大豆种质资源苗期耐盐鉴定及遗传多样性分析

盐碱地是边际土壤的主要类型之一,利用边际土地耕作是减缓耕地紧缺的有效途径。为筛选耐盐性较强的大豆种质资源,提高盐碱土地大豆产量,本研究对392份来自国内外不同地域的大豆种质资源,采用150 mmol/L NaCl进行苗期盐胁迫处理,采用单株分类记载法进行苗期耐盐性鉴定,并利用10个与耐盐基因连锁的SSR标记对高耐及耐盐等级大豆种质资源进行分子辅助鉴定及遗传多样性分析,应用相似性系数分析、聚类分析等方法对高耐及耐盐等级大豆种质资源进行综合评价。结果表明:筛选出58份高耐及耐盐大豆种质资源,包括赤豆1号、东农69等高耐大豆种质资源14份,黑农51、黑河35等耐盐大豆种质资源44份;58份耐盐大豆种质资源分子辅助鉴定表明,绥农1号、合丰50和东大2号携带耐盐等位变异最多,均为6个,标记平均鉴定效率为43.45%,平均准确率为68.46%,其中分子标记Satt201的鉴定效率和鉴定准确率最高,分别为60.34%和96.55%;聚类分析表明,58份大豆种质资源间的相似性系数在0.5385~0.9231之间,平均值为0.6974,相关系数为0.6240,说明58份大豆种质资源大部分遗传关系较近,遗传多样性较低,58份耐盐大豆种质资源并未按地域进行聚类,但一个类群或亚群中大部分种质资源来源地在地理位置上相同或较为接近,可从中筛选亲缘关系较远的大豆种质资源作为亲本,用于培育耐盐大豆新品种奠定遗传基础。

聚苯乙烯纳米塑料(PS-NPs)对大豆生理指标及基因表达的影响

纳米塑料是一种新兴污染物,其对农作物的影响越来越受到关注。为探究大豆对聚苯乙烯纳米塑料(polystyrene nanoplastics,PS-NPs)在生理和基因表达水平上的响应,本试验采用水培方式,测定50 mg/L 100 nm的PS-NPs暴露处理10 d后大豆幼苗的表型及生理指标,并对大豆幼苗根系进行转录组测序分析。结果表明,PS-NPs暴露处理后,大豆幼苗生长受抑制,根系形态发生显著变化,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性均一定程度增加,丙二醛(MDA)含量显著增加,可溶性糖含量减少。转录组分析表明,PS-NPs暴露处理共产生2112个差异基因,GO和KEGG分析显示其主要富集到与氧化还原反应、对乙烯和脱落酸的响应、氨基酸代谢和其他次生代谢物的合成相关的通路,注释到有250个转录因子发生差异表达,主要为ERF、WRKY、NAC、bHLH和MYB转录因子家族。本试验为进一步深入探究纳米塑料对大豆等农作物产生的影响及其分子机制奠定基础。

根瘤菌TtsI突变对大豆根瘤菌固氮酶活性的影响及转录组分析

根瘤菌与大豆建立的共生模式为大豆提供了生长发育所必须的氮素,在共生建立时根瘤菌Ⅲ型效应因子是影响结瘤发生的重要信号分子之一。为了解析根瘤菌Ⅲ型效应因子在结瘤中的作用,进行TtsI突变根瘤菌HH103(Sinorhizobium fredii HH103)结瘤鉴定以及根瘤转录组分析,并对差异基因进行富集分析。结果显示:TtsI突变可以降低绥农14根瘤的固氮酶活性,但不影响野生豆ZYD00006的根瘤固氮酶活性。TtsI突变根瘤菌HH103(HH103ΩTtsI)使绥农14根瘤内部分编码氮转运的相关基因以及NLP7下调表达,并且接种HH103ΩTtsI与接种HH103相比,Glyma.11G235200和NLP7在ZYD00006的根瘤中的相对表达没有显著差异。通过GO富集、KEGG富集以及GSEA富集分析显示,差异基因主要涉及信号传导以及代谢进程等,差异基因主要在植物激素信号传导以及MAPK信号通路上富集。研究结果为后续Ⅲ型效应因子的功能和机制的解析以及大豆高效固氮设计提供了新的思路;同时氮转运相关基因的表达差异可为进一步选育高结瘤、高固氮效率以及高氮利用率的大豆品种提供理论支撑。

大豆LBD基因家族的鉴定与表达分析

转录因子是植物生长发育的重要调节因子。侧生器官边界域(LBD,Lateral organ boundaries domain)基因家族是一类植物特有的转录因子,参与植物生长、营养代谢和逆境胁迫响应的调控。本研究采用生物信息学方法,从基因组和转录组水平对大豆LBD基因家族进行了系统鉴定和表达模式分析。系统进化结果显示,大豆LBD基因家族的89个成员可分为2大类、7个亚族。理化性质分析显示,大豆LBD基因家族编码的氨基酸数量范围在50 aa~325 aa,分子量为8 164.16 Da~60 499.65 Da,等电点介于4.69 pl~9.15 pl,不稳定系数为43.46~83.94。Motifs和基因结构分析发现,LBD基因家族成员保守性较高。启动子顺式作用元件分析显示,LBD基因家族成员含有与植物光响应相关的29种顺式作用元件,与植物激素相关的11种元件,以及与非生物和生物胁迫响应相关的6种元件。转录组分析发现,大豆LBD基因在DN50品种的生长节间伸长区(EZ)、成熟区(MZ)和茎尖(ST)的表达模式存在差异。LBD家族成员主要在MZ和ST高表达,其中GmLBD5、GmLBD23、GmLBD38、GmLBD46、GmLBD49、GmLBD71、GmLBD75和GmLBD78在EZ、MZ和ST均高表达,是调控大豆株高的关键候选基因。同时,还发现一些基因在茎组织特异表达,例如GmLBD83在EZ表达量较高,而GmLBD15、 GmLBD59、 GmLBD61和GmLBD84只在MZ高表达,GmLBD14、 GmLBD18、 GmLBD21、 GmLBD27、GmLBD55、GmLBD66和GmLBD70只在ST高表达。研究结果为深入分析LBD基因调节大豆节间生长发育的分子机理提供了靶标基因。

植物生长素响应基因SAUR的功能及其在大豆中的研究进展

生长素参与调节植物体的生长发育。作为生长素响应的三大基因家族成员之一,SAUR基因家族参与植物生长发育的多个过程,在响应生长素变化,影响植物体内生长素合成及转运,细胞伸长、代谢及逆境胁迫中发挥重要作用。文章综述了生长素的生理作用、生长素信号转导、生长素与不同激素信号间的相互作用及SAUR基因功能的研究进展,包括SAUR基因的结构及在大豆中的功能等,旨在为深入研究大豆SAUR基因功能奠定理论基础。

大豆再生相关基因GmLEC的克隆及生物信息学分析

利用同源克隆技术,对拟南芥再生相关基因LEC进行同源序列比对,从大豆中克隆LEC基因两个成员的全长CDS序列,得到大豆再生相关基因Gm LEC1-a,Gm LEC1-b及Gm LEC2-a,Gm LEC2-b,用生物信息学方法对大豆Gm LEC1及Gm LEC2基因核苷酸序列以及蛋白质结构、亲水性和疏水性及进化树等进行分析。结果表明,大豆再生相关基因Gm LEC1-a编码区长度为672 bp,编码223个氨基酸,Gm LEC1-b编码区长度为681 bp,编码226个氨基酸,Gm LEC2-a编码区长度为2 205 bp,编码734个氨基酸,Gm LEC2-b编码区长度为2 196 bp,编码731个氨基酸,Gm LEC蛋白为亲水性不稳定蛋白;通过对LEC蛋白功能结构域进行分析发现,Gm LEC1为H4超家族成员,Gm LEC2为B3超家族成员,并均与拟南芥属植物亲缘较近。

大豆GmGLP10基因的克隆及生物信息学分析

通过PCR的方法从大豆抗菌核病品种Maple Arrow中克隆得到Gm GLP10基因,生物信息学分析结果显示Gm GLP10蛋白由213个氨基酸组成,具有一个糖基化位点和多个磷酸化位点,为胞外分泌蛋白。通过对Gm GLP10基因起始密码子上游1 500 bp序列进行顺式作用元件分析,预测Gm GLP10启动子上具有多个与激素和防御胁迫应答相关的顺式作用元件。进化树分析结果表明,Gm GLP10与多个生长素结合蛋白进化距离较近,推断其可能具有相似的功能。Gm GLP10基因在菌核病菌胁迫下的转录本丰度的变化结果表明在菌核胁迫处理后Gm GLP10基因表达量上调明显。Gm GLP10可能作为生长素结合蛋白参与调控大豆的生长发育与抗病防御应答反应。

大豆种子耐储藏性相关QTL分析及候选基因挖掘

大豆种子在长期储存条件下发生老化,导致种子的品质降低、萌发力下降、幼苗活力变差,最终造成大豆大规模减产。种子耐储藏性是一个复杂的数量性状,受多基因控制。为了探究大豆种子耐储藏性机理,挖掘相关基因,以中豆27和九农20及其杂交衍生的112份重组自交系(Recombinant Inbred Lines,RIL)群体为材料,评价大豆种子耐储藏性,利用343907个高质量的SNPs标记构建Binmap,定位大豆种子耐储藏相关性状的QTLs,并利用基因组、转录组、代谢组进一步分析。结果显示:本研究共得到31个QTLs,分布于大豆的10条染色体上。多组学联合分析共发现与种子耐储藏性相关的3个候选基因,并发现种子耐储藏性相关的通络包括黄酮类生物合成途径和亚油酸代谢等。研究结果为深入解析大豆种子耐储藏遗传本质和大豆耐储藏品种的培育提供理论依据和技术支持。

大豆GmST1基因的生物信息学分析

磺基转移酶(sulfotransferase,SULT)基因是一个基因超家族。对大豆磺基转移酶基因GmST1(Glyma.13G191400)进行基于生物信息学的基因结构分析与功能预测,结果表明:GmST1(Williams82)基因序列全长1 439 bp,CDS区长1 035 bp,编码344个氨基酸。通过序列比对,分析出在感病Williams 82和抗病品种东农93-046中,GmST1序列存在着非同义SNP,导致氨基酸改变。利用Plant CARE分析启动子元件,发现在基因启动子序列中含有多个与光诱导、生长素、水杨酸、干旱等相关的元件。在BAR数据库中分析了GmST1的拟南芥同源基因在不同逆境胁迫条件下基因表达情况,表明该基因表达具有组织表达特异性,参与盐胁迫、干旱胁迫和抗病等相关反应。

粮饲兼用大豆新品种东农饲豆1的培育及栽培技术

为适应畜牧企业需求,提高牛奶蛋白质含量,亟需选育饲用型或粮饲兼用型大豆新品种。东农饲豆1是东北农业大学2013年以黑龙江省主栽高产优质大豆品种合丰50为母本,以胰蛋白酶抑制剂缺失高世代品系HZ6009为父本进行有性杂交,经系谱法及胰蛋白酶抑制剂缺失检测分子辅助方法选育而成的产量及品质性状优异且Kunitz型胰蛋白酶抑制剂缺失的大豆新品种。该品种高油、高产,中抗灰斑病,适宜黑龙江省第二积温带≥10℃活动积温2400℃以上区域种植。该品种的育成满足了粮油、青贮、优质饲料等多种用途,应用前景广阔。2023年通过黑龙江省品种审定委员会审定,审编号为黑审豆2023Z0006。

农杆菌介导大豆子叶节转化系统的优化

【目的】研究影响大豆(Glycine maxL.)子叶节外植体遗传转化的因素。【方法】以农杆菌转化系统为平台,用直接筛选法和延迟筛选法确定卡那霉素的筛选方法和浓度,以GUS基因的瞬时表达计算子叶节区GUS阳性率。【结果】延迟7d进行Km选择、筛选压力为75mg·L-1时选择效果最好;菌株培养阶段和侵染浓度分别在OD600为0.6和0.5时子叶节区GUS阳性率最高;黑农35、绥农14和合丰35为易感的大豆基因型;农杆菌菌株EHA101对大豆的转化能力好于LBA4404和AGL1;共培养培养基中添加的硫醇类化合物对T-DNA的转移有极强的影响效应。【结论】本实验方法可以优化农杆菌介导的大豆子叶节转化系统。

大豆7S球蛋白α'亚基缺失及(α'+α)亚基双缺失品系的回交转育

7S球蛋白α'与α亚基是大豆种子贮藏蛋白的重要组分,是影响大豆营养价值与加工品质的重要因子,同时还是主要的大豆致敏原,降低它们的含量是大豆品质改良育种的最新研究热点之一。以日本育种材料7S球蛋白(α'+α)-亚基双缺失型日B为供体亲本,黑龙江省主栽大豆品种东农47为受体亲本,采用回交转育方法,将α'与(α'+α)-亚基缺失特性导入东农47。结果表明,α'-缺失型(Cc)和(α'+α)-双缺失型(Cd)品系均能正常生长、结实,并能稳定遗传;Cc、Cd产量组分性状的平均值均远高于轮回亲本,蛋白质含量平均值均高于双亲,部分Cd株系籽粒蛋白质总量高达46.7%,脂肪含量平均值介于双亲之间,略高于日B;导入α'-缺失和(α'+α)双缺失性状后,绝大多数氨基酸组分含量和氨基酸总量提高,其中精氨酸和天门冬氨酸平均含量变幅最大。Cd株系籽粒含硫氨基酸含量(蛋氨酸与胱氨酸之和)及氨基酸总量分别比东农47高出0.11和5.56个百分点。说明通过常规育种重组α'-缺失或(α'+α)-双缺失性状即可提高大豆含硫氨基酸含量,并提高其他氨基酸组分含量及氨基酸总量,在Cc、Cd的BC2F3后代群体中有望筛选到α'-缺失或α'与α同时缺失的高产、高含硫氨基酸、优质大豆新品种。

黑龙江省不同生态区大豆品种育种性状的主成分分析

为明确黑龙江省不同生态区近30年大豆育成品种主要育种性状的选择目标，利用相关系数、主成分分析方法对育种性状进行了分析。结果表明：第1生态区可同时选择株高与蛋白质含量，第2生态区可同时选择百粒重、蛋白质含量和产量，第3生态区可同时选择株高与百粒重，第4、6和9生态区可同时选择脂肪含量与产量，第8生态区可同时选择百粒重与蛋白质含量，第10生态区可同时选择株高与脂肪含量，第11生态区可同时选择蛋白质含量和产量。在主成分分析中，选取累计贡献率为80．12％-90．77％的前3个主成分来评价黑龙江省大豆品种资源。

大豆7S球蛋白α-亚基缺失型种质创新

采用常规杂交育种方法,人工去雄、授粉,以10份综合农艺性状优良的黑龙江省主栽品种(或优良品系)为母本、亚基组成为(α'+α+11S酸性亚基)-缺失型育种材料日B为父本进行有性杂交。将F1杂交种南繁,单粒点播、单株收获得到F2代分离群体。聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)法分析表明,F1代杂交种子7S球蛋白α'-与α-亚基的表现型全部为正常型。在杂交F2代种子中获得了具有中国大豆遗传背景的α-缺失、(α+A1aA1bA2)-缺失、A3-缺失、(α'+A4)-缺失和(α'+α)-缺失的贮藏蛋白亚基组成新类型种质,为我国大豆蛋白组分育种选择提供了重要的中间材料。

大豆转基因技术研究进展

目前,转基因大豆研究已成为国内外大豆分子生物学的研究热点,国外已成功将转基因大豆作为推动大豆产业发展的动力。我国转基因大豆研究处于起步阶段,缺乏具有自主知识产权的高效转基因大豆品种,应借鉴国外先进的转化技术和成功经验,立足现有技术,改进遗传转化体系。文章综述转基因大豆的应用概况和研究现状,介绍大豆遗传转化体系和大豆转基因方法,阐述目前转基因大豆存在的问题及应用前景。

大豆农杆菌子叶节转化菌株适宜生长时期及浸染浓度的研究

在大豆子叶节转化过程中,农杆菌侵染受体材料受多种因素的影响。文章对农杆菌侵染受体的菌株生长时期和浸染浓度进行了探讨。结果表明,菌株生长时期OD600=0.6和菌液的浸染浓度为OD600=0.5时,子叶节抗性芽率最高,利用此结果筛选出对农杆菌具有高度的易感性大豆品种3个,为大豆转化效率的提高奠定了基础。

大豆转化过程中的褐化现象研究

由大豆愈伤组织所产生的酚类物质可诱发组织产生褐化,并严重影响大豆离体培养时植株的转化率。本文以东农50为试验材料,研究了不同外植体和不同添加剂对抑制褐化的作用。结果表明,子叶节和胚尖作为外植体褐化率较低;L-半胱氨酸和AgNO3对大豆抑制褐化效果明显。

干旱胁迫下大豆幼苗根系基因的表达谱分析

【目的】了解干旱胁迫下大豆幼苗根系的抗旱机制。【方法】利用基因芯片技术,分析在不同干旱胁迫时间下强抗旱品种晋豆23幼苗根部基因的表达情况。【结果】获得了61171个大豆根系基因的差异表达动态图谱。在不同干旱胁迫时间下根部基因的表达发生变化,3个时间点下,下调表达的基因数量均多于上调表达的基因数量。同时对杂交数据进行多种聚类分析。利用实时荧光定量PCR验证4个基因在干旱胁迫条件下的差异表达,其结果和芯片杂交分析的结果基本一致。【结论】初步建立了大豆幼苗根系干旱胁迫应答基因的动态表达谱,并通过其动态表达了解植物与逆境的互作机制,比较全面地获得了干旱胁迫应答基因,从而更完整地揭示了大豆干旱胁迫应答基因的表达情况。

大豆不育系育性稳定性研究概况

不育系的育性稳定性是大豆杂种优势利用中不可忽视的问题之一,本文较为详细地叙述了大豆细胞核雄性不育系和细胞质雄性不育系育性稳定性的研究进展。在细胞核雄性不育系中,隐性单基因控制的雄性不育系育性较稳定,个别不育系ms8、ms9育性受光周期、温度影响;核基因控制的部分雄性不育或不完全不育系的育性不稳定,如p2、msp、Arkansas突变体等,在光周期和温度发生变化时,育性也会随之变化;大豆光（温）敏雄性不育系88-428BY-827的育性主要受日照长度控制：在短日照（13.5~14.0 h·d^-1）下雄性不育;在长日照（14.5~15.2 h·d^-1）下雄性可育。在细胞质雄性不育中,RN型细胞质不育多数不育系育性稳定,个别不育系受光温影响育性不稳定;N8855型细胞质雄性不育系NJCMS1A育性在不同环境条件下较稳定;M型细胞质雄性不育系,在不同的光温条件下育性也较稳定,后两种类型雄性不育仅对个别不育系做了相关报道,没有针对细胞质来源相同但细胞核来源不同的大量不育系做更深入研究。本文还阐述了大豆不育系育性稳定性研究的重要性及研究展望。

新聚丙烯酰胺凝胶电泳快速检测大豆脂氧酶缺失方法

通过对传统SDS-PAGE电泳技术中样品前处理及制胶技术的改进,开发出了一种能够清晰鉴别Lox-1与Lox-2同工酶的SDS-PAGE电泳快速检测新技术。利用新改进的方法,在289个CS8000(♀)×FJ307(♂)F2杂交后代中,选拔出Lox-1,-2,-3同工酶完全缺失的个体27株,以及Lox-1,-3和Lox-2,-3缺失中间材料若干株。证明新改进方法可以缩短杂交后代脂氧酶缺失个体筛选进程,提高筛选精度,降低筛选成本。