大豆根茎过渡区弯曲突变体M_(rstz)的鉴定与基因定位

植物根茎过渡区(root-stem transition zone,RSTZ)将根和茎相互连接,其发育形态决定了大豆的地上部株型和抗倒伏潜力。本研究通过EMS诱变获得一个RSTZ弯曲或旋转的大豆突变体M_(rstz),其形态特征能够稳定遗传,是探究大豆茎秆发育规律的特异材料。将该突变体和栽培大豆中黄13杂交构建重组自交系群体,对群体中直立和弯曲型后代的RSTZ进行解剖结构比较,发现弯曲型株系比直立型株系的维管形成层较宽、次生木质部细胞层数较多、细胞形状不规则,表明维管组织分化可能是导致RSTZ形态发生差异的重要因素之一。进一步对化学组分测定发现,木质素和粗纤维含量越高越不易弯曲。选取RIL群体中弯曲型和直立型2种极端株系进行BSA-Seq,采用SNP-index和InDel-index关联分析方法鉴定到调控RSTZ形态的关联区域Chr19:43030943~45849854,该区间共含有319个基因。结合生物信息学分析、基因注释信息和表达丰度分析筛选到7个候选基因,分别为Glyma.19G170200、Glyma.19G201500、Glyma.19G187800、Glyma.19G178200、Glyma.19G197000、Glyma.19G179100、Glyma.19G196900。其中,Glyma.19G187800、Glyma.19G178200和Glyma.19G196900在大豆驯化中潜在影响RSTZ形态建成。本研究为解析大豆RSTZ组织形成及其遗传基础提供了材料基础,并为挖掘调控大豆茎秆发育基因提供新的见解。

大豆类病变皱叶突变体NT301遗传分析和2对基因定位

通过研究类病变突变体,挖掘抗病基因,利用分子设计育种的方法快速培育优良抗病大豆新品种,可减轻化学农药对环境的污染,降低病害的抗药性。本研究以^(60)Coγ诱变获得的类病变皱叶突变体NT301为父本,分别与W82、KF1和KF35进行杂交,构建了F_(2)和F_(2:3)分离群体,通过SSR标记和SNP分析,将目标基因1(rl1)缩小到18号染色体937 kb区间内,包含66个候选基因,将目标基因2(rl2)缩小到8号染色体130 kb区间内,包含15个候选基因。接着,本研究利用基因芯片技术对近等基因系进行了基因表达谱研究,得到了差异表达基因参与的KEGG调控通路。另外对8号染色体的15个候选基因进行半定量与荧光定量RT-PCR表达分析发现,只有基因Glyma.08G332500在突变体NT301与野生型中的差异达到了4倍,推测Glyma.08G332500基因是突变体NT301的候选基因。

大豆突变基因的遗传分析及窄叶突变基因的RAPD标记

宽叶、无４粒荚大豆品种鲁豆４号（代号ＬＤ４）经烷化剂ＥＭＳ诱变处理选育出窄叶和４粒荚同时发生突变的稳定突变系Ｅ１８２。突变系与亲本杂交遗传分析表明，“宽叶与窄叶”和“无４粒荚与有４粒荚”２对性状均符合孟德尔单因子的３：１分离比率，说明窄叶和４粒荚突变性状均受单个隐性核基因控制。马群体４种性状类型株数明显偏离２对独立基因的９：３：３：１分离比率，表现连锁遗传，连锁交换值为１１．２４％±０．８１％。对突变系、亲本及二者杂交Ｆ２、Ｆ３代进行ＲＡＰＤ标记分析，找到了窄叶突变基因的连锁标记ＯＰＹ６－１３００遗传距离为８ｃＭ，比Ｓｈｏｅｍａｋｅｒ等所作的窄叶ＲＦＬＰ标记逼近１０ｃＭ。

大豆球蛋白A_(1b)B_2基因表达的分子基础探讨

通过对大豆品种松浦和A_(1b)B_2基因突变体凡实的染色体DNA进行限制性片段长度多态性(RFLP)分析,克隆了一个只存在于大豆品种松浦中,而不存在于大豆突变体凡实中的大小为2.2Kb的DNA片段,并利用pUC19为载体,对该片段进行了亚克隆,利用多种限制性内切酶进行了酶切分析,得到了该片段的酶切图谱。根据两个大豆品种在多种限制性内切酶酶切时都表现出显著差异,推断大豆球蛋白A(1b)B_2基因之所以不能在大豆品种凡实中表达,是由于该品种染色体DNA发生了倒位或缺失所致,而不仅仅是个别碱基对的突变。

大豆11S球蛋白基因Gy1启动子克隆及序列分析

以高蛋白大豆品种南农87C-38总DNA为模板,采用PCR法扩增获得约1100bp大小的DNA片段,回收该片段并克隆到pUCm-T载体上,选取阳性克隆进行PCR和酶切检测,再进行测序分析.序列分析显示该片段含1174个核苷酸,采用Vector NTI软件将试验中克隆的序列与GenBank E07850报道的Gy1启动子和GenBank X15121报道的Gy1启动子及信号肽对应序列分别进行比对,同源性分别为99.6%和99.3%,确定该片断为南农87C-38大豆11S球蛋白基因Gy1启动子及信号肽.该启动子的成功克隆,可为今后利用基因工程技术改良大豆种子营养品质研究奠定基础.

大豆贮藏球蛋白A_2B_1α基因的克隆

从大豆黄化苗中抽提基因组DNA,用Charomid9-42构建目的基因文库,大豆贮藏球蛋白A_2B_1a的cDNA用[α-^(32)PdCTP]标记做探针,使用菌落原位杂交法得到阳性克隆。用人工合成专一性的寡核苷酸探针进行菌落原位杂交做进一步的鉴定,结果呈阳性。克隆得到的基因大小为4.3kb,并用限制性内切酶对其做了酶切图谱,证明克隆得到了大豆贮藏球蛋白A_2B_1a基因。

南农87C-38大豆优质11S球蛋白Gy7基因克隆及序列分析

大豆种子不仅富含蛋白质,而且赖氨酸含量较高,利用大豆高赖氨酸基因能够弥补谷类作物种子赖氨酸含量的不足。运用现代分子生物学技术,从高蛋白大豆南农87C-38中克隆11S球蛋白Gy7全基因及cDNA序列。经生物公司测序后,利用vectorNTI软件将所克隆的Gy7全基因及cDNA序列与Genbank(AF319776和AF319777)报道的序列进行比对分析,同源性分别为99%和99.6%。序列比对结果显示,Gy7基因cDNA与Genbank报道的序列之间所有的核苷酸差异都位于第3外显子。由此推测,第1、第2和第4外显子编码的氨基酸对于G7多肽形成特定高级结构可能具有非常重要的作用,它们在进化过程中受到的选择压力可能比第3外显子更强。根据遗传密码表推测,克隆的Gy7与Genbank报道的cDNA序列所编码的多肽,两者存在2个氨基酸组成的差异。大豆球蛋白Gy7优质基因的获得为今后利用转基因技术改良水稻、小麦等谷类作物的营养品质奠定了基础。

大豆芽黄新突变体vl-1的光合特性与基因定位

为发掘大豆叶色新基因资源,探讨叶绿素合成及光合作用机理,本研究以南农99-6芽黄新突变体vl-1和野生型(WT)品种南农99-6为试验材料,分析突变体与野生型形态、叶绿体结构、色素含量及光合特性,并进行遗传和基因定位研究。结果表明,突变体vl-1幼叶呈黄色,其类胡萝卜素、总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量均极显著低于野生型,叶绿体内基质片层排列疏松且减少,原片层体居多;突变体vl-1成熟叶片的叶色转绿,其光合色素含量、叶净光合速率、气孔导度、蒸腾速率与野生型均无显著差异,但胞间CO2浓度显著低于野生型。突变体vl-1与2个正常叶色亲本杂交衍生遗传群体叶色分离比例分析表明,芽黄受1对隐性核基因控制。利用科丰1号×突变体vl-1 F2群体将芽黄基因vl1定位于第8号染色体顶端SSR标记BARCSOYSSR_08_0037和BARCSOYSSR_08_0073之间,物理距离为628 kb,该区段未见大豆叶色基因定位的报道,共包含76个预测基因。本研究结果为揭示大豆芽黄的遗传机制奠定了理论基础。

大豆黄绿叶突变体NJ9903-5性状表现与基因定位研究

叶色突变体既可用于作物叶绿素合成、降解和光合作用等研究,也可作为标记基因为作物育种利用。本文对一个新发现的大豆黄绿叶自发突变体NJ9903-5进行遗传鉴定。结果表明:从对生真叶开始,该突变体幼嫩叶呈黄色,随着生长叶片逐渐转变为绿色。黄化叶片叶绿体数目下降,基质片层减少且排列疏松,叶绿素a、b、类胡萝卜素含量都极显著下降;其对株高、主茎节数、单株粒数、单株荚数有负效应,但对百粒重、蛋白质含量、油脂含量影响小,杂交后代中上述性状变异大。3个杂交群体遗传分析表明该性状受一对隐性核基因控制,利用F2隐性个体将目标基因ygl定位在SSR标记BARCSOYSSR_02_1445和BARCSOYSSR_02_1477之间约366 kb区段,包含36个候选基因。测序分析发现在突变体中,叶绿体膜转运蛋白相关基因Glyma.02G233700第1个外显子第38个碱基G缺失,移码突变导致蛋白翻译提前终止,结合前人研究结果,推测其为黄绿叶的目的基因ygl。

大豆脂肪酸脱氢酶GmFAD3C-1基因的克隆及功能分析

研究通过对大豆脂肪酸脱氢酶GmFAD3家族中4个关键酶基因序列进行比对,与对照JN18相比,大豆低亚麻酸突变体MT72中GmFAD3C-1基因在起始密码子后+966bp处存在一个碱基位点的缺失(G→•),产生移码突变,导致氨基酸序列上产生较大变化(该突变基因命名为gmfad3c-1)。构建GmFAD3C-1基因超表达及CRISPR/Cas9编辑载体,利用花粉管通道法获得T_(2)转化植株。脂肪酸脱氢酶酶活测定结果显示,超表达植株T_(2)籽粒中,酶活与对照相比上升47.62%~78.85%,编辑载体T_(2)籽粒中,酶活与对照相比下降25.67%~47.11%。脂肪酸相对含量测定的结果进一步表明,GmFAD3C-1基因的表达与植株亚麻酸含量密切相关。

大豆MIPS1基因的定位及其低植酸突变性状CAPS标记的开发

【目的】定位大豆肌醇-3-磷酸合成酶基因MIPS1,丰富该基因的遗传信息;开发出该基因的特异性分子标记,用于大豆突变体Gm-lpa-TW-1低植酸(LPA)突变性状的辅助选择。【方法】应用公布的大豆基因组数据库和生物信息学分析确定MIPS1候选染色体,利用分离群体中微卫星标记与LPA性状的共分离,定位突变基因MIPS1;根据MIPS1LPA突变性质和同源基因的序列,开发CAPS分子标记。【结果】大豆中有4个MIPS基因,其中MIPS1被定位在染色体18上,为注释为Glyma18g02210的大豆基因,其DNA起始序列为1364774bp,位于SSR标记Satt570(3162690 bp)和Satt115(10422881 bp)之上,遗传距离分别为5.5和15.2cM;开发了MIPS1特异性共显性CAPS标记,与LPA性状完全共分离。【结论】本文首次确定了MIPS1所在染色体及其位置,丰富了该基因的遗传信息,开发的CAPS标记可用于Gm-lpa-TW-1LPA性状的分子标记辅助选择。

离子注入对农杆菌介导将大豆球蛋白基因转入杨柴愈伤组织的影响

以杨柴愈伤组织为材料,研究了低能离子束注入对农杆菌介导将11S大豆球蛋白基因Gy3(A1aB1b)转入杨柴愈伤组织的影响。杨柴愈伤组织经离子束注入处理后以根癌农杆菌侵染,通过GUS报告基因表达的组织化学染色分析和PCR检测,发现离子注入显著增强了根癌农杆菌对愈伤组织的侵染转化效率,初步证明大豆基因已整合到杨柴基因组中。