寒地野生大豆种质资源游离氨基酸组分分析

旨在对采集自黑龙江省各地区的寒地野生大豆种质资源游离氨基酸组分进行深入分析。以153份寒地野生大豆为试材,利用全自动氨基酸分析仪进行了17种游离氨基酸含量的测定,并对测定结果进行了系统分析比较。结果表明:17种游离氨基酸中,甲硫氨酸变异幅度最大,变异系数为0.469,总游离氨基酸含量为2.069 mg/g,其中精氨酸含量最高,为0.894 mg/g。17种游离氨基酸含量与总游离氨基酸含量之间均为正相关,大部分游离氨基酸之间表现为正相关,仅天冬氨酸与苯丙氨酸以及丝氨酸与精氨酸之间表现为显著负相关。主成分分析提取的前5个主成分累计贡献率达85.15%,第1、2主成分贡献率分别为26.47%和20.55%。以第1、2主成分作图可知,北部地区资源和中南部地区资源之间差异较大,东部地区和西部地区资源之间差异较小。该研究明确了寒地野生大豆中17种游离氨基酸含量变异情况和组分之间的相关性,明确了不同来源地对游离氨基酸含量和组分的影响,为大豆育种应用提供了重要的基础数据。

喷施水杨酸对野生大豆草甘膦耐性的影响

为进一步提高前期筛选到的高耐草甘膦野生大豆材料的抗性,本研究以喷施清水为对照,先后对野生大豆材料进行外源喷施水杨酸(SA)和草甘膦处理,测定过氧化氢(H_(2)O_(2))、超氧阴离子(O_(2)^(-))、莽草酸含量、脂质过氧化水平(丙二醛含量)、叶绿素含量、抗氧化酶活性及5-稀醇式丙酮-莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)基因表达等指标。结果表明,与仅喷施草甘膦阳性对照相比,喷施0.5 mmol·L^(-1) SA的2个野生大豆材料H_(2)O_(2)、O_(2)^(-)、莽草酸和丙二醛含量在草甘膦处理后整体显著降低,叶绿素含量、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性整体显著升高,EPSPS基因表达整体显著上调。上述结果表明,外源喷施SA可提高野生大豆植株过氧化物清除酶活性,进一步提高植株对草甘膦的耐性水平。本研究为提高栽培大豆草甘膦耐性,降低草甘膦对大豆植株损伤提供了参考。

野生大豆内生真菌YD09鉴定及促生耐盐特性研究

为从野生大豆中筛选具有促生抗逆的内生菌,利用组织分离法从野生大豆根中分离内生真菌,根据菌株形态和ITS序列系统发育树对菌株进行鉴定,研究菌株自身耐盐特性、胞内和胞外产物对大豆幼苗生长及耐盐性的影响。结果显示:分离得到1株内生真菌,基于菌株形态学和rRNA基因ITS序列系统发育分析,鉴定为交链孢霉菌(Alternaria alternata),命名为YD09。菌株YD09耐NaCl浓度可达30%。菌株YD09作用于大豆幼苗,具有良好的促生效果,且可使幼苗耐NaCl浓度达到200 mmol·L^(-1)。菌株YD09胞内产物对大豆幼苗具有明显的促生效果,胞外产物能提高大豆幼苗对盐胁迫的抗性。综上,菌株YD09具有较好的促生、耐盐能力,能够缓解盐胁迫对大豆幼苗的伤害,可作为农业生产上应用的新菌种资源。

水杨酸对野生大豆种子萌发和生理特性的影响研究

本试验以保存不同年份的野生大豆种子作为试验材料,研究水杨酸(SA)对野生大豆种子萌发和幼苗生理特性的影响。结果显示:水杨酸能够提高不同保存时间的野生大豆的萌发指标。2006年样本发芽势、2011年常温保存样本发芽率、2011年冷藏的样本发芽指数,与相应的对照比分别升高了29.77%、47%、4.59%。从三种抗氧化酶活性结果来看,2008年样本的SOD活性、POD活性、CAT活性的增长率均最高,分别为-4.14%、-7.79%、-17.12%。2006年样本的可溶性糖含量的增长率最高,为59.90%。水杨酸可以增加野生大豆可溶性糖含量,降低了POD、SOD、CAT等保护酶的酶活性,从而促进了种子的萌发。水杨酸在调控野生大豆种子衰老过程中发挥着积极的作用。

干旱胁迫下野生大豆水通道蛋白GsPIP2;7功能研究

水通道蛋白(AQPs)是植物中重要的水分转运蛋白,在植物对抗干旱胁迫中发挥着重要功能。为明确野生大豆水通道蛋白在植株抗旱反应中的分子功能,本研究对野生大豆(Glycine soja)中的水通道蛋白的蛋白结构及其在干旱胁迫下的表达模式进行分析,并对筛选的AQPs基因功能进行验证。研究鉴定了野生大豆中69个AQPs蛋白,其中10个在干旱胁迫的高耐野生大豆材料中表达差异达到显著水平。筛选到GsPIP2;7在干旱胁迫后与对照相比显著上调,克隆GsPIP2;7到过表达载体中并侵染转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),通过转基因后代筛选获得了稳定表达的T3代转基因拟南芥。与野生型拟南芥相比,转基因植株在干旱胁迫下根系总长度、叶干重、根干重、根冠比和单株叶面积显著增加,过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著提升,丙二醛(MDA)含量显著降低,表现出较强的耐旱能力。本研究结果说明GsPIP2;7对拟南芥耐旱具有正向调控作用,为明确野生大豆耐旱机制奠定了理论基础。

内蒙古东北部野生大豆天然种群调查及其资源搜集

内蒙古东北部是我国大豆重要产区,也是转基因大豆安全生产试验区域。为了了解当地野生大豆资源概况,给转基因大豆安全种植提供参考,本研究对兴安盟科右前旗、呼伦贝尔市扎兰屯市和阿荣旗61个野外非连续地块进行了野生大豆资源种群概况实地调查。结果显示,54个地块(88.52%)有野生大豆分布,包括野生种群、野生-半野生混合种群和首次发现的全部由半野生大豆构成优势型的种群。该区域种群片段化严重,大部分种群的面积比较小,1000 m^(2)及以下的种群占72.2%;500 m^(2)及以下的占59.3%。约46%的地块野生大豆样方频率在80%以上,约41%地块野生大豆样方频率在40%~60%,约13%地块野生大豆样方频率在20%以下。从54个种群搜集到836份野生和半野生型单株资源,其种皮色有黑、双、褐、褐绿、绿、黄绿6种,叶形有长椭、椭圆和披针3种。该区域野生大豆百粒重偏小,1.5 g及以下类型占84.57%,平均1.19±0.49 g。根据调查结果估算出扎兰屯、阿荣旗和科右前旗分别约17.92%、29.48%和40.10%的剩余闲置土地可能有野生大豆潜在分布。调查发现,种植业发达程度较高会降低野生大豆天然种群植株密度;常年大豆种植面积越大的地域半野生型出现的概率越高。本文还对内蒙古东部地区未来安全种植转基因大豆,同时对野生大豆资源进行保护的措施进行了探讨。

福建省岛屿多年生野生大豆资源收集及保护策略

多年生野生大豆是栽培大豆的野生近缘种,具有高蛋白、固氮、多花多荚、抗逆性强、种子繁殖系数高等优良性状。文章对福建省岛屿多年生野生大豆种质资源保护收集情况及利用过程中存在问题进行分析,提出设立多年生野生大豆原生境保护区;加强宣传教育、建立多年生野生大豆城市科普专区;加大多年生野生大豆资源保护经费支持;定期监测调查、实施动态追踪等保护策略,为福建省岛屿多年生野生大豆资源优势挖掘利用提供依据。

盐胁迫对野生大豆种子萌发的影响

野生大豆属于蝶形花科,一年生草本植物。野生大豆虽然在形态、生长习性等方面和栽培大豆有明显差别,但野生大豆与栽培大豆之间不存在物种隔离。野生大豆的许多优良基因是栽培大豆所不具备的,野生大豆的营养物质含量高、结实率高、适应性广、抗逆性强、抗病害能力强等生产潜力,是现代农业中重要的大豆种质资源。耕地土壤中盐分浓度过高。

吉林省野生大豆考察收集与评价

为了促进野生大豆资源的抢救性收集和原生境保护区的建设,于2019年、2020年分别对吉林省全境进行了野生大豆资源的考察与收集。结果表明,在吉林省8个地级市和1个自治区均发现有野生大豆的分布,在白城市和松原市的通榆县、洮南市、大安市、乾安县、长岭县未发现野生大豆分布,共收集野生大豆种子212份,其中有半野生大豆7份、披针叶野生大豆11份。考察过程中发现有新类型野生大豆及新的分布地点,但是由于城镇建设、公路建设、环境污染等人为因素破坏,吉林省野生大豆的生存环境受到了极大威胁,分布面积急剧减少甚至消失,尤其吉林省西部与内蒙古接壤的半干旱型大陆气候的白城市原本就分布较少的野生大豆资源,如今濒危状况更为严重。因此,提出了加强吉林省野生大豆资源考察和补充收集及野生大豆优异资源发掘利用等建议。

野生大豆（Glycinesoja）HSP的研究──Ⅰ．黄河下游和松花江下游地区野生大豆HSP诱导合成的比较研究

本文对黄河下游地区野生大豆“７５８３”和松花江下游地区野生大豆“０１—３２”的发育胚根（Ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ）在４０℃下热击分别为２、４、６、８、１０ｈｒ，比较其热击反应（ＨＳＲ）及其热击蛋白（ＨＳＰ）诱导合成的种类、累积动态。研究结果指出黄河下游地区野生大豆对２ｈｒ热击反应较松花江下游地区野生大豆反应迟钝，热击４ｈｒ前者ＨＳＰ种类倍增，且小分子量ＨＳＰ（ＬＭＷＨＳＰ）显著多于后者。ＨＳＰ累积高峰有别，松花江下游野生大豆早于黄河下游野生大豆４个小时，且ＨＳＰ累积量始终高于后者。研究还发现野生大豆存在干热击蛋白（ＨｅａｔＳｈｏｃｋＣｏｇｎａｔｅＰｒｏｔｅｉｎｓ，ＨＳＣＰ）。

野生大豆×栽培大豆RIL群体高密度遗传图谱构建及SNP偏分离分析

通过研究野生大豆与栽培种大豆群体构建过程中产生的偏分离现象,发掘偏分离区间(Segregation Distortion Region, SDR)和候选基因,有助于探究偏分离在大豆中的产生机制。应用地方品种“一千粒”和野生品种“长岭野生豆”配置杂交组合,获得F6代重组自交系(Recombinant Inbred Lines, RIL)株系200株,利用SLAF-seq进行测序分析,构建高密度遗传图谱,获得该群体可靠的4 564个SNP标记。偏分离分析发现,648个标记发生偏分离(P<0.05),占总标记的14.20%。获得22个SDR,分布在9个不同的染色体上。在SDR区间内共发现8个重度偏分离热点区域(Extreme Segregation Distortion, ESDR),分布在5个不同的染色体上,其中3个ESDR偏向父本野生型,5个ESDR偏向母本栽培型。利用基因功能注释及全基因组重测序数据,结合ESDR区域,影响胚胎发育(Glyma.01G051400)及雌配子体发育(Glyma.16G072700)的基因分别被认为是ESDR1-1和ESDR16-1的候选基因。本研究结果为今后偏分离基因定位提供可靠依据,并为阐明偏分离现象奠定基础。

野生大豆GsEXPA3基因的生物信息学、逆境转录及毛状根转化分析

为进一步发掘野生大豆中的优质抗逆基因以用于大豆的种质改良,本研究选取积极参与调控植物生长和非生物胁迫抗性的扩展蛋白基因为对象,在野生大豆中克隆了GsEXPA3基因并对其进行了生物信息学分析,通过qRT-PCR检测该基因在逆境胁迫下的转录情况,采用大豆毛状根转化试验分析其对于根系生长的调控作用。结果显示:启动子分析表明GsEXPA3基因的转录可能参与光、脱落酸及干旱胁迫响应并与类黄酮物质合成相关。在低温和干旱胁迫下,GsEXPA3基因的转录呈显著增加趋势,分别在处理后12和9 h达到最高点,为对照组的3.27倍和2.09倍。GsEXPA3基因的过表达显著促进了转基因大豆毛状根的生长,毛状根数量、总根长和总根重,与对照组相比分别提高了56.83%、53.19%和53.35%。结果说明野生大豆扩展蛋白基因GsEXPA3对于栽培大豆的分子育种具有良好的应用价值。

直立型半野生大豆叶绿体基因组分析

采用Illumina高通量测序技术对直立型半野生大豆(Glycine gracilis)叶绿体基因组(Chloroplast DNA,cpDNA)进行测序和组装,获得完整基因组,以探究其结构特征,为后续基于cpDNA的相关分析以及大豆资源多样性保护和系统发育等研究提供基础或依据。结果表明,直立型半野生大豆cpDNA全长148320 bp,为典型四分体结构,注释基因108个,包含66个蛋白编码基因、29个tRNA基因和4个rRNA基因。基因组序列上共检测到87个SSR位点,其中与单核苷酸、双核苷酸、三核苷酸、四核苷酸、五核苷酸对应的位点分别为55,19,4,7,2个。在系统发育上,直立型半野生大豆与已公布的普通型一年生半野生大豆(Glycine gracilis)、栽培大豆(Glycine max)及野大豆(Glycine soja)亲缘关系较近。

承德市农林科学院在野生大豆育种方面的研究进展

野生大豆具有繁殖系数高、高蛋白、抗生物胁迫与非生物胁迫等优点,适宜作为育种的亲本材料。多年来以野生大豆作为父本与栽培大豆杂交的品种居多,作母本与栽培大豆杂交,技术难度大,不易成功。承德市农林科学院突破了这一技术瓶颈,自1985年利用高蛋白野生大豆作母本与栽培大豆杂交获得成功以来,30多年间,一直致力于种间的回交改良工作,陆续开发了一系列承豆号高产多抗大豆新品种(系),拓宽了栽培大豆的遗传基础。后续将继续创制具有25%-100%的野生大豆细胞质新种质材料,促进冀北地区春播大豆品种的遗传改良。同时集成春播大豆丰产高效栽培技术体系,通过新技术示范推广与技术示范区建设,提升大豆的产量和品质。为此,从承德市农林科学院大豆育种的历史沿革、已经审定的品种和未来的发展方向等方面进行论述,以期为在野生大豆育种方面的相关研究和应用提供参考。

野生大豆种质资源保护与利用研究

我国是大豆的起源地,更是野生大豆生长面积最广、含量最丰富的国家。其不仅能够作为牧草供给动物食用,还具有一定的药用价值,对于改良盐碱地和生态环境具有重要作用。但是现阶段野生大豆种质资源的保护与利用上还存在一定问题,因此本文主要分析相关问题,并针对性地提出几条建议,希望能够改善现状,加强野生大豆种质资源的保护与利用。

野生大豆GsEXPA10基因的生物信息学分析

野生大豆分布于我国东北地区盐碱地中,是栽培大豆的祖先物种,在长期的自然环境选择下形成了丰富的变异类型,是珍贵的大豆基因库;并且野生大豆具有很强的野外适应性和抗逆性,其中的耐盐碱能力尤为突出,是具备强耐盐碱性状的重要种质资源,通过研究其中复杂的耐盐碱基因调控网络,将有利于培育高抗盐碱大豆新品种。本研究前期发现野生大豆的膨胀素GsEXPA10基因,受到盐胁迫的诱导,故对GsEXPA10基因进行生物信息学分析,包括蛋白质特性、蛋白质结构、蛋白质进化等方面的研究,并通过基因编辑手段,进行基因敲除,解析GsEXPA10基因的相关功能和特性机制,为后续膨胀素在大豆耐盐碱性状方面的培育提供研究基础。

野生大豆、半野生大豆和栽培大豆对苗期干旱胁迫的生理反应

以野生、半野生和栽培大豆为材料,在旱棚盆栽条件下进行苗期干旱胁迫试验。对叶绿素含量、光合速率、脯氨酸含量、丙二醛(MDA)含量、相对电导率、可溶性糖(WSS)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性进行测定。结果表明,在干旱胁迫下,叶绿素含量、光合速率、可溶性糖含量、脯氨酸含量及SOD活性表现为野生大豆>半野生大豆>栽培大豆;而丙二醛含量、相对电导率、POD活性则表现为野生大豆<半野生大豆<栽培大豆。干旱胁迫下不同类型材料各生理指标与正常供水条件相比都发生不同程度的变化,叶绿素含量、光合速率降幅为野生大豆<半野生大豆<栽培大豆;脯氨酸含量增幅为野生大豆>半野生大豆>栽培大豆;而丙二醛(MDA)含量、相对电导率、SOD活性、POD活性、CAT活性增幅变化顺序为野生大豆<半野生大豆<栽培大豆。在干旱胁迫下,野生大豆、半野生大豆和栽培大豆的生理指标发生显著变化,3种类型大豆的变化幅度差异显著。野生大豆在干旱胁迫下生理指标的表现优于半野生大豆和栽培大豆。

野生大豆(Glycine soja)研究现状与建议

野生大豆(G.soja)是栽培大豆的祖先种,具有高蛋白、多抗、广适应性和繁殖系数高等特性。本文针对近几年野生大豆考察工作介绍了野生大豆分布现状,并对目前野生大豆资源的研究、鉴定和利用进行了分析,提出加强资源评价的深度和广度以提高野生大豆的有效利用,开展野生大豆保护遗传学方面的研究以促进野生大豆的有效保护。

中国野生大豆遗传多样性中心

本文采用群体遗传学方法 ,研究分析了 6172份中国野生大豆资源的数量、遗传多样性指数( Shannon指数 )、 12个性状的综合变异系数及其地理分布。结果表明 :142～ 4 7°N× 12 2～ 12 7°E的东北中南部野生大豆资源分布极广、遗传多样性丰富、综合变异系数高 ;2 34～ 35°N× 113～ 115°E、 38～ 39°N× 113～ 115°E和 34～ 35°N× 10 7～ 10 9°E的黄河中下游和秦岭山区野生大豆次之 ;3 2 6～ 2 7°N× 119～ 12 1°E的东南沿海地区野生大豆遗传多样性、综合变异系数均很高 ,但分布较少。根据遗传多样性、综合变异系数及资源的地理分布 ,提出了中国野生大豆遗传多样性中心及多样性扩散 ,据此推测了中国野生大豆的起源模式 ,为栽培大豆的起源提供了一个重要依据。

中国野生大豆(G.soja)籽粒性状的遗传多样性及其地理分布

本文分析了中国野生大豆资源5279份百粒重、种皮色、泥膜、脐色等籽粒性状的多样性及其地理分布。发现:（1）81.1％材料的百粒重≤2.5g。（2）百粒重的大小与种皮色、泥膜、脐色有密切联系。（3）籽粒性状的变异中心主要分布在黄河流域和东北地区的东南部。根据中国野生大豆籽粒性状的综合表现,讨论了:（1）根据百粒重,野生大豆分型如下:百粒重≤2.5g为“野生型”,2.51-5g为“半野生Ⅰ型”,> 5g为“半野生Ⅱ型”。（2）根据野生大豆籽粒性状的变异中心,提出大豆起源于我国北方。除了黄河流域以外,东北的东南部很可能是另一起源地。