基于叶绿体全基因组核苷酸变异位点的大豆属(Glycine Willd.)植物的分子鉴定新方法

高通量测序技术大幅降低了获得基因组序列的成本,为大豆属植物资源多样性的精准鉴定提供了新的数据来源。我们利用来自大豆属7个近缘种的叶绿体全基因组的2363个核苷酸变异位点作为分子性状编制分子鉴定检索表,成功鉴定7个近缘种。这些特有变异位点的数量及核苷酸构成存在种间差异。大豆(Glycine max (L.) Merr.)、白毛烟豆(G. stenophita B.E.Pfeil & Tindale)、镰荚烟豆(G. falcata Benth.)、绢毛烟豆(G. canescens F. J. Herm.)以及扁豆荚大豆(G. dolichocarpa Tateishi & H. Ohashi)的特有变异位点中,A或T的比例(26.74%~42.62%)均高于C或G(9.84%~21.31%);短绒野大豆(G. tomentella Hayata)中,A、T或C的比例(26.36%~27.91%)均高于G的比例(19.38%);玫红野大豆(G. syndetika B. E. Pfeil & Craven)中,T或G的比例(30.00%)均高于A或C的比例(18.33%~21.67%)。结果显示叶绿体基因组的单核苷酸变异位点信息,可用于大豆属植物的分子鉴定。本研究对于大豆属植物种质资源的分类鉴定、保护和利用具有重要价值。

用SSR分子标记研究大豆属种间亲缘进化关系

利用ＳＳＲ标记技术对大豆属１１个种３７份材料的遗传多样性进行分析，不同位点在种间的等位基因数为６～２９，平均每个位点１５．９个等位基因，Ｓｏｊａ亚属的等位基因数是Ｇｌｙｃｉｎｅ亚属的７１．５％，并且Ｇｌｙｃｉｎｅ亚属种间指纹图谱的差异大于Ｓｏｊａ亚属种间的指纹图谱。ＳＳＲ等位基因的主成分分析结果表明，大豆属中的Ｇｌｙｃｉｎｅ亚属和Ｓｏｊａ亚属的分类界限是比较明确的，利用第一主成分和第二主成分可较明显地区分开Ｇｌｙｃｉｎｅ亚属和Ｓｏｊａ亚属。通过ＵＰＧＭＡ方法构建了大豆属１１个种的遗传进化关系，Ｓｏｊａ亚属中Ｇ．ｍａｘ、Ｇ． ｓｏｊａ和Ｇ． ｇｒａｃｉｌｉｓ３个种在系统分化树上界限是比较明显的，由此看来这３个种是独立存在的。

RAPD重建的大豆属植物的亲缘关系

利用８种ＲＡＰＤ引物（ＯＰＨ－２、ＯＰＨ－３、ＯＰＨ－５、ＯＰＨ－１２、ＯＰＨ－１５、ＯＰＨ－１６、ＯＰＨ－１８和ＯＰＨ－２０）对大豆属的２１份植物材料，其中包括Ｇｌｙｃｉｎｅ亚属的１０个种和Ｓｏｊａ亚属的３个种，进行了基因组指纹图谱构建。通过对获得的基因组指纹图谱的量化分析，利用Ｕｎｗｅｉｇｈｔｅｄｐａｉｒｇｒｏｕｐｗｉｔｈｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｖｅｒａｇｅ（ＵＰＧＭＡ）对大豆属中的各个种进行了亲缘关系重建。重建的亲缘关系表明：Ｇ．ｔｏｍｅｎｔｅｌｌａ种中存在３种不同的进化类型，其分化距离已大于某些种种间的分化距离，它们可能是被形态遮蔽的３个种。Ｓｏｊａ亚属内３个种的分化关系同前人的研究推断相同，其亲缘关系很近，这一结果支持将这３个种归并为一个种的观点。但是重建的亲缘关系未能显示出大豆属两个亚属的划分格局。

大豆属Glycine亚属植物花粉形态研究

对大豆属Glycine亚属中10个种的花粉进行了光学显微镜和扫描电镜的观察.发现多倍体材料的花粉大于二倍体的.并发现Glycine亚属诸种花粉的形状、萌发孔、外壁纹饰均存明显差异.

大豆属不同进化类型叶的结构演化研究

在植物系统发育的过程中,大豆叶子的起源为进化型,而从个体上看大豆属植物叶起源均为外起源,即起源于大豆茎端分生组织某一部位的叶原基.叶原基首先进行切向分裂,然后进行各个方向的分裂形成幼叶.由于每种大豆叶的分生组织活动都是有限的,导致了4种大豆叶片大小的差异.野生大豆叶面积最小,半野生大豆叶、半栽培大豆叶、栽培大豆叶面积递次增大.野生大豆叶面积小,其光合作用和蒸腾作用效率低,代表了其较原始的演化程度;而栽培大豆叶面积大,叶柄也较野生大豆叶柄长,表现出很强的光合作用的功能,代表了较高级的叶结构演化水平.

大豆属植物根的初生结构及系统演化

利用光学显微技术对大豆属植物根的初生结构进行了比较解剖学研究.结果表明:内皮层都具有凯氏带,幼根均具有明显的髓,初生木质部均为外始式四原型;根的直径逐渐增粗,皮层细胞层数逐渐增多.野生大豆结构较原始,栽培大豆进化.

大豆属(Glycine)生物学研究——Ⅰ.Glycine属种间光周期反应的初步分析

在7种光周期下,比较了原产澳大利亚Glycine亚属10个种,和原产25°N的G.tomentella和Soja亚属3个种的生殖发育期。1、Glycine亚属对光周期的适应性比Soja亚属广,种间差别大。多数在12—13小时下发育快,而Soja亚属均为8小时发育快。2、Glycine属内,染色体组型GG的在8小时下发育最快,CC型12小时,BB型12—13小时,DD、FF型13小时,AA型13小时发育最快。3、Glycine亚属多数种植株下部形成闭花受精荚(Cleistogamous pod,上部形成正常受精花(Chasmogamous flower,隐花荚形成一般早于正常花,而Soja亚属只有正常花。4、两个亚属地理重叠地区(25°N)的G.tomentella与Soja亚属诸种,均表现8小时光周期下发育最快,而原产21°S的G·tomentella在12小时下发育最快。

大豆属4种类型植物离析导管分子的结构研究

利用导管分子离析及光学显微技术,对大豆属4种不同类型植物茎次生木质部导管分子进行了比较结构学研究.结果表明:野生、半野生、半栽培和栽培大豆茎离析导管形态存在明显差异,即:野生大豆,半野生大豆,半栽培大豆,栽培大豆的导管分子长度依次缩短,直径依次增大.根据导管分子演化原理,认为野生大豆导管分子较原始,栽培大豆导管分子的演化地位较高级.

大豆属植物茎的次生木质部结构研究

利用光学显微技术和扫描电镜技术，对大豆属ClycineL.的4种类型植物茎材进行比较解剖学研究．结果表明，4种类型植物的茎材横切面均为散孔材。野生大豆茎材多为单管孔．少见复管孔；半野生大豆具复管孔，少见多细胞的管孔链；半栽培大豆茎材中复管孔和管孔链较多；而栽培大豆的复管孔和管孔链更多且普遍．野生大豆单列射线多，多列射线少半野生大豆有少数多列射线；半栽培大豆多列射线较多；栽培大豆多列射线细胞组成的射线最多．大豆种植物的次生木质部导管的侵填体分布不同，各种结构的演化途径为野生大豆→半野生大豆→半栽培大豆→栽培大豆野生大豆结构较原始。

古代中国大豆属(Glycine)植物的利用与驯化

关于大豆的起源,学术界历来众说纷纭。根据对近年来黄河中下游考古遗址出土的大豆属植物遗存的详细分析,结合前人已发表的相关资料和研究成果,本文提出对中国古代大豆属植物利用和驯化过程的基本认识:裴李岗和仰韶时代,黄河中游居民已经利用野生的大豆属植物,龙山时代,黄河中、下游居民普遍利用大豆属植物。龙山时代,大豆属植物种子有变大的趋势,商周时期考古遗址中出土的大豆属植物种子已经可以明显被分为大小两群,大者不仅大于更早阶段考古遗址中出土的大豆属遗存,而且也明显大于现代野大豆,可能表明出现了具有驯化性状的大豆属植物,即大豆出现了,汉代深耕技术的发展可能促使大豆的驯化性状进一步加强。

利用ISSR技术探讨大豆属植物的亲缘关系

对大豆属Glycine亚属19份多年生野生大豆、Soja亚属2份野生大豆和2份栽培大豆进行了ISSR分析。结果表明:1.在Soja亚属中野生大豆和栽培大豆的指纹图谱很相近,相似性系数高达0.961,但在野生大豆和栽培大豆之间存在特异谱带。2.Glycine亚属二倍体材料中,染色体组型为A类的G.argyrea、G.canescens和G.clandestina很好地聚为一类;G.curvata和G.cyrtoloba的染色体组型同为C类,其指纹图谱的相似程度也较高;B类染色体组型G.latifolia和G.tabacina(2n=40)的亲缘关系亦较近,同为B类染色体组型的G.microphylla却与染色体组型为C组的G.curvata和G.cynoloba的指纹图谱比较接近。3、Glycine亚属多倍体材料中在G.tomentella和G.tabacina种内的多倍体材料的亲缘关系较近,尽管其地理来源不同;染色体组型为DD的G.tomentella(2n=40)和染色体组型为EE的G.tomentella(2n=38)与其它多倍体种的亲缘关系较远。4.Soja亚属和Glycine亚属的相似性系数很低,亲缘关系较远,很早就发生了分化。

大豆属多年生野生种收集、评价及利用研究进展

大豆届Glycine分为Soja和Glycine两个亚属,Soja亚属包括栽培种G.max及其最近缘的一年生野生种G.soja;Glycine亚届由多年生野生种组成。随着大豆育种工作的不断发展,人们越来越认识到栽培大豆的近缘野生种在育种中的应用价值。

大豆属Soja亚属种皮微形态特征的研究

采用扫描电镜对大豆属 Soja亚属植物的种皮微形态特征进行了系统研究。结果表明 ,该亚属植物种皮微形态特征在种的水平上具有一定的分类学意义。

大豆属(Glycine)亚属间和种间种子氨基酸组成的比较分析

比较了大豆属14个种的种子蛋白氨基酸的组成。结果表明:①不同亚属的各种均以谷氨酸含量最高,天门冬氨酸次之,其它氨基酸含量的位次也基本一致。②大豆属中亚属间种子蛋白的氨基酸含量存在明显的差异,Soja亚属各种氨基酸含量最高,Glycine亚属均低,而Wighlii最低。③亚属内种间、以及种内地理来源不同、或染色体基数不同,氨基酸含量也有差异。④Glycine亚属中latrobeana种的种子蛋白的氨基酸含量明显高于其它种。讨论了Glycine属、亚属间氨基酸含量与进化的可能联系,以及Wighlii的归属问题。

大豆属遗传多样性和进化关系

对大豆属中11个种的进化关系进行了研究.结果表明,Glycine亚属和Soja亚属的细胞质限制性酶切片段长度多态性(RFLP)指纹图谱差异较大,特别是HindⅢ的酶切指纹图谱,Soja亚属的大多数材料的等位基因数比Glycine亚属的多.利用30对简单重复序列(SSR)引物分析种间多样性表明,不同位点在种间的等位基因数目不同,为6～29,平均每个位点15.9个,Glycine亚属中种间的指纹图谱差异比Soja亚属中种间的大.用10对扩增片段长度多态性(AFLP)引物组合检测的AFLP指纹图谱表明,AFLP多态性为97.6％.不同引物组合揭示多态的能力不同,Glycine亚属特异带344条,Soja亚属特异条带仅为61条.对于不同种来说,除了G.clandestina和G.soja外,其他种都有种的特异带.根据RFLP,SSR和AFLP分析的数据,用UPGMA法构建了大豆属相关种的分子系统树,并确立了半野生种G.gracilis的分类地位,这对于栽培大豆种(G.max)的起源、进化和改良具有重要意义.

大豆属Soja亚属叶表皮微形态特征的研究

采用扫描电镜对大豆属Soja亚属植物的叶表皮微形态特征进行了系统研究。结果表明:该亚属植物叶表皮微形态特征在种的水平上具有一定的分类学意义。

两种大豆属植物的木质部结构研究

使用了光学显微镜技术,对半野生大豆与野生大豆(G.soja)进行了木质部的形态研究.观察结构表明:半野生大豆与野生大豆都是典型的散孔材,半野生大豆在结构及其对环境的适应要比野生大豆进化.通过不同时期取材连续切片的观察,证明野生大豆木质部管孔链较少,属于单管孔;端壁倾斜程度较大,约50度;射线间隔较远,长度短,分布稀疏.而半野生大豆木质部导管呈管孔链分布;端壁平坦约25度;射线间隔较窄,长度较长,分布紧密.这些都充分证明了半野生大豆木质部比野生大豆木质部进化.

大豆属生物学研究──Ⅲ亚属间、种间超氧物歧化酶谱型分析

本试验通过对大豆属Ｇｌｙｃｉｎｅ亚属８个种２３份材料和Ｓｏｊａ亚属１价野生材料、１份栽培材料的超氧物歧化酶谱型的分析，发现：１．供试材料中共出现１６条ＳＯＤ谱带。２．染色体组型与ＳＯＤ谱型有一定的关系，染色体组型相近的材料的ＳＯＤ谱型相似。３．一年生野生大豆（Ｇ．Ｓｏｊａ）与多年生野生大豆种Ｇ．ｔａｂａｃｉｎａ（２ｎ＝８０）、Ｇ．ｔｏｍｅｎｔｅｌｌａ（２ｎ＝７８）的ＳＯＤ谱型比较接近，可供大豆属进化研究参考。

大豆属4种植物叶表观结构植纹鉴定研究

以植纹鉴定技术为基础,应用统计学处理方法,对大豆属4种植物叶片表观结构进行了比较研究.结果表明:大豆属4种植物的表观结构具有很高的同源相似性,统计后的植纹特征显示4种大豆相互间存在差异,验证了大豆属植物系统演化的规律,以及大豆属植物由原始到进化的演化顺序:野生大豆—半野生大豆—半栽培大豆—栽培大豆.统计后的植纹数据对大豆属植物分类具有重要的参考价值.

大豆属部分种花粉外壁超微结构的研究

对大豆属中的Ｇ．ｍａｘ、Ｇ．ｃａｎｅｓｃｅｎｓ和Ｇ．ｔａｂａｃｉｎａ三个种的花粉外壁的超微结构进行了分析。发现大豆属（Ｇｌｙｃｉｎｅ）下两个亚属的花粉外壁超微结构在内外层比例、覆盖层、柱状层等特征上均具有明显的区别，可以做为大豆分类的重要依据。