春大豆种子田间劣变性和劣变抗性的差异蛋白质组学研究

【目的】南方春大豆种子在生理成熟(R6或R7期)过程中易受高温高湿胁迫影响常会发生种子田间劣变,已经严重制约了中国南方春大豆生产和应用的发展。应用比较蛋白质组学技术,在蛋白表达水平上揭示高温高湿下南方春大豆种子田间劣变性和劣变抗性的机制,为遗传育种改良和新品种选育奠定种质基础。【方法】利用抗种子田间劣变种质湘豆3号和不抗种质宁镇1号为材料,在种子发育到生理成熟期时模拟田间高温高湿胁迫处理,运用双向电泳(2-DE)和MALDI-TOF/TOF鉴定技术研究春大豆种子蛋白质表达谱的变化。【结果】高温高湿胁迫处理和对照条件下(1、5、10、16和24 h),湘豆3号和宁镇1号大豆种子可溶性蛋白的每张2-DE重复胶上都可以检测到700多个可重复蛋白点,50个蛋白质点在处理与对照之间表达量上存在显著差异。其中有33个差异蛋白点经质谱分析成功鉴定;功能分类表明,这些成功鉴定的差异蛋白分别涉及细胞修复及防御(9%)、氧化还原平衡(12%)、蛋白合成(3%)、能量代谢(15%)、转运过程(15%)以及贮藏蛋白(31%)等代谢途径和细胞过程。此外,还有5个差异蛋白为未知功能蛋白。【结论】高温高湿胁迫下,抗性种质湘豆3号较不抗种质宁镇1号具有较强的抗氧化和细胞修复及防御能力,可能是其具有较强的抗种子田间劣变性的关键原因。

春播和秋播对南方春大豆种子活力的影响

试验采用春播(4月4日)和秋播(7月30日)两种播期法,研究春播种子活力低,秋播种子活力高的生理生化原因。结果表明:种子发芽率、发芽指数、电导率、过氧化物酶活性和真菌侵染率,这些反映种子活力的生理指标,秋播种子均优于春播种子;此外,秋播种子表皮结构较春播种子致密,种子表面小孔数目少而小,这可能也是秋播种子活力高的原因之一。

春大豆百粒重与气象条件间关系的初步研究

大豆百粒重受鼓粒后气象条件的影响，由此引起的产量波动约占大豆总产量的３．１％。百粒重的大小主要取决于粒重的增长速度和鼓粒时间的长短。粒重的增长速度，前期受最高气温、日照时数及降雨量影响较大，而后期受日较差及日照时数的影响较大；鼓粒持续时间主要受鼓粒后的温度条件影响。各气象要素综合作用决定了大豆百粒重的大小。

不同收获期春大豆种子贮藏后的活力研究

试验研究了三种不同播期 (春播、夏播、秋播 )下的春大豆在黄熟期 ,完熟期 ,过熟期收获的种子 ,经低温 (4℃ )密封贮藏 4年后活力的差异。结果表明 :完熟期 (R8)种子活力最高 ,过熟期 (R8后 )次之 ,黄熟期 (R7)种子活力最低。与种子活力相应的生理生化指标 :种子发芽势、种子发芽率、种子外渗量以及过氧化物酶均以完熟期种子表现为优。

窄行密植对高产春大豆株型及产量的影响

大田条件下研究了黑农41在两种密度(45.0万,60.0万株/hm2)及3种行距(20,30,40 cm)下株型及产量变化,结果表明:缩小行距与增加密度均对大豆的株高、茎粗、始荚高度、分枝数、LAI、光合势、干物质积累、根冠比等性状产生明显的影响,导致不同处理间大豆子粒产量表现出显著的差异,行距的影响小于密度;不同密度有其适宜的株行距配置,在60.0万株/hm2密度下,20 cm行距较30,40 cm行距有利于优化大豆群体结构,实现高产。

不同播期和成熟度对南方菜用大豆种子活力的影响

试验采用两个莱用大豆品种研究春播和秋播不同成熟度 (R7,R8,R8后 )收获的菜用大豆种子活力的差异及生理生化特性。结果表明 :春播以收获 R8、R8后种子为好 ,种子活力高 ,这可以避免因 R7期收获种子含水量高 ,夏季烈日曝晒引起的种皮直接损伤 ;秋播以适当早收 (R7)为好 ,以避过后期的“田间蚀化”。适时收获的高活力种子表现为电导率。

春大豆种子形成过程中β-淀粉酶的作用及与胎萌的关系

以7个春大豆品种为材料,对其发育特性、发育过程中β-淀粉酶的作用和胎萌发生的关系进行研究。结果表明:大豆发芽指数从满粒期到始熟期迅速上升,完熟期前达到最高。发芽力与种子干重呈极显著正相关。β-淀粉酶活性随种子发育和干物质的积累而增加,随种子萌动而下降,其活性与不易胎萌品种的发芽率和发芽指数呈正相关,与易胎萌品种呈负相关。4个易胎萌的品种中,95-1和9701胎萌于满粒期,发芽率达60%以上;华春18和矮脚早于始熟期胎萌,发芽率超过80%。始熟期后,发生胎萌的种子内β-淀粉酶活性有所下降。发生胎萌的大豆种子其干物质量和发芽率大幅度下降。

不同钾水平下春大豆品种的钾利用效率研究

试验研究了不同钾水平下春大豆品种对钾利用效率和产量的差异。结果表明，不同钾水平间利用率（ＫＵＥ）和经济效率比（ＥＫＥＲ）均达极显著差异，不同春大豆品种间这些参数除了钾收获指数（ＫＨＩ）外也达极显著差异。施钾可显著地提高子粒产量，但品种间的反应不同。根据各春大豆品种对施钾的反应程度、钾利用效率的不同以及子粒产量的表现，可把春大豆品种分为若干反应型。本文也提出了以ＥＫＥＲ与子粒产量相结合作为钾高效筛选指标的观点。

东北大豆种质群体在克山的表现及其潜在的育种意义

东北是我国大豆的主要生态区，克山是东北北部重要产区。本研究于2012—2014年，以搜集到的东北地区各单位现存的361份大豆地方品种和育成品种作为东北现存的本地种质，观察该群体在克山地区的表现，研究其在克山的潜在育种意义。获得以下主要结果：（1）东北大豆种质群体平均表现为全生育期133d（103．8～157．0d）、蛋白质含量39．69％（35．6％-44．38％）、油脂含量20．58％（17．47％-22．84％）、蛋脂总量60．27％（54．00％-63．97％）、百粒重17．61g（6．13～28．17g）、株高约96cm（54.92～146．8cm）、主茎19节（11.23—25．83）、分枝2．75个（0．22～7．63）、倒伏2级左右（1．00～4．oo）；（2）当地适合熟期组为MG0和MGI，各性状的平均值与群体平均相近，其它熟期组在当地的表现与之不同。MG000和MG00的生育天数集中在110～120d，比当地无霜期早约10～20d，不能充分利用当地的自然条件；而品质性状表现则略优于MG0和MGI，特别是油脂含量和蛋脂总量分别高约1％、1．5％；株高、节数均低于MG0和MGI，分别低约10～40cm、2～8节。biGII的生育天数在当地高达150d，不能稳定正常成熟，不适合当地种植；品质性状表现低于当地品种水平，特别是蛋白质、蛋脂总量均低约2％，油脂低约0．5％；而株高、节数高于当地品种，分别高约10cm、2节，倒伏程度则高达3级。biGIII在克山不能正常成熟，导致其它性状表达不正常，生长量和倒伏度增加；（3）根据各农艺品质性状在克山表现的遗传进度估计，虽然油脂和蛋白质含量相对小些，但均有一定的改良潜力。克山地区利用东北大豆资源育成了许多适于东北北部的优异品种，体现了东北种质的重要作用。根据当地品种的表现，从供试的东北资源中提出了各农艺、品质性状改良可用的亲本品种名单，供育种工作者参考。

春大豆种子抗劣变性鉴定方法研究

采用高温高湿度条件及不同浓度的甲醇溶液处理春大豆种子,测定处理种子的发芽率,对春大豆种子的抗劣变性鉴定方法进行了研究。结果表明:高温高湿度老化法(45℃、RH 99%)以处理8 d左右为宜,采用半致死剂量确定甲醇老化法以15 mL20%甲醇溶液处理鉴定效果最好,而采用浓度为30%或40%的甲醇溶液处理能鉴定出特抗劣变的大豆品种。

东北大豆种质群体在长春的表现及其潜在的育种意义

东北是我国大豆的主要生态区,长春是东北中部重要产区。本研究于2012-2014年以搜集到的东北地区各单位现存的361份大豆地方品种和育成品种作为东北现存的本地种质,观察该群体在长春地区的表现,研究其潜在育种意义。主要结果如下:1)东北大豆种质群体在长春地区平均表现为全生育期114 d(93.88~137.75)、蛋白质含量41.09%(36.68%~45.85%)、油脂含量21.94%(19.00%~23.94%)、蛋脂总量63.09%(59.49%~66.24%)、百粒重20.53 g(9.47~28.20 g)、株高约83.82 cm(45.8~146.8 cm)、主茎16.7节(10.3~25.3)、分枝2个(0.1~10.1)、倒伏2级左右(1.4~4.0)。2)当地适合熟期组为MG0/MG I,生育天数在120 d左右。MG000、MG00生育天数集中在98~104 d,不能充分利用当地的自然条件;株高、节数均比MG0/MG I低约20~28 cm、3~4节。MGⅡ/MGIII在长春不能稳定成熟,其株高、主茎节数比MG0/MG I高约25~35 cm、2~3节。至于籽粒性状(蛋白质含量、油脂含量和百粒重),不同熟期组间绝对值差异不大,而各熟期组内均含有表现突出的资源。3)根据各农艺品质性状在长春表现,油脂和蛋白质含量遗传率高但相对遗传进度较低,需加大选育强度;蛋脂总量的改良应建立在蛋白质、油脂改良的基础上;本群体在倒伏性状上潜力有限,应通过引进新的种质来进行改良。4)长春当地的82个地方/育成品种(共88个,其中6个育成品种未查到系谱资料)共有99个祖先亲本,这些祖先亲本主要来源于当地,其次为黑龙江省和国外;其中衍生品种最多的前20个祖先亲本对群体的贡献率约63%,衍生品种最多的前5个祖先亲本衍生品种数及贡献率分别为金元(58,6.35%)、铁荚四粒黄(50,8.16%)、十胜长叶(49,6.61%)、嘟噜豆(44,4.02%)、四粒黄(P340)(41,6.36%);虽然当地育成品种平均含有9.3个祖先亲本,但当地品种的遗传基础仍较为狭窄,需通过其它地区资源扩展当地种质的遗传基础。

东北大豆种质群体在牡丹江的表现及其潜在的育种意义

东北是我国春大豆的主要生态区,牡丹江位于黑龙江省东南部,属第2亚区。本研究于2012-2014年间,以搜集到的东北地区各单位现存的361份大豆育成品种和地方品种作为东北现存的本地种质,观察该群体在牡丹江地区的表现,研究其在牡丹江的潜在育种意义。主要结果如下:1)东北大豆种质群体平均表现为全生育期分布在101~147 d(平均为124 d)、蛋白质含量范围为35.36%~45.36%(平均为39.69%)、油脂含量范围为18.93%~23.78%(平均为21.96%)、蛋脂总量范围57.74%~66.67%(平均值61.82%)、百粒重范围在8.49~29.43 g(平均值19.91 g)、株高36.6~115.3 cm(平均值82 cm)、主茎11.2~20.4节(平均为16节)、分枝为0~4.8个(平均2.8)、倒伏在1.2~3.6(平均2级左右)。2)当地适合熟期组为MG 0和MG I,各性状的平均值与群体平均值相近,其他熟期组在当地的表现与之不同。MG 000和MG 00的生育天数集中在106~113 d,比当地无霜期早10~20 d,不能充分利用当地的自然条件;而品质性状表现则略优于MG 0/MGⅠ,特别是蛋白质含量和蛋脂总量分别高约1.62%、1.59%;株高、节数均低于MG 0/MG I,分别低10~30 cm、2~4节。MGⅡ的生育天数高达136 d,不能稳定成熟;品质性状表现低于当地品种水平,特别是油脂含量、蛋脂总量分别低约1.5%、2%;而株高、节数高于当地品种,分别高约10 cm、1~2节,倒伏程度则高达3级。MG III在牡丹江不能正常成熟,导致其他性状表达不正常,生长量和倒伏度增加。3)本群体中包含第二亚区育成217个品种,查到系谱资料的208个,这208个品种共涉及169个祖先亲本,其中黑龙江来源有77份、吉林省48份、辽宁省8份、国外来源26份,其他来源10份。衍生品种最多的前10个祖先亲本主要来源于吉林,对该亚区品种的贡献率约48.9%;衍生品种数在11~20间主要来源于黑龙江,前20个祖先亲本对该亚区品种的贡献率约62.4%。4)根据各农艺品质性状在牡丹江表现的遗传进度估计,虽然油脂和蛋白质含量相对小些,但均有一定的改良潜力。根据当地品种的表现,从供试的东北资源中提出了各农艺、品质性状改良可用的亲本品种名单,供育种工作者参考。

收获期对南方春大豆产量、品质及抗劣变性的影响

通过田间试验,研究了收获期对湖南省主栽的4个春大豆品种产量、品质及抗劣变性的影响。结果表明:在完熟期收获的大豆百粒重和单株粒重均最高;过早收获时种子蛋白质含量、蛋脂总含量低,过迟收获时则脂肪含量低;在成熟期至完熟期收获能获得具有较高发芽势和发芽率的种子;收获期适当提前有利于增强大豆种子的抗劣变性。

东北大豆种质群体在大庆的表现及其育种意义

表型评价是鉴别高产、优质和抗逆性优良大豆资源的必要步骤。为更好利用东北大豆种质资源,2012-2014年在大庆农科院将搜集到的东北地区各育种单位现存的361份大豆地方品种和育成品种(系)进行田间试验,采用重复内分组试验设计,对4类13个农艺、品质性状进行统计分析。结果表明:(1)东北大豆种质群体在大庆表现为:全生育期121 d(94~134 d)、蛋白质含量40.68%(36.66%~45.33%)、脂肪含量20.68%(15.77%~22.90%)、蛋脂总量61.36%(57.08%~65.45%)、百粒重17.48 g(9.69~28.42 g)、株高66 cm(33.1~96.2 cm)、主茎17节(9.76~24.00)、分枝1.25个(0.0~7.4)、倒伏1.4级(1.0~4.0)。(2)大庆地区适合熟期组(MG)为MG0和MGⅠ,更趋向于MGⅠ,两熟期组内品种的各性状平均值与东北大豆种质群体的总平均值相近。MG000~MG00组生育期较短,未能充分利用当地生态气候资源,品质性状与MG0~MGⅠ相差不大;而株高、产量性状表现较MG0~MGⅠ偏低(如株高低约20 cm,地上部生物量低约1.2 t/hm2)。MGⅡ~MGⅢ品种则大多未能充分成熟,导致其他性状表达不正常。大庆地区未来大豆改良的主要方向是适合的熟期组(MG0~MGⅠ)、高产、高蛋白兼顾高脂肪含量,应重视耐逆性。从资源群体中优选出一批用以改良大庆大豆性状的不同熟期组亲本,为育种工作者提供参考。

贮藏方式对春大豆种子活力的影响

为了探明不同贮藏方式对春大豆种子活力的影响,于2007～2008年进行了春大豆种子贮藏试验。结果表明:4～6℃冷库贮藏的种子发芽势和发芽率与贮藏前差异不显著;常温纤维袋贮藏、-18℃冰柜贮藏和常温塑料袋密封贮藏的种子发芽势和发芽率显著低于贮藏前;种子发芽率与发芽势呈显著正相关;发芽率与种子浸泡液电导率和下胚轴过氧化物酶活性呈不显著负相关。

模拟田间劣变对生理成熟期春大豆植株生长及种子活力的影响

以田间劣变抗性品种湘豆3号和不抗品种宁镇1号为试材，采用盆栽方式，通过模拟发生田间劣变的逆境，研究了高温高湿胁迫[40℃／30℃、RH95％-100％／70％、10h／14h（白天／黑夜）]对春大豆生理成熟期豆荚和茎叶生长量及种子活力的影响。结果表明：短时间（〈24h）的高温高湿胁迫对2个大豆品种豆荚和茎叶的生长量影响不明显，胁迫48h后，不抗品种宁镇1号豆荚和茎叶生长受抑制程度明显大于抗性品种湘豆3号；与对照相比，高温高湿胁迫后2个大豆品种的发芽势、发芽率、简易活力指数以及脱氢酶和酸性磷酸酶活性均呈下降趋势，并随胁迫时间的延长下降幅度增大，在各个胁迫时间点，不抗品种宁镇1号各测试指标的降幅均显著大于抗性品种湘豆3号。

东北大豆种质群体生态性状在铁岭地区的表现及育种潜势研究

为深入发掘和有效利用东北大豆优异种质资源,本研究于2012-2014年对铁岭市种植的东北地区各育种单位现存的大豆地方品种和育成品种(系)361份,利用重复内分组设计试验方法,采用频次分布和描述统计及方差分析对4类13个表型性状进行了统计分析以期揭示其育种潜势。结果表明:(1)东北大豆种质群体在铁岭市平均表现值为:全生育期104 d(83.6~136 d)、蛋白质含量40.9%(37.7%~45.9%)、脂肪含量22.4%(18.9%~23.8%)、蛋脂总量63.3%(60.4%~66.5%)、百粒重18.8 g(11.0~34.7 g)、株高72.0 cm(42.4~121 cm)、主茎17.1节(11.5~23.1)、分枝1.59个(0.27~5.09)和倒伏1.8级(0.88~4)。(2)当地适合熟期组为MGⅡ和MGⅢ,该熟期组品种的各性状的平均值与群体平均值相近,其他熟期组在当地的表现与之不同。而品质性状表现则略优于当地品种水平。(3)群体各生态遗传性状均有一定的改良潜力空间,部分优异亲本品种,可供育种工作者在改良各生态、品质性状时参考利用。(4)追溯第4亚区品种祖先来源及贡献率表明:该地区育成/搜集品种平均含有祖先亲本7.8个,其中前20个祖先亲本对当地育成品种的贡献率为70.6%,而前10个祖先亲本对群体的贡献率为61.1%。

东北春大豆籽粒性状的生态特性分析

为明确东北大豆籽粒性状的生态特性，采用东北地区代表性品种361份，于2012—2014年在东北地区北安、扎兰屯、克山、牡丹江、佳木斯、大庆、长春、白城、铁岭9个代表性地点进行了试验研究。本文将品种在所有环境下的平均值作为该品种在常规田间管理条件下获得的常规值，常规值的大小代表了品种的基因型值，用以作为与生态区值比较的标准。研究结果显示：（1）东北地区大豆的蛋白质含量、油脂含量、蛋脂总量为40．47％、21．35％和61．82％，百粒重总平均值为19．06g。不同试点间蛋白质含量、油脂含量、蛋脂总量最大相差约2—3个百分点，百粒重最大相差约3g；而品种间相对应性状则分别相差约8，4，6个百分点和20g，品种问差异远大于试点间表达的平均差异。（2）品种按育成年代归类，不同育成年代品种平均值呈现一定的变异趋势，蛋白质含量和蛋脂总量随育成年代呈现下降趋势、油脂含量和百粒重呈现上升趋势，其中蛋白质含量从41．23％降至40．28％，蛋脂总量从62．16％降至61．74％，油脂含量从20．92％升至21．46％，百粒重从18．70g升至19．29g。但同一育成年代内品种的差异大于不同育成年代间平均值间的差异。（3）品种按熟期组归类，平均值呈现一定的变异趋势，蛋白质含量（39．97％～41．31％）呈现以MGI组为底端，向早向晚均上升；油脂含量（20．42％-21．83％）与蛋脂总量（61．23％-62．92％）随熟期组变晚呈下降的趋势；百粒重在MGIII组（20．32g）达到最大，在其它熟期组间（18．86—19．18g）差异不显著。熟期组内品种籽粒性状的差异远大于熟期组间育成品种籽粒性状平均值间的差异。（4）各熟期组品种在各生态区籽粒性状的差异虽达到显著水平，但差异并不大。第1亚区主要包括黑龙江、内蒙古北部地区，各熟期组在该地的蛋白质含量、油脂含量、蛋脂含量、百粒重平均值分别低于相应的全试验平均值约0．1—0．4、0．6～1．3和1—1．5个百分点。第Ⅱ亚区主要包括黑龙江中南部至吉林省长春地区，MG000-MGI油脂含量在该地比相应的全试验平均约高0．1～0．2个百分点，百粒重高约0．45～1．1g。第Ⅲ亚区包括黑龙江西南至吉林省东北部缺水地区，MG000-MGII的蛋白质含量在该亚区比相对应的常规值高约0．3～0．5个百分点，MG000．MGI的蛋脂总量在该亚区均高于相应的常规值，其中MG000高约0．5个百分点，其余各组高0．1—0．2个百分点。第Ⅳ亚区主要包括辽宁省大部地区，MG000-MGU的蛋白质含量在该亚区比相应的常规值高约0．2—0．6个百分点，油脂含量比相应的常规值高约0．7—1．64个百分点，蛋脂总量则比相应的常规值高约1个百分点。第1亚区综合生态条件并不利于大豆高品质的表达，第Ⅱ亚区综合生态条件有利于油脂含量、百粒重的表达，第Ⅲ亚区综合生态条件有利于蛋白质含量、蛋脂总量的表达，第Ⅳ亚区综合生态条件有利于各品质性状的表达。东北各亚区生态环境对籽粒品质性状的表达有一定作用，但各亚区内品种间的遗传差异更大。根据品种在各生态亚区的表现筛选出一批籽粒性状有特色的品种供育种利用。

播期对新疆高产春大豆产量和品质的影响

为探明播期对新疆高产春大豆产量和品质的影响规律。采用田间裂区试验设计研究了4个播期(4月11日、4月21日、5月1日、5月11日)对4个高产春大豆品种(系)生育期、产量、籽粒蛋白质和脂肪含量的影响。结果表明:随播期推迟,大豆生育进程推迟,生育期、产量呈现先增加后降低的变化趋势,以4月21日较高,变幅为4 243.3~4 888.9 kg·hm^(-2);推迟播期籽粒粗脂肪含量持续下降,籽粒蛋白质百分含量受播期影响小于脂肪含量,表现因品种(系)而异。伊犁地区春大豆适宜播期是4月21日前后,5月11日前播种春大豆在9月底前可正常成熟,可获得近4 000 kg·hm^(-2)产量。

中国南方春大豆收获前后种子劣变的抗性研究

中国南方春大豆种子易劣变,已成为该地区发展粒用型和菜用型大豆生产的重大障碍。【目的】对中国南方春大豆种质种子劣变抗性的鉴定筛选可获得抗性种质,从而为劣变抗性机理研究、遗传育种改良和新品种选育奠定种质基础。【方法】本研究采用甲醇胁迫法和温箱蚀化法对92份中国南方春大豆地方品种和推广品种进行收获前和收获后种子劣变的鉴定。【结果】经筛选鉴定获得收获前种子劣变(田间劣变)相对较抗种质(发芽率≥80.00%、活力指数≥2.64和简易活力指数≥8.61)3个,收获后种子劣变较抗(耐贮藏)种质(发芽率≥80.00%、活力指数≥1.00和简易活力指数≥7.03)3个,双抗种质1个以及双不抗种质1个。【结论】中国南方春大豆种质收获前种子劣变抗性大于收获后种子劣变抗性,而且资源中收获前种子劣变抗性种质更为丰富;与种子活力和劣变性相关的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和简易活力指数等指标间皆呈极显著正相关;宜联合采用活力指数、简易活力指数和发芽率作为种质种子劣变评价鉴定指标。