中国大豆主产区不同年代大面积种植品种的遗传多样性分析

利用与大豆产量、品质、抗逆性、适应性等重要性状相关的125对SSR标记对中国大豆主产区东北和黄淮海地区自20世纪40年代以来大面积种植的89个大豆品种进行遗传多样性分析。结果表明,自北向南大面积种植品种SSR标记的多态性呈逐渐升高的趋势,黑龙江北部、黑龙江中南部、吉林辽宁地区和黄淮海地区大面积种植品种标记的多态性信息含量(PIC)依次为0.414、0.469、0.522和0.562。除黑龙江北部以外,其余3个地区20世纪80年代以来大面积种植品种的多态性信息含量均比80年代以前种植的品种高。根据Nei和Li提出的遗传相似系数对供试品种进行聚类分析,发现除黄淮海北部地区的冀豆12外,东北和黄淮海地区大面积种植品种各自聚成一类,而在东北地区品种中,吉林辽宁地区和黑龙江地区的品种归属不同亚类,表明同一区域内大面积种植品种的同质化现象相当明显。

中国大豆微核心种质光温综合反应敏感性的鉴定

大豆是典型的短日喜温作物,光温敏感性决定大豆品种的地理适应范围。为深入了解中国大豆品种主要生态类型的光温反应特性,以282份中国大豆微核心种质为材料在山东济宁进行春、夏两期播种,根据两个播期条件下开花期(R1)的差异,计算参试种质的光温综合反应敏感度(PCRS)。结果表明,中国大豆微核心种质光温综合反应差异较大,生育期性状变异丰富。随着供试种质生育期组的增加,光温综合敏感度增大。不同播期类型大豆光温综合反应敏感度大小顺序为:秋大豆>夏大豆>春大豆。根据光温综合反应敏感度的差异将我国大豆微核心种质分为敏感、中度敏感及钝感3种类型。春播、夏播材料以光温综合反应中度敏感材料居多,而在秋播品种中,敏感材料的比例达63.6%。从3种类型在不同生育期组(MG)中的分布情况看,光温综合反应敏感材料主要分布在晚于MGII的品种中,中度和钝感材料在大部分生育期组中均有分布。生育期组与大豆品种光温反应综合敏感度极显著相关,该性状可作为反映大豆品种的光温生态特性的简便和可靠指标。研究结果有助于全面了解我国大豆种质资源的光温反应特性,为挖掘、利用光温钝感资源,选育广适应大豆品种提供理论依据。

中国不同地区野生大豆与栽培大豆生育期长度及结构性状的比较

通过收集19个省(市、区)栽培大豆和野生大豆的开花期、成熟期等数据,比较了我国不同地区野生大豆和栽培大豆生育期性状的异同,分析二者生长发育的同步性。结果表明,以北纬40°为界,以南地区野生大豆的生育期长于栽培大豆,以北地区则略短;由南向北,野生大豆营养生长期(V)缩短、开花提前,生殖生长期(R)延长,生育期结构比值(R/V)提高。与同纬度地区野生大豆相比,栽培大豆的营养生长期(V)短,R/V比值高。在北纬25°～30°区域,野生大豆与春播类型栽培大豆花期不遇,而在北纬35°及以北地区,二者的开花持续期基本重合。鉴于野生大豆和栽培大豆在进化过程中一直保持相对独立的遗传结构,作者认为对栽培大豆"污染"野生大豆遗传多样性的"风险"不应高估。研究结果可为野生大豆的原位保护及在育种中的利用提供依据。

发展我国农作物种业生物技术刻不容缓

2011年4月10日，国务院发布了《关于加快推进现代农作物种业发展的意见》，提出要大力发展我国农作物种子产业，争取到2020年，形成科研分工合理、产学研相结合、资源集中、运行高效的育种新机制，培育一批具有重大应用前景和自主知识产权的突破性优良品种，建设一批标准化、规模化、集约化、机械化的优势种子生产基地，打造一批育种能力强、生产加工技术先进、市场营销网络健全、技术服务到位、育繁推一体化的现代农作物种业集团，健全职责明确、手段先进、监管有力的种子管理体系，显著提高优良品种自主研发能力和覆盖率，确保粮食等主要农产品有效供给。

多环境条件下大豆异黄酮主要组分的QTL定位

【目的】利用不同定位方法,对不同环境条件下大豆异黄酮主要组分进行QTL定位研究,为大豆异黄酮分子标记辅助育种提供理论依据。【方法】以异黄酮含量有显著差异的鲁黑豆2号(3 697.24μg.g-1)和南汇早黑豆(1 816.67μg.g-1)为亲本构建的F5∶7-8重组自交系为材料,分析RIL群体的SSR标记多态性,结合HPLC法鉴定异黄酮主要组分含量。【结果】绘制了一张包含161个多态性SSR标记,全长3 546.54 cM的大豆遗传连锁图谱。利用ICIMapping 3.2软件的ICIM、IM和SMA 3种定位方法,共定位到4种环境下与异黄酮主要组分相关的14个QTL。【结论】3个标记区间在多个环境和多种定位方法下均被检测到,分别是Sat_003—Satt306、Satt070—Satt122和Satt571—Satt270。

提高南繁条件下大豆杂交成功率的方法

为了加快育种进程,拓宽新品种的遗传基础,提高大豆在南繁条件下的杂交结实率,本研究选用7个东北春大豆早熟品种,在海南三亚进行光照处理和杂交技术试验,观察供试品种在长日照(18 h)处理和三亚自然短日照条件下植株形态、生长发育进程、花器官特征和花粉育性的变化,并研究光照处理、母本是否去雄和母本花蕾大小对杂交效果的影响。结果表明,海南冬季自然短日照致使大豆开花持续时间缩短,株高、花朵数量和单花重量降低,花朵及其各组成部分变小(P<0.01),花粉败育率上升(P<0.01)。以自然短日照处理植株作母本、长日照处理的材料作父本,在母本植株上选大花蕾,采用不去雄杂交,获得64.36%的杂交结实率,可基本满足杂交育种的需要。基于试验结果,提出了南繁条件下提高大豆杂交成功率的综合技术方案。

不同结荚习性大豆品种顶端花序发育过程的形态解剖学特征

结荚习性是大豆[Glycine max （L.） Merr.]最重要的株型相关性状之一。分别在自然光照、短日照（12 h）、长日照（16 h）条件下, 通过形态观察和解剖学研究, 比较短花序有限结荚习性大豆品种中黄13、长花序有限结荚习性品种凤交66-12和无限结荚习性品种中黄24顶端花序分化过程的差异。结果表明, 有限结荚习性品种出苗后20-24 d即开始顶端花序分化, 分化持续时间12-16 d, 比无限结荚习性品种分化起始早, 持续时间长; 长花序有限型品种凤交66-12比短花序有限型品种中黄13顶端花序分化的起始时间早, 分化速度快; 无限结荚习性品种顶端花序发育起始日期较晚, 分化时间短。短日照可使大豆顶端花序发育起始时间提前, 分化期缩短, 长日照则相反, 说明光照长度对大豆顶端花序的发育有明显影响。

土壤结皮对大豆出苗的影响及黄淮海地区的关键解决技术

大豆为子叶出土作物,土壤结皮严重影响大豆出苗质量。本文综述了土壤结皮的形成原因和过程、土壤结皮对土壤和农作物的影响。针对我国黄淮海地区土壤结皮给大豆出苗带来的不利影响,还简述了秸秆覆盖对抑制土壤结皮形成的作用效果,以期为黄淮海地区大豆的生产提供技术参考。

高效液相色谱法快速检测饲料中大豆异黄酮的主要组分含量

大豆异黄酮作为一种植物雌激素,具有增强哺乳动物机体免疫力、提高繁殖能力和分泌能力以及促进动物生长等生理作用。以市售的9种动物饲料为材料,采用0.1%(V/V)乙酸的70%(V/V)乙醇水溶液提取异黄酮组分,利用高效液相色谱(HPLC)技术检测其异黄酮各组分含量。结果表明:该方法可以快速检测到饲料中除乙酰基黄豆黄苷(AGL)外的其他所有异黄酮组分。相较大豆籽粒中异黄酮组分而言,饲料中的丙二酰基异黄酮组分含量较少,而其相应的游离型甙元组分含量明显增加,且乙酰基染料木苷(AG)含量较高。由于配方和选料的差异,不同品牌动物饲料中异黄酮组分含量存在明显差异。经验证,该方法具有准确性高和重复性好的特点,可以快速检测饲料中异黄酮的组分含量,更好地为畜禽生产提供指导作用。

大豆CONSTANS同源基因的克隆及表达

CONSTANS(CO)是调控拟南芥由营养生长向生殖生长转换的关键基因。本研究利用RACE法从晚熟(光周期敏感)大豆品种自贡冬豆中克隆得3个大豆CO同源基因,分别为Glyma04g06240、Glyma13g01290和Glyma06g06300。电子克隆法检索发现另外5个同源性较高的基因,这些基因均含一个内含子,其编码氨基酸序列与拟南芥AtCO的B-box和CCT功能结构域高度同源。qRT-PCR分析叶片中Glyma04g06240、Glyma06g06300和Glyma13g01290的表达发现,短日下三者表达均呈现昼夜节律模式,表现为白天降低,夜间积累,凌晨达到表达高峰;长日处理仅影响了这些基因在夜间的积累量。此外,Glyma06g06300和Glyma13g01290在大豆叶片、茎尖、花及嫩荚中有大量表达。短日处理时Glyma13g01290的表达在自贡冬豆由营养生长向生殖生长转化的过程中逐渐增加,而长日处理至13d后其表达逐渐被抑制,表明Glyma13g01290可能参与自贡冬豆开花的调控。

潮霉素作为筛选剂对大豆发状根诱导的影响

筛选标记是转基因材料创制中转化细胞存活、生长和发育筛选的基本要素。选用4个不同的大豆基因型,分别以发根农杆菌诱导子叶节产生发状根的数量和根的伸长量为指标,研究了不同质量浓度潮霉素对发状根诱导和根伸长的影响,以期为大豆遗传转化过程中筛选剂的多样性选择及抗潮霉素育种奠定基础。结果表明:潮霉素可以有效抑制非转化细胞的生长,能够用作大豆发状根转化系统中的筛选剂,但不同基因型大豆品种对潮霉素的敏感性存在较大差异。自贡冬豆、吉林小粒1号、吉育47和中黄30在发状根诱导阶段的潮霉素适宜筛选浓度分别为40,16,16,24 mg·L-1;根伸长阶段分别为49,46,33,55 mg·L-1。

黄淮海地区大豆主栽品种对8个大豆疫霉菌株的抗性评价

随着麦茬免耕栽培技术的推广应用,黄淮海地区麦后夏播大豆生产中疫霉根腐病呈加重趋势。了解该地区大豆主栽品种对疫霉根腐病的抗性和筛选抗病亲本,对培育新的高产广适抗病品种具有重要意义。本研究利用8个具有不同毒力的大豆疫霉菌株,采用下胚轴创伤接种法,对20世纪50年代以来黄淮海地区审定、推广的140个大豆主栽品种进行接种鉴定。表明除6个品种对8个菌株均无抗性外,其余134个品种分别抗1~8个大豆疫霉菌株,占鉴定品种总数的95.7%,其中抗6~8个以上菌株的品种有83个,占鉴定品种总数的59.3%。以14个鉴别寄主的抗病反应型为参照,发现134个品种对8个大豆疫霉菌株共产生65种反应型,其中19个品种产生的5种反应型与已知单基因或2个单基因组合反应型相同;115个品种产生的60种反应型与含有已知单基因或2个单基因组合的反应型不同,推测可能含有新的抗病基因或基因组合。根据研究结果合理选择亲本,可培育出聚合多个抗性基因且综合性状优良的大豆新品种。

大豆14-3-3蛋白与转录因子蛋白GmMYB173的互作

14-3-3蛋白家族在真核生物中普遍存在,可与其他蛋白相互作用,调控多种生理生化过程。MYB基因家族作为植物中最大的一类转录因子,广泛参与了植物的生长发育和代谢调控。本研究通过分析1个从自贡冬豆中克隆的MYB转录因子Gm MYB173的亚细胞定位情况,发现Gm MYB173在细胞核中特异表达;序列分析发现Gm MYB173与Gm MYB176相似,具有1个14-3-3蛋白的潜在结合结构域,即p ST结合结构域。通过重叠延伸PCR(SOE-PCR)删除了Gm MYB173序列中p ST结合结构域编码序列,发现Gm MYB173细胞核表达特异性消失。酵母双杂交互作分析表明,大豆基因组中所有具有表达的16个14-3-3蛋白Gm SGF14a^Gm SGF14p均能与Gm MYB173互作。β-半乳糖苷酶活性分析发现,与Gm MYB173互作最强的是Gm SGF14n,其次是Gm SGF14k、Gm SGF14e和Gm SGF14o。这些结果说明14-3-3蛋白不仅与Gm MYB173互作,且可能调控其在细胞内的定位,有助于研究14-3-3蛋白与Gm MYB173的互作关系及其在大豆生长发育中的作用。

不同地理来源MGⅢ组大豆品种生育期结构分析及E基因型鉴定

于2014?2015年对60份不同地理来源、生育期组为MGⅢ的大豆品种进行生育期结构分析和E基因型鉴定表明,不同地理来源的MGⅢ大豆品种生育期相近,但生育期结构差异较大。来自中国北方和美国的MGⅢ组春大豆品种营养生长期(V期)较短(开花较早),生殖生长期(R期)较长, R期与V期的比值(R/V)较高;黄淮海品种和南方MGⅢ组品种V期较长(开花较晚), R期较短, R期与V期的比值(R/V)较低。北方春大豆MGⅢ组品种的开花期受播期影响较其他地区同生育期组品种更为明显。中国MGⅢ组大豆品种存在6种E基因型,其中E1e2E3E4和e1-asE2E3E4分布区域广,覆盖播季类型多,而在8个美国MGⅢ组品种中只鉴定出1种E基因型(e1-asE2E3E4),表明中国大豆品种在生育期结构性状上存在更为丰富的遗传变异。通过比较不同播期下MGⅢ大豆品种E基因在生育期性状上的平均效应值发现,含显性位点越多的材料,其V期越长,R期越短,R/V值越小。反之亦然。不同E基因对开花、成熟期的增强效果不尽相同,且春播时各显性基因的效应值均比夏播时大。不同地理来源MGⅢ组大豆品种农艺性状存在明显差异,且与生育期结构存在显著相关性。中国北方春大豆品种底荚高度与R/V值负相关,但单株荚数与R/V值正相关;黄淮海大豆品种的分枝数、单株荚数、百粒重与R/V间无显著相关性;南方大豆品种分枝数与V期呈显著负相关。试验结果可为大豆品种生育期结构的改良及适应不同环境的品种选育提供依据。

利用高代回交导入群体定位大豆品质性状QTL

通过对大豆品质性状的QTL定位,可以为大豆分子育种提供理论依据。本研究以中黄13(轮回亲本)×东山69(供体亲本)的142个家系的高代回交导入系群体BC2F7,利用具有多态性的113对SSR引物构建了一张涵盖除B2之外的19个大豆连锁群、总长度为1630.95 cM、平均遗传距离为14.43 cM的遗传连锁图谱。利用近红外光谱分析法(NIR)、气相色谱技术(GC)分析群体蛋白质、脂肪及5种脂肪酸主要组分含量;采用ICIM-ADD作图法定位QTL。两年共定位到34个QTL,其中与蛋白质、脂肪、硬脂酸、棕榈酸、亚油酸、油酸和亚麻酸相关的QTL分别为5、2、11、6、3、4、3个,Sat003~Sat147两年均被检测出与油酸含量呈负相关,5个区间与2个性状含量相关,Satt523~Sat405与棕榈酸、蛋白质相关,Staga001~Satt658、Satt263~Satt651与油酸、硬脂酸相关,Satt228~Satt525与亚油酸、蛋白质相关,Satt658~Satt433与亚麻酸、硬脂酸相关;总体而言,定位结果在一定程度上阐明了品质性状的相关性,对大豆分子育种中优良品种的选育具有参考意义。

外施硫酸根和蛋氨酸对大豆胱硫醚-γ-合成酶基因GmCGS表达的影响

大豆蛋白中蛋氨酸等含硫氨基酸含量偏低,探究蛋氨酸合成过程关键酶胱硫醚-γ-合成酶编码基因Gm CGS表达规律,对于改善这一缺陷具有十分重要的意义。本研究以过表达At D-CGS转基因大豆株系及其受体品种Jack为材料,从上游物质硫酸根和下游产物蛋氨酸两方面入手,探究硫酸根和蛋氨酸对Gm CGS在转录水平上的影响。结果显示,较高浓度的硫酸根会促进野生型材料中该基因的表达,抑制转基因材料中该基因的表达;蛋氨酸处理之后,对Gm CGS的表达没有显著影响;转基因株系中,Gm CGS表达量显著低于野生型材料中该基因表达量。以上结果说明通过外界硫肥等栽培措施的改变只可以小幅度改变Gm CGS表达量,难以有效改善大豆蛋氨酸含量偏低的缺陷,这为提高大豆蛋氨酸含量提供了一定的理论参考。

大豆发状根乙醇诱导表达系统的建立及验证

为在大豆中建立目的基因表达可控的化学诱导表达系统,本研究构建了基于乙醇诱导表达系统(ALCA switch)的GUS和GmFT2a表达载体,利用发状根农杆菌介导的根系转化体系,分别获得转ALCA-mini35S-GUS和ALCA-mini35S-GmFT2a的发状根,通过检测GUS的表达情况和GUS酶活性高低评定该系统在大豆发状根中的诱导效率,并通过检测GmFT2a表达水平加以验证。结果表明,在非诱导条件下,ALCA-mini35S-GUS发状根中未见GUS表达,而在培养基中添加乙醇后组织化学染色效果明显,说明GUS基因表达。乙醇诱导表达的效率与乙醇浓度有关,当乙醇浓度为0.05%、处理60 h时GUS相对表达量达到最高值,处理72 h时GUS酶活性最高;0.05%乙醇处理72 h时,ALCA-mini35S-GmFT2a发状根中GmFT2a相对表达量平均值约为诱导前的150倍,个别样本可达初始值的400倍。综上所述,乙醇诱导表达系统可以在大豆发状根中发挥作用,该系统不仅可用于大豆基因功能研究,而且可为培育外源基因表达可控的转基因大豆品种提供新的技术手段。