利用SSR分析标记鉴定大豆育种中杂交真伪和后代系谱

研究通过筛选亲本间具有多态性的SSR引物,对材料的亲本和后代进行分子鉴定,获得材料间的系谱关系。供试的23份材料通过分子鉴定得到:4份后代材料可能为伪杂种后代;1对基因型相同的姊妹系;另外确定12份后代材料可能的一个亲本材料和1份后代材料的两个可能亲本。研究结果表明,在亲本基因型纯合的情况下,采用分子标记有助于大豆育种的系谱分析与鉴定。

抗大豆灰斑病育种研究进展

从抗灰斑病育种、抗性资源筛选和抗灰斑病基因分子标记三个方面阐述了国内外抗大豆灰斑病育种的研究进展,为抗灰斑病育种者提供可参考的相关信息。

染色体片段导入系在作物遗传育种中的应用

准确而有效的定位农作物数量性状基因座(Quantitative Trait Loci,QTLs)是植物分子育种的核心,传统的QTL定位群体遗传背景复杂,受群体大小和统计方法等多方面的限制,难以达到QTL精细定位。随着分子标记技术、计算机统计软件及分子辅助选择的飞速发展,一种新的QTL定位群体脱颖而出,这就是染色体片段导入系(Chromosome Segment Introgression Lines,CSILs)。它不但能有效消除"遗传背景噪音"对QTL定位的干扰,还能够在群体中挖掘出大量的有利隐蔽基因,对农作物遗传育种的进一步发展有巨大贡献。对染色体片段导入系的优越性,应用范围以及应用前景作以综述。

华疆所大豆育种现状与展望

综述了黑龙江省农垦科研育种中心华疆所近年来大豆育种工作所取得的成果,华疆所的大豆育种通过株型选育解决了大豆高大繁茂与通风透光不良的矛盾,显著提高了大豆产量;解决了大豆高油与高产、早熟的矛盾,填补了黑龙江省北部高寒地区高油大豆的空白。华疆所育成的大豆品种是黑龙江省北部及内蒙古的主栽品种,每年在国内推广面积达66.7万hm2以上。对华疆所的大豆经验进行了详细的介绍。

大豆种质资源芽期抗旱性鉴定

试验采用PEG-6000作为渗透介质,研究了不同浓度PEG-6000下3份大豆品种的发芽势、发芽率、胚根长及下胚轴长的响应。结果表明,15%PEG-6000对大豆品种芽期抗旱性鉴定指标影响明显;在15%PEG-6000下,对黑龙江省91份大豆种质资源的上述四项指标进行测定,筛选出耐旱型品种6份,较耐旱型品种12份,中间型品种25份,干旱较敏感型品种40份,干旱敏感型品种8份。以期为抗旱性品种选育和抗旱性机理研究提供理论依据。

大豆导入系群体芽期耐低温位点的基因型分析及QTL定位

利用美国大豆品种Clark(供体亲本)与主栽品种红丰11(轮回亲本)所构建的回交导入系,经过严格的芽期耐低温筛选鉴定,得到46个在芽期耐低温性状上明显超过轮回亲本的导入系个体。利用这套选择群体结合随机对照群体和基因型分析,通过基于遗传搭车原理的卡方分析和单向方差分析方法,检测到分布于大豆8个连锁群的12个与大豆芽期耐低温相关的QTL。其中卡方分析检测到9个供体片段的超导入位点,对芽期耐低温性状表现为正效应。方差分析检测到5个位点,也表现为正效应,且其中Satt237和SOYPRP1两个位点是两种方法共同检测到的,应视为与耐低温直接相关的QTL。本研究旨在创建大豆芽期耐低温分子育种的检测方法平台,为大豆芽期耐低温研究提供有用的分子标记。

基于元分析的大豆生育期QTL的整合

共搜集整理了12年来已经报道的与大豆生育期有关的98个QTL,通过BioMercator2.1和公共标记映射整合到大豆公共遗传连锁图谱soymap2上,并利用元分析技术推断QTL位置,计算提取真正有效的QTL。发掘出大豆两个重要生育时期,共9个"真实QTL"及其连锁标记,其中与开花期(R1)相关的有7个,与成熟期(R8)相关的有2个,建立了QTL的一致性图谱,其中L连锁群上的一个定位区间包含一个已发表的有关R1的基因。在5个连锁群上共发现10个控制多个生育时期的QTL。本研究结果为大豆生育期QTL精细定位和基因克隆奠定了基础。

大豆油分含量相关的QTL间的上位效应和QE互作效应

利用Charleston ×东农594重组自交系构建的SSR遗传图谱,及混合线性模型方法对2002年到2006年连续5年的大豆油分含量进行QTL定位,并作加性效应,加性×加性上位互作效应及环境互作效应分析。共检测到11个控制油分含量的QTL,分别位于第A1、A2、B1、C2、D1a、D1b、F、H和O连锁群上,其中2个表现为遗传正效应,9个表现为遗传负效应,另检测到15对影响油分含量的加性×加性上位互作效应的QTL,解释该性状总变异的17.84%。发现9个QTL与环境存在互作,贡献率达到5.76%。

黑龙江部分大豆品种分子ID的构建

以黑龙江13个育种单位6个积温带的83份大豆品种为材料,选择分布在大豆基因组19个连锁群的43对SSR引物进行检测,共检测出等位变异157个,每个引物检测到的等位变异数变化范围为2～7个,平均为3.65个。将聚丙烯酰胺凝胶电泳得到的谱带统计结果根据等位变异的片段大小数字化,用自行编制的ID Analysis 1.0软件进行数据分析。结果表明,仅需9对引物(Satt100、Sat_218、Satt514、Satt551、Satt380、Satt193、Satt191、Satt442、Sat_084)可将83份参试大豆品种完全区分开。构建了一套黑龙江省大豆品种的分子ID。

应对气候变化对未来中国农业生产影响的问题和挑战

通过整合农业科学界从不同行业产业角度和不同的影响方面对气候变化可能带来农业生产影响的分析资料,梳理和辨析了气候变化对农业生产影响的途径和机理,提出了气候变化对中国国家尺度农业影响的"发酵"效应假设:气候变化因子间相互作用与交错叠加,产业的传递和反馈,可能带来不利效应的严重放大;未来气候变化下中国农业面临的基本问题将是:农业技术进步的迟滞性和农业生产能力的波动性,稳定农业生产水平和粮食供应能力将愈来愈困难。讨论和建议了应对气候变化的若干国家战略,这些战略应基于气候变化对中国农业生产的影响的敏感性行业和地区,气候变化的突出性趋势的认识。防患和应对极端性气象灾害事件将成为应对气候变化对农业影响的首要任务,需要加强研究和技术储备,同时迫切需要新的组织和运行机制全面开展气候变化对中国农业生产影响的试验和技术开发研究。

基于Meta分析的大豆百粒重的QTLs定位

【目的】百粒重是控制大豆产量性状的主要数量性状,对大豆产量性状进行基因定位具有重要的研究和应用价值。现有百粒重QTL定位结果分散,需选择合适的公共图谱,整合前人的研究结果,使其真正应用到实践中。【方法】以2004年发布大豆公共遗传连锁图谱soymap2为参考图谱,将近20年不同试验中的大豆百粒重的QTLs进行映射整合,构建百粒重QTL综合图谱。利用BioMercator2.1的映射功能将国内外常用的大豆图谱上的百粒重QTLs通过公共标记映射整合到大豆公共遗传连锁图谱soymap2上,并利用Meta分析,通过对比已经报道的QTLs的95%的置信区间来推断QTL位置,从而提取真正有效的QTL标记。【结果】在已经发表的文献中共找到65个百粒重QTLs定位信息,其中有53个QTLs定位区间与公共图谱有共有标记,包括36个增效效应的QTLs和17个减效效应的百粒重QTLs,共得到12个QTL簇,通过Meta分析,发掘出6个增效效应和6个减效效应的百粒重"通用QTLs"及其连锁标记。【结论】本研究得到的"通用QTLs"其置信区间最小可达到1.52cM,为辅助选择分子标记、QTL精细定位以及数量性状基因的克隆奠定基础。

大豆蛋白质含量相关QTL间的上位效应和QE互作效应

利用Charleston×东农594重组自交系构建的SSR遗传图谱及混合线性模型方法对2002—2006连续5年的大豆蛋白质含量进行QTL定位,并作加性效应,加性×加性上位互作效应及环境互作效应分析。共检测到10个控制蛋白质含量的QTL,分别位于第B2、C2、D1a、E和N连锁群,其中1个表现为遗传正效应,9个表现为遗传负效应,另检测到15对影响蛋白质含量的加性×加性上位互作效应的QTL,解释该性状总变异的13.75%。环境互作检测中,发现9个QTL与环境存在互作,贡献率达到4.47%。

黑龙江省玉米品种农艺性状与单株粒重的灰色关联分析

选取黑龙江省中、晚熟玉米对照品种及杂交组合共160份,采用灰色关联分析方法,对影响玉米产量(单株粒重)的主要农艺性状进行研究。结果表明,与玉米单株粒重相关的农艺性状中,穗粗、百粒重和穗长最为重要,整体关联度排序为:穗粗>百粒重>穗长>生育期>行粒数>吐丝期>散粉期>穗位>株高>穗行数>出苗期>出籽率,这说明目前玉米新品种选育应以果穗粗、长,百粒重大且穗行数多为主,以其他农艺性状适中为目标,协调各相关因素,提高产量。本试验利用大量品种(组合)明确玉米主要农艺性状对产量的贡献,为选育高产玉米新品种提供了理论参考依据。

黑龙江省主栽大豆品种遗传多样性的SSR分析

使用合丰25等来自13个育种单位的13份大豆(Glycine max)品种对大豆20个连锁群上的100对SSR标记进行筛选,最终保留了扩增稳定且多态性较高的43对SSR标记,分析了黑龙江省83个主栽大豆品种的遗传多样性。结果表明,在所有供试材料中共鉴定出等位变异157个,每个位点2-7个,平均为3.65个。品种间遗传相似系数为0.216-0.937,平均为0.6384,表明黑龙江省大豆品种的遗传相似性较大,故拓宽黑龙江省大豆品种的遗传基础具有重要意义。

花青素合成关键酶基因的定位及结构分析

为研究大豆花青素合成途径关键酶的基因标记和结构信息,利用大豆基因组和染色体标记数据,对16个花青素合成关键酶基因(苯丙氨酸解氨酶(PAL)、查尔酮合酶(CHS,包括9个成员)、黄烷酮-3-羟化酶(F3H)、苯基苯乙烯酮黄烷酮异构酶(CHI)、二氢黄酮醇还原酶(DFR)和4-香豆酰CoA连接酶(4CL),进行基因遗传图和物理图定位和基因结构分析。结果表明:16个基因分别定位在A1、A2、B1、B2、D1a、D1b、D2、I、K、O等10个连锁群上,并获得了基因所在序列两侧标记。利用大豆的cDNA和gDNA序列信息,获得了16个基因的结构,外显子数目1～7个,内含子数目0～6个,其中PAL、DFR2、GmCHS7是单外显子基因,4CL、CHI、F3H、GmCHS1、GmCHS5、GmCHS8有1个内含子,DFR1、GmCHS2、GmCHS3、GmCHS6有2个内含子,GmCHS4、GmCHS9有3个内含子,GmIRCHS则有6个内含子。

作物分子身份证构建软件ID analysis的编制

【目的】以作物品种或资源的SSR分子标记为基础数据,应用Visual Basic6.0开发作物分子身份证构建配套软件ID analysis,快速准确地筛选引物组合并高效鉴定品种。【方法】作物分子身份证理论由陈庆山提出,其原理是利用SSR标记在材料中的多态性特点,将多个标记进行排列组合,快速有效地区分品种资源的算法——逐步扩增法。通过对40份黑龙江省大豆品种的40对引物数据进行分子身份证构建,阐述该软件的详细操作过程。【结果】利用Visual Basic6.0编程软件设计人机交互界面,通过编程实现核心算法,开发ID analysis软件,软件集成全库构建、部分构建、ID判定、数据合并等功能。其中,全库构建是软件的核心功能,通过全库构建可以快速分析区分材料的最少标记;部分构建可以选择部分目标材料进行区分;ID判定可以在分子身份证数据库构建完成的前提下,对未知材料进行SSR分析,根据获得的分子身份证数据来确定材料是哪个品种或近似品种;数据合并功能可以将多次试验数据整合成一个数据集。利用软件全库构建功能对范例数据进行分析得到以下结果:1在40对引物对40个大豆品种的分子身份证构建中,共有13个引物由于缺失过多,不符合标准被剔除,剔除引物为:Sat_111、Sat_218、Satt231、Satt685、Satt514、Satt551、Satt077、Satt358、Satt424、Satt100、Satt838、Satt893和Satt891。2共有6个引物由于与其他引物相似系数过高,不符合标准被剔除,剔除引物为:Satt253、Satt192、Satt417、Sat_229、Satt127和Satt496。3在分析的40个品种中,共有5个品种具有7个特异等位基因,分别为引物Satt516在材料东农36中显示特异条带3;引物Satt253在材料东农36中显示特异条带1;引物Sat_229在材料嫩丰17中显示特异条带1;引物Satt192在材料东农42中显示特异条带3;引物Satt206在材料北丰19中显示特异条带1;引物Satt244在材料北丰19中显示特异条带4;引物Satt363在材料黑河14中显示特异条带1,因此,可以通过这些特异等位基因直接确定需要鉴定的品种。4仅需7对引物便可将40份大豆品种完全区分开,引物组合为:Satt398、Satt380、Satt453、Satt288、Satt244、Sat_092和Satt206。【结论】编制了用于作物分子身份证构建的软件ID analysis,软件界面友好、使用简便、高效、灵活。实现单个软件完成作物分子身份证的构建,达到了对资源品种鉴定的目的。随着技术的发展和毛细管电泳的应用,开发全自动分子身份证分析系统甚至开发基于分子身份证理论的快速资源鉴定仪将成为可能。

大豆产量相关性状的多年多点QTL分析

目前大豆和其他高产作物相比,相对产量偏低,提高大豆产量潜力是大豆育种的重要任务。产量是一个综合性状,受多个形态、生理以及农艺性状的影响。定位大豆产量性状QTL,具有重要的研究和应用价值。以美国大豆品种Charleston为母本,东北农业大学大豆品系东农594为父本及其F2：14代重组自交系的154个株系为试验材料,164个SSR引物经亲本筛选后用于群体扩增,并构建遗传图谱。在两年同一地点下对亲本间表现多态的12个与产量相关的农艺性状进行了调查及QTL分析。产量相关性状包括荚数、荚长、荚宽、百粒重等。QTL检测结果表明,在两年的种植环境下,12个产量相关性状共检测到QTL 33个。每个性状的QTLs在两种环境下共检出个数1~9个不等,其中6个QTLs在2个环境下被检测到,它们受环境的影响较小,为较稳定的QTLs。其他产量QTLs只在单一环境下被检测到,说明产量相关QTLs与环境之间存在明显的互作。与国内外对应农艺性状QTLs检测结果相比,多个性状的QTLs位点均一致,说明QTLs检测准确率较高。利用分子标记遗传图谱,定位控制产量相关性状的QTL,为利用分子标记改良大豆产量潜力提供了有力手段。

两种方法定位5个地点大豆蛋白质含量QTL

利用CIM和MIM法,对大豆Charleston×东农594的154个重组自交系在5个不同地点进行蛋白质含量测定和QTL定位分析。共检测到25个QTL,分别位于A1、B1、C2、D1a、D1b、E、J、L和N连锁群上。用CIM法定位了20个与蛋白质含量相关的QTL,用MIM法定位了9个与蛋白质含量相关的QTL。在C2连锁群上多次定位的ProC2-4,标记区间为Sat_092-Satt460,与前人找到的QTL位点一致。

低温胁迫对大豆萌发期生理指标的影响

在4℃和20℃条件下,对12个大豆品种萌发期的相对电导率、丙二醛、脯氨酸和可溶性糖等生理指标进行测定,并对其萌发期耐低温性进行综合性评价。结果表明:随着4℃处理时间的延长,电导率、丙二醛、脯氨酸和可溶性糖的含量都升高;4℃与20℃电导率的差值略有升高,其它都降低;只有相对电导率差值的均值变化趋势与4℃变化动态一致。按照上述指标将供试品种萌发期的耐低温性分为3类:绥农14、垦丰7号、黑农48、合丰25和垦农18的耐低温性强,红丰11、铁6915和辽豆21耐低温性次之,垦鉴豆35、海南2号、合丰50和NOVA耐低温性差。结果为进一步完善防御大豆低温冷害措施和进行耐低温性生理生化育种提供理论依据。

大豆叶片性状QTL的定位及Meta分析

利用Charleston×东农594重组自交系构建SSR遗传图谱,采用WinQTLCartographer Ver.2.5软件的CIM和MIM分析方法对2006—2010年(F2:14～F2:18)连续5年的大豆叶长、叶宽以及叶柄长数据进行QTL定位。检测到8个与叶长有关的QTL,位于染色体Gm01、02、05、11和18上;9个与叶宽有关的QTL,位于染色体Gm01、03、05、06、11、12和16上;8个与有关叶柄长的QTL,位于染色体Gm01、03、05、06、11、17和18上。2年以上均检测到的叶长QTL为qLL5a、qLL5b、qLL1a和qLL18;叶宽QTL为qLW5a、qLW11a、qLW11b和qLW12;叶柄长QTL为qLSL11b。另外,利用BioMercator2.1的映射功能将国内外常用的大豆图谱上的叶长、叶宽QTL通过公共标记映射整合到大豆公共遗传连锁图谱Soymap2上,将搜集到的35个叶长QTL、37个叶宽QTL和本研究得到的QTL整合分析,最终得到5个大豆叶长的"通用"QTL,位于Gm09、18和19,其置信区间最小可达5.66cM;4个大豆叶宽的"通用"QTL,位于Gm07、Gm18和Gm19上,其置信区间最小可达5.67cM,为今后对大豆叶片性状QTL精细定位提供了信息。