大豆重组自交系群体三、四粒荚变异及其与产量的关系

利用中豆29与中豆32杂交衍生出的大豆重组自交系群体406个家系,在两种种植密度下分析三、四粒荚与产量的关系,研究结果表明,大豆重组自交系群体四粒荚性状存在明显的变异,有部分家系几乎没有四粒荚出现,而另一部分家系四粒荚几乎占四分之三,群体中出现了三、四粒荚数是一、二粒荚数47倍的家系。50%以上的家系四粒荚数和三粒荚比率超过高亲值,而有70.69%的家系一粒荚比率低于低亲值。三粒荚数与产量存在极显著的正相关,四粒荚数与单株产量有一定程度的负相关,主要原因是四粒荚数与百粒重存在极显著的负相关,但高产家系每荚粒数仍高于每荚粒数低的亲本。

大豆叶形分布与四粒荚

对64份遗传稳定材料和8l份F_1的分析发现,在下阔叶-上阔叶类型中没有四粒荚材料,在下阔叶-上窄叶类型中绝大部分材料有四粒荚;而在下窄叶-上窄叶类型中,全部材料都是四粒荚类型。通过对一个组合的F_2叶形分布型进行分析,初步明确叶形分布受一对基因控制,下阔叶-上窄叶类型对下窄叶-上窄叶类型为显性;中部叶形变化较大,下部叶片次之,顶部叶片的叶形变化最小。在F_1中有些没有阔叶的材料也有四粒荚出现,但并非所有有窄叶的F_l材料都有四粒荚。窄叶基因对四粒荚的产生固然起到十分重要的作用。

大豆四粒荚数QTL分析及位点交互群体验证

为定位年际间稳定、群体间通用的大豆四粒荚QTL,以2013-2016年表型数据为基础,利用RIL群体结合SLAF-seq高密度遗传图谱对大豆四粒荚数进行QTL分析,利用含目标区间的导入系个体对QTL进行表型验证。结果表明:RILs群体大豆四粒荚QTL分析共获得8个QTL,其中在Gm06染色体上检测到4个位置相近的QTLs,加性效应为正值,区间大小0.62Mb,在Gm16染色体上检测到4个位置相同的QTL,加性效应为负值,区间大小1.04Mb,这些QTL是不同年际间稳定存在的位点。共有5个导入系个体含有Gm06染色体目标区间,这些个体在不同年际间的四粒荚表型值均显著高于轮回亲本,共有7个导入系个体含有Gm16染色体目标区间,这些个体在不同年际间的四粒荚数表型值均显著低于轮回亲本,表明目标区间的导入对导入系四粒荚数表型具有相应的增效或减效作用,从而在全基因组导入系群体中验证了QTL的准确性与通用性。研究结果为大豆四粒荚数候选基因挖掘及分子辅助育种提供理论依据。

大豆多四粒荚创新种质‘汾豆96’选育及理想模型构建

旨在选育多四粒荚大豆品种,构建理想模型,为大豆高产超高产育种探索新途径。用spss 18分析‘汾豆96’生理生态特性,以椭圆叶形多四粒荚‘汾豆96’为主,结合34份披针叶形四粒荚材料,对其10项产量相关的农艺性状用逐步回归法构建理想模型。‘汾豆96’群体内四粒荚单株的存在率达85%以上,单株四粒荚最高达49个,占总荚数的30.25%,‘汾豆96’产量随四粒荚数的增加总体呈增加趋势。当R^2=0.939时,模型拟合最优:Y=-87.583+0.415X_1-5.155X_2+10.094X_3+13.459X_4。回归方程表明多四粒荚创新材料产量与生物产量(X_1)、株高(X_2)、百粒重(X_3)和主茎节数(X_4)呈显著线性回归关系。提升每荚粒数和选育多四粒荚品种,是高产超高产育种产量突破的新途径。大豆品种具备的理想模型是抗倒伏、多荚粒、适合机械化收获的短节间密荚类型。

大豆四粒荚突变体子房转录组分析

本研究首次以大豆四粒荚突变体为材料,采用Illumina/Solexa技术对未授粉子房进行转录组测序分析。结果显示:测序共获得55582个表达基因和2060个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),其中上调DEGs 1381个,下调DEGs 679个,log2 ratio值大于10的DEGs 75个。GO和KEGG差异显著富集分析显示,差异基因几乎参与了如糖、脂肪、氨基酸、激素等所有主要物质的代谢、转录、翻译及信号转导等过程。该测序结果将为四粒荚相关基因的克隆及分子调控机理研究奠定基础,同时也对今后采用分子生物学手段培育优良大豆新品种具有重要理论意义。

大豆重组自交系群体荚粒性状的QTL分析

利用大豆重组自交系soy01群体中的255个家系进行2年田间试验,采用两种作图方法,寻找一粒荚、四粒荚、每荚粒数等5个荚粒性状稳定的QTL。结果表明,利用区间作图法,2年共找到24个荚粒性状QTL,解释的遗传变异为5%-80%;利用复合区间作图法,2年共找到27个荚粒性状QTL,解释的遗传变异为4%-73%。利用复合区间作图法,2年找到2个重复出现、稳定的四粒荚QTL和2个每荚粒数QTL,为大豆荚粒性状QTL的精细定位和分子标记辅助育种提供了基础和依据。

大豆株型与产量相关性状QTL定位及候选基因预测

为探究与大豆株型和产量相关QTL位点及候选基因,对以东农42(♀)和东农50(♂)为亲本,与168个家系构建的F_(2:12)、F_(2:13)重组自交系(Recombination inbred lines,RILs)群体的株高、分枝数、四粒荚数、百粒重性状测定表型数据,运用IBM SPSS Statistics、R语言进行统计和相关性分析,并利用完备区间作图法(Inclusive composite interval mapping,ICIM)进行加性效应及上位效应分析,共计定位到43个QTL位点,贡献率超过10%的主效位点为14个,包括株高3个、分枝数8个、四粒荚数1个和百粒重2个;其中11个位点与前人已报道位点重合,分别位于4、6、8、16和19号染色体上;qBN-6-2(13.21%)、qBN-6-5(19.96%)和qBN-6-6(13.69%)为3个环境重复定位到的位点,qHSW-19-1与多个已报道位点均有重合。通过上位性分析,获得株高、分枝数、四粒荚数和百粒重位点分别为3、6、6和62对。根据所定位到的物理区间和定量预测,筛选到Glyma.04G238800、Glyma.03G181600、Glyma.08G271900、Glyma.18G278800和Glyma.19G187000等5个与株高、分枝数、四粒荚数和百粒重性状相关的候选基因,为分子辅助育种奠定基础。

大豆产量相关性状QTL定位

研究采用大豆粒数、粒重、荚数、三粒荚、四粒荚性状差异显著的合丰25和L-28为亲本,选择两者杂交衍生的F2:15代100个重组自交系为作图群体,利用BinMap作图技术构建分子遗传连锁图谱,并结合阿城、呼兰、向阳3个环境条件下大豆粒数、粒重、荚数、三粒荚、四粒荚表型数据,利用ICIMapping4.0软件ICIM作图法作大豆粒数、粒重、荚数、三粒荚、四粒荚加性QTL和上位性QTL挖掘,以期为大豆分子辅助育种提供分子标记工具。结果表明,3个环境条件下获得27个与大豆粒数、粒重、荚数、三粒荚、四粒荚相关QTL,其中粒数、粒重、荚数、三粒荚、四粒荚性状表型贡献率最高QTL分别为qSN6-2(16%)、q SW6-1(14.25%)、qPN5-1(14.02%)、qNTSP2-1(17.49%)、qNFSP20-1(19.17%)。经加性×加性上位性检测,得到36个大豆粒数、粒重、荚数、三粒荚、四粒荚加性×加性上位QTLs。研究所获得与粒数、粒重、荚数、三粒荚、四粒荚性状相关QTL,将为高产大豆分子辅助育种奠定理论和技术基础。

大豆高密度遗传图谱的构建及产量相关性状QTL定位

大豆是重要的粮油作物,而我国大豆主要依靠进口,提高大豆产量对保障国家粮油安全意义重大。为定位大豆产量相关性状,本研究以产量差异显著的东农42和东农50作为杂交亲本,构建了包含168个家系的重组自交系(recombination inbred lines,RILs)群体,对其进行全基因组重测序,构建高密度遗传图谱,并利用R/qtl软件的复合区间作图法(composite interval mapping,CIM)结合两年六点的大豆产量相关性状表型数据,进行QTL定位。结果表明:利用测序获得的660316个SNP标记构建了一张分布在20个连锁群的包含6227个bin标记的大豆高密度遗传图谱,总图距和平均图距分别为2739.15 cM,0.44 cM。在12个染色体上定位到22个大豆产量相关性状QTL,四粒荚数、单株荚数、单株粒重和百粒重性状定位到的QTL分别为5、4、5和8个。在3号和19号染色体上各有一段基因组区域在两年间重复定位,涉及6个主效QTL,分别为qNFSP-19-1(22.976%)、qNFSP-19-2(11.977%)、qNFSP 19-3(17.203%)、qHSW-3-1(11.346%)、qHSW-3-2(11.346%)和qHSW-3-3(11.175%),加性效应值均为负值。在3、7、11、12和20号染色体上新定位到7个产量相关性状QTL,其中表型贡献率最高的为qHSW-3-3(14.276%),包含具有重复定位区间的qHSW-3-2和qHSW-3-3。与前人定位的结果相比,更多QTL极大地缩短了定位区间,表明本文报道的高密度遗传图谱更准确,可以为大豆产量相关性状的精细定位、候选基因的挖掘及分子标记辅助育种奠定基础。

基于不同叶形大豆遗传群体产量性状综合评价

[目的]对2个不同叶形群体进行表型鉴定、叶形控制基因Ln的重测序、灰色关联度和相关性分析,探索不同叶形背景下四粒荚数与产量的关系。[方法]用SPSS25.0进行系统聚类和相关性分析,划分不同大豆产量类型;用DPS7.5进行灰色关联度分析,对大豆主要农艺性状值进行灰色关联度排序;对叶形控制基因Ln进行序列分析,探索控制椭圆叶形基因位点。[结果]表型鉴定结果表明,汾阳试验基地和烟台地区重组自交系群体分别有89.5%和97.5%植株表现椭圆叶形、多四粒荚,等位系群体均为100%植株表现披针叶形、多四粒荚;测序发现其不同叶形控制基因Ln的出现单碱基突变(GAT-CAT);椭圆叶形多四粒荚群体单株产量随四粒荚的增多呈上升趋势,披针叶形多四粒荚群体则呈下降趋势。椭圆叶形大豆材料四粒荚数与产量呈显著正相关(r=0.483),与单株重量(r=0.992)、荚粒重(r=0.998)、总荚数(r=0.995)、总粒数(r=0.992)极显著正相关,而披针叶形四粒荚数与产量性状的相关性均不显著。[结论]椭圆、披针叶形多四粒荚遗传群体存在不同的单碱基多态性。大豆产量与生物产量、荚粒性状、大豆株型和抗倒伏性密切相关,增大生物产量,选择茎秆粗壮、多荚粒、株型收敛的抗倒伏类型,是高产、超高产育种突破的有效途径,也是大豆机械化收获获得高产的保障。

大豆花芽差异表达基因片段GmFBDG01克隆和RNAi表达载体的构建

大豆的产量构成因素中每荚粒数是提高大豆产量的育种关键因素,因此研究与荚粒数相关的基因至关重要,花芽作为植物生殖生长的第一步,对大豆植株的生长发育有着重要的影响,可能对四粒荚的产生有影响。以大豆吉农18四粒荚突变体的7叶期花芽的转录组测序结果进行分析,筛选出差异表达的片段Gm FBDG01;利用RT-PCR克隆差异表达基因的CDS核心序列,并借助中间克隆载体p Bluescript SK plus,成功构建了RNA干扰(RNAi)表达载体p CPB-Gm FBDG01-RNAi,该表达载体的构建为大豆四粒荚相关功能基因的功能验证奠定基础。