大豆(G.max)种子蛋白SBTi位点新类型的发现及甘肃省大豆SBTi位点各等位基因频率的研究

1991年,用PAGE技术检测了甘肃省243份大豆(G.max)品种种子蛋白中SBTi位点的等位基因型。检测结果:Ti^a型品种22份,占品种总数的90.9％,Ti^b21份,占8.6％,未发现Ti^c及ti型。发现一份材料的电泳图谱在与标样上Ti^a、Ti^b、Ti^c对应位置上没有谱带,而在Ti^b位置紧上方,有一条新谱带(Rf=0.79,Ti^b=0.82)。经加胰蛋白酶等措施多次验证,初步认为这很可能是在Ti位点上的一个新的等位基因控制下形成的蛋白谱带。

Circadian Rhythm of Root＇s Apical Meristem Mitosis Cells of Soybean

The circadian rhythms of apical meristem mitosis cells of the two types of soybean were investigated： wild soybeans - Glycine max （L.） Merr. （G. hispida Max.）, G. soja Sieb., and Zucc （G, ussuriensis Reg. and Maack）; and the hybrids of their homozygous forms （F6）. Representatives of the initial kinds and interspecific hybrids for reproduction were grown up in comparable conditions. Seeds of a soybean were grown up at 24℃ in Petri cups in thermostat in darkness during winter. For research of mitotic meristem cages activity the tips of roots were fixed temporal by acetoalcohol （fractional fixing） from 1 p.m. till 12 a.m., further up to 12 p.m. each 60 minutes. Acetokarmin was used for preparing the coloring. For researching of mitotic indexes, there have been analyzed from 6 up to 10 thousand cells at each stage （during each moment of time： 01 hour, 02, 03 06 ... 12, 13 ... 18 hours and further）. Within a day （day ＋ night） in cells of root apical meristem, three mitosis ＂waves＂ in each of the investigated forms with an absolute starting point of rest at 12 p.m., with precisely expressed further periodicity were found out. Each of the investigated forms misses in character of wave processes, on a degree of increase and recession of mitosis waves, on the level of mitotic indexes. Maximal mitotic activity at all the investigated forms is noted at 6 and 12 a.m. and 6 p.m.

中国大豆种质抗SCN基因rhg1位点SSR标记等位变异特点分析

利用与抗大豆胞囊线虫病主效基因rhg1紧密连锁的SSR标记Satt30 9分析 6 34份中国大豆种质 ,以 2 1份美国种质为对照 ,目的是明确我国抗大豆胞囊线虫病种质资源的特点 ,为大豆抗胞囊线虫病种质资源鉴定及抗线育种提供依据。 14 9份免疫或高抗种质和 4 95份感病种质共鉴定出 6个等位变异 ,其中介于 134bp和 14 9bp之间的Satt30 9- 5为新等位变异 ,具有该等位变异的陕西三股条黑豆和山西忻县小黑豆分别免疫和中抗 1号生理小种。对不同等位变异、不同抗性等级和抗不同生理小种种质的分析表明 :92 .13%的感病种质具有 12 5bp、131bp或 14 9bp等位变异 ,抗病种质在各等位变异都有分布 ,但以 12 8bp和 134bp为主 ,在具有这两个等位变异的种质中 ,有 72 .4 6 %表现为抗病 ,且 77.2 7%的免疫种质、87.6 9%的双抗种质和 10 0 %的三抗种质都具有这两个等位变异。16份具有 12 8bp等位变异的种质中有 14份来自山西省 ,另有 2份是黑龙江省和河北省的育成品种 ,推测山西省可能是Satt30 9位点 12 8bp等位变异种质的起源地。本研究结果可为大豆抗胞囊线虫病育种的抗源选择提供一定的参考依据。

中国栽培和野生大豆农艺品质性状与SSR标记的关联分析 I.群体结构及关联标记

关联作图是一种利用连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD)检测自然群体中基因位点及其等位变异的方法。利用60个SSR标记,对全国大豆地方品种群体(393份代表性材料)和野生大豆群体(196份代表性材料)的基因组变异进行扫描,分析两类群体的连锁不平衡位点、群体结构,并采用TASSEL软件的GLM(general linear model)方法对16个农艺、品质性状观测值进行标记与性状的关联分析。结果表明:(1)在公共图谱上不论共线性的或是非共线性的SSR位点组合都有一定程度的LD,说明历史上发生过连锁群间的重组;栽培群体的连锁不平衡成对位点数较野生群体多,但野生群体位点间连锁不平衡程度高,随距离的衰减慢。(2)群体SSR数据遗传结构分析发现,栽培群体和野生群体分别由9和4个亚群体组成,亚群的划分与群体地理生态类型相关联,证实地理生态类型划分有其遗传基础。(3)栽培群体中累计有27个位点与性状相关;野生大豆种质中累计有34个位点与性状相关。部分标记在两类群体中都表现与同一性状关联,检出的位点有一致性,也有互补性;一些标记同时与2个或多个性状相关联,可能是性状相关乃至一因多效的遗传基础;关联位点中累计有24位点(次)与遗传群体连锁分析定位的QTL一致。

三个熟期类型大豆种子萌发进程中耐冷性的比较

本试验通过人工低温处理 ,探讨了萌发进程中三个熟期类型大豆品种间耐冷性生理指标间的差异 ,结果表明 :低温萌发进程中两早熟品种较中晚熟品种的 CAT酶活受抑程度小 ,可溶性蛋白含量增幅大 ,但 MDA含量变化趋势一致。

利用SSR指纹图谱分析大豆花叶病毒(SMV)病抗源的遗传多样性

利用 61个 SSR( simple sequence repeats)引物对筛选出的 1 1 3份高抗大豆花叶病毒 ( SMV)病抗源进行了遗传多样性分析。 1 1 3个抗源产生了 3 87个等位变异 ,平均每个引物可以扩增 6.3 4个等位变异。采用 Nei-Li公式计算相似系数 ,使用 NTSYS-pc2 .1 0 t数据分析软件 ,非加权组平均法进行聚类。分析结果表明抗源间平均相似系数为 0 .2 95 ,说明鉴定的这些抗源遗传差异较大。 1 1 3个抗源被明显地聚为 7类 ,地理来源相同和亲缘关系较近的品种大多聚在一起。相似系数较小、聚在不同类群中的抗源可能携带不同的抗病基因。

中国栽培大豆和野生大豆不同生态类型群体间遗传演化关系的研究

对全国栽培大豆不同地理、季节生态类型和一年生野生大豆不同地理生态类型的大量材料 ,进行形态、等位酶和细胞器 DNA RFL P性状等不受人工选择直接影响的中性性状的分析。结果表明 :( 1)我国栽培大豆不同生态类型群体间地理生态分化明显 ,遗传距离较大 ;同一地理群体内存在季节生态分化 ,遗传距离相对较小 ;南方春豆与东北春豆熟期组相近 ,但其遗传距离大于与南方其他生态型的距离。 ( 2 )中国栽培大豆在地理上和季节上表现由晚熟型向早熟型进化的趋势 ,东北、黄淮栽培大豆各种生态型与本地区野生大豆群体的遗传距离大于与南方野生大豆群体的遗传距离 ,因而南方原始野生大豆可能是各地栽培大豆的共同祖先 ,南方原始栽培类型在向北方扩展过程中不断演化出各种早熟类型。

中国栽培大豆(Glycine max (L.) Merr.)微核心种质的群体结构与遗传多样性

【目的】评价中国栽培大豆微核心种质的群体结构和遗传多样性水平,为拓宽大豆遗传基础、发掘优异基因、改良大豆品种提供理论依据。【方法】利用大豆20个连锁群上的100个SSR位点,对来自全国28个省补充完善的248份栽培大豆微核心种质进行SSR遗传多样性及群体结构分析;采用PowerMarker Version 3.25软件统计等位变异数、平均等位变异数、多态性信息量(PIC值)及亚群特有等位变异数等参数;基于遗传距离建立了栽培大豆微核心种质的无根Neighbor-Joining树;用Structure2.2软件对微核心种质的群体结构进行评价。【结果】100个SSR位点在248份材料中共检测出等位变异1460个,每个位点变异范围为2—33个,平均为14.6个,每个位点PIC值变异范围为0.158—0.932,平均为0.743。基于模型的群体结构分析显示,依据LnP(D)无法判断最佳K值(群组数),但通过计算系数ΔK发现,K=3为微核心种质的最佳群体结构。结合种质的生态类型及品种类型分析发现,地理来源相同的种质具有聚在一起的倾向,但来源相同的种质也有分在不同组的情况。不同生态类型及品种类型间均存在较多的互补等位变异和特有等位变异。【结论】中国栽培大豆微核心种质具有丰富的遗传多样性,可以用来拓宽大豆品种遗传基础;不同生态类型及品种类型间存在较多的互补及特有等位变异,是种质创新及品种改良的物质基础;栽培大豆微核心种质存在明显的群体结构,为微核心种质在育种中的直接或间接利用提供了理论依据。

中国栽培和野生大豆农艺及品质性状与SSR标记的关联分析--Ⅱ．优异等位变异的发掘

在前文研究已检出与农艺品质性状显著关联的SSR位点的基础上,本文进一步对与性状关联位点的等位变异作解析,通过将携带某等位变异的所有材料表型均值与携带无效等位基因(null allele)材料表型均值做比较,估计等位变异的潜在表型效应增量(减量),进一步利用该信息估计位点增效(减效)等位变异的平均效应,鉴别出一批农艺品质性状优异位点、等位变异及携带优异等位变异的载体材料。发现在栽培及野生种质中检出的优异等位变异有同、有异、有互补性。发现关联位点正、负效应等位变异均值间有差异,可根据育种目标性状选择要求,选取适合的位点及相应等位变异。同一标记位点可与多性状关联,其等位变异在不同性状间各有其表型效应的方向和大小;等位变异在相关性状效应上方向、大小的异同解释了性状间正、负相关的遗传原因。关联作图得到的信息可以弥补家系连锁法QTL定位信息的不足,并直接利用等位变异信息进行亲本选拔、组合选配及后代等位条带辅助选择以提高育种成效。

多环境下野生大豆染色体片段代换系群体农艺性状相关QTL/片段的鉴定

【目的】改进染色体片段代换系群体,挖掘野生大豆(Glycine soja Sieb.et Zucc.)中蕴藏的农艺性状优异等位变异,为拓宽栽培大豆(Glycine max(L.)Merr.)的遗传基础提供材料和依据。【方法】通过标记加密和剔除部分单标记型片段的方法,改进以野生大豆N24852为供体,栽培大豆NN1138-2为受体的染色体片段代换系(CSSL)群体Soja CSSLP1;对改进后的群体(Soja CSSLP2)进行3年2点田间试验,通过单标记分析、区间作图、完备复合区间作图和基于混合线性模型的复合区间作图等4种定位方法,结合与轮回亲本有显著差异的染色体片段代换系间相互比对,检测与大豆开花期、株高、主茎节数、单株荚数、百粒重和单株粒重相关的野生片段。【结果】改进后的群体(Soja CSSLP2)由150个CSSL构成,其中,有130个家系与Soja CSSLP1相同;在原遗传图谱上,新增40个SSR标记,相邻标记间平均遗传距离由16.15 c M变为12.91 c M,大于20 c M的区段由32个减少至17个,标记覆盖遗传距离总长度较原图谱(2 063.04 c M)增加103.52 c M;群体NN1138-2背景回复率变幅为79.45%—99.70%,平均为94.62%。利用Soja CSSLP2群体,分别鉴定到与开花期、株高、主茎节数、单株荚数、百粒重和单株粒重相关的4、5、5、7、14和3个工作QTL(working QTL)/片段,其中有15个工作QTL/片段能在多个环境下检测到,属共性工作QTL(joint working QTL);除片段Sct_190—Sat_293上的主茎节数位点外,野生等位变异具有的加性效应方向与双亲表型差异方向一致;单个位点分别能解释5%—64%的表型变异;同时,分别检测到3、2和2个与地点存在互作的株高、主茎节数和单株荚数QTL/片段,其中与凤阳环境的互作均具有增加表型的效应,这可能与凤阳较南京所处纬度高有关;这些位点/片段分布在26个染色体片段上,其中有7个片段与2个及以上性状相关,可能是性状相关的遗传基础;与前人结果比较,有3个开花期、3个株高、2个主茎节数、2个单株荚数、8个百粒重、2个单株粒重位点能在其他遗传背景栽培大豆中检测到,说明在这些位点上野生大豆和栽培大豆间及栽培大豆间均存在遗传差异;另外18个位点(片段)为本研究利用野生大豆的新发现。【结论】大豆开花期、株高和主茎节数的遗传基础较百粒重简单,前者均存在效应较大位点/片段,后者多由小效应位点控制,遗传基础极为复杂;野生大豆中蕴藏着新的等位变异,能拓宽栽培大豆遗传基础。

不同抗性大豆品系感染灰斑病后脂质过氧化作用的变化

以三个抗灰斑病和三个感病品系为试材,分析了不同抗性大豆品系感染灰斑病后叶片中过氧化作用的变化。结果表明:1.大豆感染灰斑病后超氧物歧化酶活性均有所增加,且有感病品系超氧物歧化酶活性高于抗病品系的趋势;2.大豆感染灰斑病后过氧化物酶活性也有所增加,感病后感病品系的过氧化物酶活性明显高于抗病品系的;3.大豆感染灰斑病后所有品系的抗坏血酸含量均降低,感病品系的抗坏血酸含量高于抗病品系的;4.大豆感染灰斑病后,感病品系的叶绿素含量高于抗病品系的。

大豆灰斑病1号生理小种抗性基因的SSR标记

针对中国大豆灰斑病1号生理小种,以抗所有生理小种的品系东农40566为母本,以感所有生理小种的品种东农410为父本配制杂交组合,杂交得到F2代后连续自交3代得到F5代群体。该群体经人工接种灰斑病1号生理小种后,利用BSA法对500个SSR标记进行筛选,其中3个标记Satt565、SOYGPATR和Satt396在抗、感池间表现出稳定的多态性,并且在F2代个体中表现出抗性与多态性协同分离的趋势。3个标记与抗性基因的连锁顺序为Satt565—SOYGPATR—Hrcs1—Satt396,其与抗性基因的连锁距离分别为12.7、6.5、14.7cM。推测抗大豆灰斑病1号生理小种的基因可能位于C1连锁群上。

中国大豆资源异黄酮含量及其组分的遗传变异和演化特征

【目的】中国拥有丰富的栽培大豆和野生大豆资源,研究不同生态区大豆种质异黄酮含量的遗传变异和演化特征为专用型品种的选育奠定基础。【方法】以来自中国各生态区的580份地方品种、106份育成品种、209份野生大豆组成的895份大豆种质为材料,88份国外品种为参照,采用快速高效液相色谱法测定12种大豆籽粒异黄酮,分析其遗传变异和演化特征。【结果】全国野生大豆、地方品种与育成品种大豆异黄酮总含量(TISF)及其组分均存在很大变异。TISF变幅分别为927.29—7932.94、259.38—7725.45和489.67—5968.90μg·g-1,平均分别为2994.51、3241.33和2704.83μg·g-1。从野生种到地方品种再到育成品种,长期人工育种使染料木苷类总含量(尤其是丙二酰基染料木苷)与黄豆苷类总含量(尤其是乙酰基黄豆苷和丙二酰基黄豆苷)增加,大豆苷类总含量(尤其是乙酰基大豆苷)却明显降低,从而导致育成品种平均TISF低于野生种。各生态区的野生和栽培种质的TISF及其组分均有大量变异。野生种TISF与种质来源地经、纬度无显著性相关,栽培种则由于各地人工进化的差异形成了与地理经、纬度均有极显著负相关(r=-0.264和-0.380)的特点。从983份材料中优选出ZYD3621(TISF7932.94μg·g-1)、N3188(TISF7725.45μg·g-1)、N20793(TGL5122.21μg·g-1)等一批高TISF与高组分特异种质可供异黄酮育种利用。【结论】中国从野生种到地方品种再到育成品种,异黄酮含量及其组分的演化特点为栽培大豆平均异黄酮总含量、染料木苷类与黄豆苷类总含量均高于野生种,大豆苷类总含量低于野生种。中国各生态区域内大豆异黄酮及其组分均有丰富变异,从中筛选出一批高含量、高组分种质可供异黄酮育种利用。

大豆蛋白质含量的种子性状广义遗传模型分析

利用蛋白质含量不同的 5个大豆亲本组成的 10个杂交组合F1、F2 及其亲本 ,以朱军和Weir( 1994 )提出的二倍体种子性状广义遗传模型及其分析方法对子粒蛋白质含量的各种遗传效应进行了分析。结果表明 ,大豆种子蛋白质含量具有显著的种子直接加性和显性效应及植株母体加性和显性效应。其中以种子直接加性效应更为重要 ,占总遗传效应方差的 81.4 % ,其次是种子直接显性效应 ,占 8.9% ,合计达 90 %。植株母体加性和显性效应方差虽然显著 ,但仅占总方差的 5.8%。种子直接×母体植株加性和显性互作效应很少 ( 0 .0 83 7和 - 0 .0 3 15) ,均不显著。 5个亲本中 ,种子直接和母体植株加性效应估值正负及大小有显著的差异。如亲本吉林 2 6和吉林 2 8号 ,种子直接加性效应为正值 ( 1.2 3 54和 1.2 4 74 ) ,并且显著 ;而母体加性则很小 ( 0 .2 194和 0 .0 0 92 )。各亲本的种子与母体的加性和显性效应表明 ,种子的加性和显性效应估值 ,亦通常大于母体植株的加性和显性。

大豆种子萌发过程中脂肪酸组分的变异、变化和相互关系

在大豆种子发芽期间,测定了8个栽培品种的脂肪酸含量。结果表明:1.萌发期间种子脂肪酸组分均以油酸含量的变异最大,棕榈酸最小,除硬脂酸外,萌发第8天的各单一脂肪酸的变异均大于其它各天。2.萌发期间的油酸与亚油酸是互为消长的,其含量变化曲线呈镜像对称图形。3.萌发大豆的油酸与亚油酸和亚麻酸之间存在极显著负相关(r值为-0.989和-0.754),亚油酸和亚麻酸为极显著正相关(r=0.704)。4.多数参试品种的u/s比率随发芽天数的增加而降低。5.大豆的不饱和脂肪酸比饱和脂肪酸优先为萌发种子所利用,此外,多数被测品种在萌发早期有交替利用油酸和亚油酸的特点。

中国野生和栽培大豆蛋白质及油脂含量的比较分析

蛋白质和油脂是大豆的主要营养成分,掌握大豆种质蛋白质和油脂含量的遗传变异是专用型品种选育的基础。以全国各生态区的野生豆138份、地方品种408份、国内育成品种145份、国外育成品种77份,合计768份大豆种质为材料,测定蛋白质和油脂含量,研究其遗传变异特点。结果表明:在南京同一环境下全国野生豆蛋白质含量、油脂含量和蛋脂总含量变幅分别为39.2%～54.2%、7.5%～17.5%和47.3%～64.6%,地方品种38.8%～51.5%、11.5%～22.5%和55.6%～69.0%,国内育成品种41.7%～49.4%、12.9%～22.9%和55.6%～68.6%。野生豆驯化为栽培豆并经人工选育后油脂含量和蛋脂总含量有大幅增加,而蛋白质含量平均数和变异度则有减小,说明以往人工进化着重在油脂含量的改进。三个性状各群体在各生态区内均有较大变异,区平均间差异并不大,各区都有优良变异。野生豆蛋白质含量、油脂含量和蛋脂总含量与来源地纬度并未发现相关;栽培豆地方品种和育成品种的油脂含量与地理纬度出现显著正相关;育成品种蛋白质含量与地理纬度还出现显著负相关;野生自然状态下蛋白质含量和油脂含量之间无相关,而栽培豆地方品种和育成品种依次增强了负相关;形成这种相关的原因在于地区间油脂含量人工进化程度的差异。

中国野生和栽培大豆11S及7S蛋白质相对含量的比较分析

大豆种质蛋白质11S和7S及其亚基组相对含量的遗传变异是专用型品种选育的基础。以全国各生态区的野生豆138份和地方品种409份,国内育成品种148份、国外育成品种83份,合计778份大豆种质为材料,采用SDS-PAGE电泳技术测定蛋白质11S和7S组分及其亚基组相对含量,研究其遗传变异。在南京同一条件下的结果表明：全国野生豆、地方品种和育成品种11S相对含量平均分别为54.7%、64.8%和71.7%,变幅28.8%～82.6%、38.8%～79.4%和48.2%～88.9%;7S相对含量平均分别为44.7%、34.9%和27.9%,变幅20.6%～71.2%、20.6%～61.1%和15.7%～47.8%;11S/7S比值平均分别为1.4、2.0和2.7,变幅0.4～3.9、0.6～3.9和0.9～4.0。野生豆驯化为栽培豆并经选育后11S相对含量和11S/7S比值上升,7S相对含量下降,变幅均减小;亚基组11S-2和11S-3相对含量增加;7S的6个亚基组,尤其7S-1和7S-6,相对含量下降。11S、7S、11S/7S以及各亚基组在各群体各生态区内均有较大变异,但与来源地纬度、蛋白质和油脂含量均无显著相关。从中优选到11S/7S比值大于3.7、11S相对含量为78.9%～88.9%的8份种质,发现有11S的4个亚基组相对含量分别大于37%、7S的6个亚基组相对含量分别大于24%、以及11S-1和7S的6个亚基组缺失的种质,这些特异种质可供蛋白质组分育种利用。

大豆杂种不同世代(F_2-F_6)蛋白质含量遗传变异与选择世代分析

将两个杂交组合后代 ,采用两种处理方法 :(1)一粒传方法形成F2 -F6 各自世代混合群体 ;(2 )混合群体F2 -F5世代分别随机抽取单株形成F2 .3(F2 衍生的F3系统 ,以下类推 )、F3.4 、F4 .5、F5.6 系统。统计分析了混合群体F2 -F6 各世代蛋白质含量的遗传变异及分离分布 ;对不同世代F2 .3-F5.6 系统内的变异情况与亲本一起进行了分析比较 ,以明确杂种后代蛋白质含量分离或相对稳定世代。统计分析结果表明 ,(1)两组合一粒传处理形成的F2 -F6 代间 ,平均蛋白质含量基本一致 ,而其变异系数、方差及总变异幅度 ,有随世代提高逐渐缩小的趋势 ,这可能是随世代推进 ,非加性效应减少所致 ;(2 )两组合分别于F3或F4 形成的F3.4 、F4 .5世代系统内蛋白质含量的变异均呈下降趋势 ,并且趋于稳定。即至F3.4 或F4 .5之后 ,蛋白质含量的标准差、变异系数、总变异幅度基本稳定 ,与其亲本相似 ,其变异基本属于环境条件引起的非遗传变异。这表明蛋白质含量的分离变异幅度至F4 或F5系统内已很小 ,因此 ,蛋白质含量分离不大的杂交组合后代的选择可于F3或F4 代一次完成。

运用关联分析定位栽培大豆蛋白11S、7S组分的相关基因位点

大豆贮藏蛋白主要成分是7S和11S球蛋白,大豆贮藏蛋白组分及其亚基组成决定了蛋白质的品质和加工特性。本研究选用134对细胞核SSR标记,对166份栽培大豆微核心种质进行基因分型,运用一般线性回归(general linear model,GLM)和复合线性回归(mixed linear model,MLM)方法进行标记与性状的关联分析,定位大豆蛋白亚基的相关基因。结果表明,2年均检测到的且与蛋白亚基相关联的SSR位点有14个,以MLM方法检测到5个SSR位点(Sat_062、Satt583、Satt291、Satt234和Satt595)与蛋白亚基相关联;7S组分各亚基变异程度较大,是引起11S/7S变异的主要原因;表型变异较大的亚基可能因为相关基因进化中发生重组较多,LD衰减距离较小,导致检测到较少的相关位点。本研究结果对蛋白亚基相关性状的标记辅助选择育种有重要的利用价值。

中国野生大豆和栽培大豆种胚超氧物歧化酶的酶谱型及其地理分布

对中国24个省区226份野生大豆(Glycine soja)和104份栽培大豆(G.max)(地方品种)的种胚进行了超氧物歧化酶(SOD)的酶谱分析。发现大豆种胚DOD存在六种酶谱型,其中野生大豆五种(Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ),并首次发现SOD_(b2b3)缺失基因型,而栽培大豆98％属于同一酶谱型(Ⅱ型)。比较了种间的酶谱,讨论了大豆进化和起源问题。