技术,通过拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)C_(2)H_(2)型锌指蛋白(C_(2)H_(2)zinc finger protein)序列BLAST映射,将从大豆(Glycine max)的基因组数据库中筛选出的44个C_(2)H_(2)锌指蛋白家族成员分成11个亚家族,并对其进行系统进化、保守结构域、顺式作用元件、测序数据和转录组数据等相关分析。结果表明:C_(2)H_(2)锌指蛋白家族成员分布于17条大豆染色体中,且每个亚家族的基因结构域较为相近,呈高度保守性。成员启动子部分含有抗逆境胁迫以及激素相关的调控元件。RNA-seq结果显示,有8个基因在不同植物组织内表达差异显著。荧光定量PCR分析表明,3个基因的分析结果为SUPERMAN的转录调节因子,GmC1-1iZFP42为Ln位点的相应基因,参与大豆叶形和籽粒的调控,GmC1-1iZFP12、GmC1-1iZFP30为SUPERMAN基因的转录调节因子,GmC1-1iZFP21可能参与大豆籽粒形成和发育的过程,为调控相关过程的候选基因。本研究为进一步寻找和挖掘大豆高产基因提供方向,也为C_(2)H_(2)型锌指蛋白和生物信息学在植物中的利用提供参考和启示。

高校拔尖创新人才培养模式的实践与思考——以华南农业大学“农学丁颖创新班”为例

“丁颖创新班”是华南农业大学拔尖创新人才培养模式,在招生与分流、通识教育、专业必修和选修、实践教学和创新能力培养等教育环节进行有益的探索和实践。以“农学丁颖创新班”为例,对拔尖创新人才的培养模式、办学成效、问题与不足、改进策略与建议等进行系统梳理和分析,为农业高校新农科建设时期创新人才培养提供思路和借鉴。

大豆GmGST7基因耐酸铝功能研究

【目的】耐酸铝基因GsMYB7过表达转化大豆品种‘华春6号’后,从转基因株系的表达谱中获得目标基因GmGST7,该基因受酸铝胁迫诱导上调,且位于GsMYB7基因下游,进一步分析其耐酸铝功能,以期提高大豆酸铝耐受能力。【方法】采用生物信息学方法分析GmGST7基因的碱基序列、蛋白结构域和构建系统进化树。通过烟草叶片瞬时转化法完成亚细胞定位。通过RT-qPCR分析该基因组织表达特异性。设计0、25、50、75和100μmol/L 5个AlCl_(3)浓度梯度,研究GmGST7对酸铝胁迫的响应。在50μmol/L AlCl3处理下,设计0、4、8、12、16、24、36、48和72 h共9个时间梯度,对GmGST7的表达模式进行分析。过表达GmGST7基因遗传转化拟南芥,鉴定阳性植株,并对转基因株系进行耐酸铝表型验证、氧化水平测定、耐酸铝标志基因及下游基因的表达分析。【结果】GmGST7基因位于大豆第7号染色体,序列全长为1128 bp。该基因含有2个外显子和1个内含子,2个外显子分别编码GST高度保守的N端和不保守的C端;GmGST7基因编码226个氨基酸,编码的蛋白为大豆GST蛋白的tau类家族成员,定位于细胞质和细胞核中;GmGST7基因在大豆根、茎、叶、花和幼荚中均有表达,且在根中的表达量最高;GmGST7基因在50μmol/L AlCl3处理24 h时表达最高;AlCl3处理后,野生型拟南芥相对根伸长显著低于转基因株系的,野生型拟南芥氧化水平高于转基因株系的,耐酸铝标志基因和下游基因的表达量在转基因株系中较高。【结论】GmGST7基因属于大豆GST tau类家族成员,在细胞核和细胞质中行使功能,呈组成型表达模式,且在大豆根中表达最高,对酸铝胁迫响应显著;GmGST7过表达通过激活酸铝胁迫标志基因及其下游基因的表达提高拟南芥的酸铝耐受能力。

广东省大豆农家种芽期耐盐性鉴定

【目的】鉴定广东省大豆农家种芽期耐盐性,发掘广东省大豆农家种中潜在的优异性状,筛选出耐盐性较强的种质资源,为耐盐品种的改良和培育提供优质亲本材料。【方法】以102份广东农家大豆种质资源为试验材料,用150 mmol/L NaCl进行盐胁迫处理,以蒸馏水为对照,处理后测定发芽势、发芽率、盐害指数、胚轴长、胚根长、鲜重和干重,根据盐害指数进行耐盐性初步分级,计算其余指标相对值并进行相关分析,采用主成分分析法和隶属函数法计算综合评价值D,并进行耐盐性排序,使用聚类分析法筛选耐盐性较强的种质资源。【结果】耐盐性初步分级结果显示,102份种质资源中,高耐种质资源占比最多,较耐种质资源次之,中耐和较敏感种质资源占比相同,无敏感种质资源。与对照相比,盐胁迫下大豆芽期指标均降低,其受抑制程度排序为胚根长>胚轴长>鲜重>干重>发芽势>发芽率,芽期胚根长受抑制作用较大,发芽率受抑制作用较小;相关分析结果显示,多数指标间均存在一定程度的相关性;通过主成分分析得到2个主成分,累积贡献率达88.17%,其中第一主成分(PC1)中特征向量绝对值最大的指标为相对发芽势,第二主成分(PC2)中特征向量绝对值最大的指标为相对发芽率和盐害指数;采用获得的2个主成分作为综合指标,根据D值进行耐盐性排序,排名前5的种质资源编号分别为374、310、358、357和309;通过聚类分析筛选出耐盐性较强的种质资源,编号分别为310、358、374和331。【结论】筛选出4份耐盐性较强的农家大豆种质资源,可作为亲本材料用于耐盐种质创制,或者作为抗盐渍种质资源用于盐渍化土地的开发利用。相对发芽势和相对发芽率指标可用于大豆耐盐性评价与耐盐种质资源筛选。

GmNMH7基因在大豆成花诱导、花发育和开花逆转过程中的表达

大豆 [Glycinemax (L )Merrill]是典型的短日照植物 ,光周期反应敏感品种在一定的短日 -长日条件下可发生开花逆转。本实验室以大豆品种自贡冬豆为材料 ,将SD (短日 )、LD (长日 )和SD13d -LD相结合 ,建立了大豆光周期反应机制研究的新的实验系统。本研究通过筛选自贡冬豆成熟花的cDNA文库得到MADS box基因家族的一个成员GmNMH7,采用RNA原位杂交技术分析了不同光周期条件下GmNMH7基因在大豆顶端分生组织分化过程中的表达 ,并观察了GmNMH7基因在幼叶、幼茎、根瘤等器官中的表达情况。主要结果总结如下 :在短日照 (SD)条件下 ,自贡冬豆植株可在较短时间内完成开花诱导、正常开花和结实。GmN MH7基因在可观察到的花芽分化出现之前即开始在大豆顶端分生组织中表达 ,其表达时间贯穿成花诱导、花芽分化、花器官发育及种子形成的全过程。在长日照 (LD)条件下 ,植株持续进行营养生长 ,没有任何形式的花器官出现 ,GmNMH7基因在顶端分生组织中一直不表达。在短日照 13天 -长日照 (SD13d -LD)条件下 ,6 0 %以上的植株出现花序逆转和花逆转 ,另一部分植株顶端出现短花序 ,开花期比持续短日处理的植株晚。在出现开花逆转的植株中 ,GmNMH7基因的表达可随长日处理日数的增加和营养器官的出现而减弱。

基于创新能力培养的硕士研究生课程体系建设与实践——以华南农业大学为例

以华南农业大学硕士研究生课程体系的建设与实践为例,针对以往硕士生课程体系存在的突出问题,依据新时期我国硕士研究生培养目标的要求,以一级学科为基础重构课程体系。通过3年的实践教学,新的课程体系能够促使学生做到系统学习、学术探究与实践应用深度结合,夯实了学生的专业基础并兼顾个性发展。以此为基础,进一步对优化课程体系建设提出策略与建议,以促进硕士生创新能力的培养。

研究生遗传学专业英语教学的探索与体会

就研究生遗传学专业英语的教学进行讨论,指出做好研究生遗传学专业英语教学要合理安排教材,改革教学内容;并对遗传学专业英语教学法和遗传学专业英语教学存在问题进行分析。

转基因大豆及其安全性评价研究进展

转基因大豆是商业化规模最大的转基因作物,创造了巨大的经济效益。我国是转基因大豆进口量和压榨量最大的国家,民众对转基因技术的风险性及其产品的安全性存在质疑。对控制大豆重要性状的基因挖掘、功能研究及其商业化开发、转基因大豆的食用安全性和生态安全性等研究进展及存在的主要问题等进行分析,并从转基因大豆的法律法规建设、田间试验和生态安全评价、食用安全评价和科普宣传等方面提出政策建议。

大豆品种自贡冬豆花芽分化及开花逆转过程的形态解剖学研究(英文)

研究了光周期反应敏感的晚熟大豆[Glycine max(L.)Merr.]品种自贡冬豆在正常花芽分化和开花逆转过程中的解剖学特征。光周期处理包括连续短日照(SD,12 h)、连续长日照(LD,16 h)和13 d短日后转入长日(SD13d-LD)3种。结果表明,自贡冬豆在连续短日条件下可正常开花结实;经13 d短日照处理后移至长日照下,约50%的植株发生开花逆转,另外50%的植株形成短的顶端花序;在连续长日照下保持营养生长。短日照不仅促进大豆的生殖发育,而且加快出叶速度。短日处理3 d基部叶腋开始分化花芽;13 d顶端分生组织开始分化花序,19 d顶端花序分化结束,29 d植株开花。SD13-LD处理,在移至长日照的最初14 d内,顶端分生组织继续分化花原基,但分化速度比连续短日处理慢,分化出的花芽数目少。长日处理20 d(出苗后33 d)左右,约50%植株的顶端分生组织逆转到营养器官的分化。在连续长日条件下,顶端分生组织一直分化叶片。还讨论了叶片和花器官的同源性问题。

华南地区夏播大豆品种镉耐性及籽粒镉积累的差异

通过污染土壤盆栽对11个华南地区主栽的夏大豆品种在夏播条件下镉(Cd)耐性和籽粒Cd积累的差异进行了比较。结果表明:在Cd处理条件下11个大豆品种的生物量和籽粒干重均比对照有不同程度下降,且品种间差异显著,综合考虑相对生物量和籽粒干重指标,桂夏豆2号、巴西3号是耐性品种,华夏3号、桂M32、巴西15、桂早1号和埂青82是中等耐性品种,而巴西10号、福豆234、华夏4号和中黄24是敏感品种。同时发现在Cd处理条件下品种间籽粒Cd浓度存在显著性差异,其中华夏3号、桂M32籽粒浓度较低,而中黄24籽粒Cd浓度最高。相关分析发现,籽粒Cd浓度与籽粒、地上部(籽粒除外)和根的相对干重的相关性不显著,而与地上部(籽粒除外)Cd浓度显著正相关,表明籽粒Cd积累与Cd耐性是由各自独立的遗传机制控制。

华南地区11个春播大豆品种抗镉性的差异

【目的】土壤重金属污染越来越严重,迫切要求农作物品种具有抗污染和低积累的特性.本研究对华南地区主栽春播大豆品种的重金属抗性做评价,为生产上品种选择提供依据.【方法】采用盆栽试验比较研究了华南地区11个春大豆品种镉(Cd)抗性的差异.【结果和结论】以根、茎叶和籽粒的相对干质量为指标进行聚类,桂春8号、华春1号属于Cd耐性品种,泉豆7号、福豆234、华春2号和本地2号属于Cd敏感性品种.华南地区春大豆的Cd抗性存在显著差异,其中抗性品种可在重金属污染地区种植.

江西野生大豆遗传多样性分析

利用48对SSR引物分析了192份采集于江西49个县(区)的野生大豆遗传多样性。结果表明,共扩增出等位基因343个,平均每对引物扩增出7.2个等位基因,平均基因遗传多样性指数0.7369,平均多态性信息含量(PIC)0.7060,表明江西野生大豆具有较为丰富的遗传多样性。不同纬度和不同海拔的野生大豆其遗传多样性不同,高纬度及低海拔地区野生大豆遗传多样性要高。192份野生大豆可聚类成3大类,聚类结果与地理来源较为一致。

广东5个野生大豆居群的遗传多样性分析

采用SSR分子标记对来自广东省5个县野生大豆居群的遗传多样性进行了分析,为广东野生大豆资源保护和利用提供依据。结果显示：（1）5个野生大豆居群在60个SSR位点共检测出263个等位变异,同一位点上等位基因数目最多为10个,最少为2个,平均为4.38个;不同群体中特有等位基因数不同,其中连州（LZ）和南雄（NX）野生大豆的特有等位基因数目较多,分别为19个和16个;Shannon指数（I）变化范围为0.162~2.174,期望杂合度（He）的变化范围为0.073~0.899。（2）广东连州（LZ）野生大豆居群的遗传多样性最高,而仁化（RH）野生大豆的遗传多样性最低,二者的Shannon指数（I）分别为0.811、0.113;群体分子方差（AMOVA）分析结果揭示,居群间变异占51%,群体内变异占49%,且仁化居群与其他居群间基因流较小。（3）依据遗传距离可将连州（LZ）和连南（LN）聚类为一类,乳源（RY）和南雄（NX）为一类,仁化（RH）单独为一类。研究表明,广东不同野生大豆居群间遗传多样性差异较大,而且居群内基因类型多,其中连州（LZ）和乳源（RY）野生大豆居群的遗传多样性较高,证明广东野生大豆群体保存了丰富的基因资源。

南方三省(区)抗大豆疫霉根腐病野生大豆资源的筛选

采用下胚轴伤口接种法,用大豆疫霉菌株Pm14对南方部分地区野生大豆资源进行了筛选,并进一步探讨了野生大豆的抗病资源分布和抗病能力。结果表明:江西、湖南和广西的273份野生大豆资源中3.30%表现为抗病,16.48%表现为中间反应类型。南方地区野生大豆存在大豆疫霉根腐病的抗性资源,其中广西的野生大豆抗性稍强。

湖南新田大冠岭野生大豆居群遗传结构与空间分布关系

【目的】揭示野生大豆Glycine soja Sieb．et Zucc．在特定微环境中演化和分化的信息，为自然居群的取样提供理论依据．【方法】采用41对SSR引物对湖南新田大冠岭地区及其周围的16个居群612份野生大豆材料的遗传多样性和群体结构进行了分析，并分析了居群多样性与空间分布间的关系．【结果和结论】41个SSR位点在612份野生大豆材料中共检测出414个等位变异，每个位点的等位变异范围为4～19个，平均为10.1个．每个位点Shannon指数（I）变异范围为0.283～2.542，平均为1.751．通过比较不同居群遗传多样性指数，发现大冠岭区域向西岭至桑梓一带野生大豆遗传多样性丰富，拥有较多的等位变异，与其周围居群间有较高的基因流．用基于混合模型的Structure2.3软件分析群体结构，可将野生大豆居群分为19个组群，大冠岭区域向西岭至桑梓一带野生大豆居群互混成不同组，而远离大冠岭的野生大豆居群则大都独立．空间自相关分析显示，1400 m以内遗传距离与地理距离呈正相关；向西岭至桑梓一带是大冠岭区域野生大豆居群的一个多样性中心，周围野生大豆自然居群呈现出明显的空间分布特点，遗传多样性与地理距离、海拔呈正相关，大冠岭野生大豆传播方式为由高海拔地区向低海拔辐射传播．因此认为该地区野生大豆遗传结构模式应属于距离隔离模式和陆岛模式．

巴西大豆资源及其在华南地区衍生品种的磷效率评价

南方酸性红壤中有效磷含量低是限制大豆生产的不利因素之一,选育磷高效品种是最有效的途径。采用高、低磷土壤盆栽试验,利用冠干重、根干重、冠磷含量、根磷含量、植株磷吸收量、根长、根表面积、根体积、磷利用效率和磷吸收效率等10个性状对5个巴西大豆和11个由其与桂早1号育成品种的磷效率进行了评价,进一步利用主成分和隶属函数对19个大豆品种的磷效率做综合分析。结果发现,除巴西13号和巴西9号外,其他巴西大豆资源磷效率性状均优于桂早1号。由巴西大豆与桂早1号衍生育成的品种华夏5号、桂夏豆2号也优于其双亲,表现正向超亲遗传;衍生育成的品种华夏1号和华夏3号介于其双亲间;其余衍生育成的品种低于双亲,表现负向超亲遗传。结果表明大部分巴西大豆资源在磷效率性状方面存在明显优势,可在改良华南地区大豆品种的磷效率方面发挥作用。

基于现代种业的“种子生物学”课程改革和实践——以华南农业大学为例

以华南农业大学为例,在大力建设种子科学与工程新专业的背景下,近年对"种子生物学"课程从教材体系、教学内容、教学理念、教学方法、实践教学、课程考核等进行了多维度的改革,广泛的教学实践表明,改革取得了显著的成效,为培养适应现代种业需求的创新复合型人才奠定了基础。

华南大豆种质对疫霉根腐病的抗性分析

【目的】大豆疫霉根腐病是由大豆疫霉菌引起的严重影响大豆生产的世界性病害之一,选用抗病品种是控制该病最经济有效的措施。筛选抗大豆疫霉菌PGD1的优异抗源和多抗疫霉根腐病种质资源,推导大豆种质抗疫霉根腐病基因,为热带、亚热带地区大豆抗病育种提供有效抗源。【方法】采用下胚轴创伤接种法,利用在广东发现并分离的大豆疫霉菌PGD1菌株,接种鉴定主要来自广东、广西、福建、海南、湖南、江西和四川等华南省份631份大豆种质资源的抗病性,筛选抗大豆疫霉菌PGD1种质资源;再用其他6个不同毒力的大豆疫霉菌株接种鉴定抗大豆疫霉菌PGD1的种质,筛选多抗资源,通过基因推导方法分析抗病种质的抗病基因类型。【结果】631份大豆种质中有101份种质抗大豆疫霉菌PGD1,占鉴定种质的16.0%;73份为中间反应类型,占11.6%;457份表现感病,占72.4%。其中83份抗大豆疫霉菌PGD1的种质对其他6个不同毒力菌株Pm14、Pm28、PNJ1、PNJ3、PNJ4、P6497的侵染率分别为28.9%、34.9%、9.6%、66.3%、57.8%和10.8%。4份种质同时抗7个不同毒力的大豆疫霉菌株,分别为ZDD21538、ZDD21604、ZDD14286和明夏豆1号,占鉴定种质的4.8%。毒力频率为0的种质有15份,占鉴定种质的18.1%。83份大豆种质对7个不同毒力的大豆疫霉菌株共产生20种反应型,1种反应型与单个抗病基因的鉴别寄主Williams79反应型一致,可能含有抗病基因Rps1c;45份种质产生的9种反应型符合一些2个或2个以上已知抗病基因组合的反应型,这些种质可能含有已知抗病基因组合;38份种质共产生11种反应型既不同于任何含有单个已知抗病基因品种的反应型也不同于2个或2个以上已知抗病基因组合的反应型,它们可能含有新的抗病基因或基因组合。【结论】华南地区大豆种质中蕴藏着丰富的抗大豆疫霉菌PGD1和多抗大豆疫霉菌抗源,这些抗病种质可作为热带、亚热带地区大豆抗病育种的重要亲本和抗病基因定位的重要研究材料。

华南地区大豆育种材料抗疫霉根腐病鉴定

采用下胚轴伤口接种法,用大豆疫霉菌菌株Pm14对419份华南地区大豆育成品种及育种材料进行抗病性鉴定。结果鉴定出抗病资源60份,占鉴定资源总数的14.32%;中间反应类型有58份,占13.84%;感病材料301份,占71.84%。对资源的来源组成进行分析,统计结果表明,抗病性材料所占比例引自非洲的材料最高,国内次之,巴西最低。