南京大豆根腐病病原物的分离及毒性鉴定

对2005、2006年夏在南京农业大学江浦农场试验田发生的大豆根腐病,采用特异性PCR检测到发病组织中有大豆疫霉,经室内诱捕和分离,从发病田块的土壤和发病植株上共分离到4个大豆疫霉菌株PNJ1、PNJ2、PNJ3和PNJ4。用含有不同抗病基因的14个鉴别寄主测定这4个大豆疫霉菌株的毒力公式,PNJ1和PNJ2为1d,2,3b,3 c,4,6,7;PNJ3为1 a,1b,1 c,1d,1k,2,3b,3 c,5,7;PNJ4为1 a,1b,1 c,1d,1k,2,3b,3 c,4,6,与国际上已经报道的大豆疫霉菌株的毒力公式不同,为新的生理小种。该研究可为抗病品种的选育及利用提供科学依据。

大豆翻译延伸因子GmEF1A干扰载体的构建及大豆遗传转化

研究发现GmeEF1A与大豆花叶病毒的P3蛋白存在互作关系,并且参与SMV在大豆体内的繁殖。通过大豆GmeEF1A基因5个拷贝的核苷酸和氨基酸序列比对,确定其保守区间,克隆得到180 bp的干扰片段GmeEF1Ai。利用GATEWAY技术构建RNA干扰(RNA interference,RNAi)表达载体pB7GWIWG2(II)-e EF1Ai,并通过农杆菌介导的子叶节转化法导入到受体大豆品种天隆1号中。测序结果显示重组质粒中插入的干扰片段GmeEF1Ai与目标序列完全符合,通过PCR和酶切验证表明GmeEF1Ai是以反向重复形式插入到表达载体中。经转化获得组培苗8株,PCR、除草剂涂抹和PAT/bar试纸条多重检测确认7株为阳性。绝对荧光定量结果显示,阳性苗中4株为单拷贝。GmeEF1A基因表达量分析结果显示GmeEF1Ai载体对GmeEF1A的5个拷贝基因有不同程度的阻抑。这不仅为验证GmeEF1A基因在大豆受SMV侵染时的功能提供试验材料,也为大豆抗病育种提供新的种质。

应用RNA重测序分析低硫条件下大豆基因表达谱

大豆是重要的粮油兼用作物,其硫利用的研究不足。本研究评价了云梦六月花叶和沁阳大豆对低硫的耐性,以这2个品种为材料,利用RNA重测序技术分析了对照(+S)和缺硫(-S)水平下根和叶中的表达谱。结果表明,云梦六月花叶对低硫表现为耐性,沁阳大豆对低硫表现为敏感。表达谱分析在云梦六月花叶和沁阳大豆的叶中分别鉴定到9064个和9795个低硫响应的差异表达基因,根中分别鉴定到3185个和5006个差异表达基因。KEGG富集分析发现,2个材料叶中有9个共有途径,仅植物MAPK信号途径富集更多的上调表达基因。2个材料根中有18个共有途径,其中9个途径在2个材料的中对低硫的响应一致,4个途径包含更多的上调表达基因,5个途径包含更多的下调表达基因。在其余9个途径中,云梦六月花叶包含更多的上调表达基因。大豆硫酸根转运蛋白基因对硫酸根的吸收和转运非常重要,在表达谱中鉴定到27个硫酸根转运蛋白基因,分属4个亚组,亚组1、2、4的基因多受低硫诱导,亚组3的基因对低硫的响应较为复杂。基于富集分析结果,本研究从植物MAPK信号途径中克隆了一个受低硫诱导的基因GmEIL1,通过转化大豆毛状根证明该基因参与大豆硫利用的调控。本研究结果为深入探索大豆硫利用效率的遗传机理奠定了基础,为大豆耐低硫育种提供了候选基因。

大豆生物量与产量组分间的相关及关联分析

生物量与后期的籽粒产量存在紧密联系,是决定作物经济产量的主要因素之一。本研究利用自然群体中的1142 SNP在2年环境下通过全基因组关联分析检测大豆基因组中与生物量及产量组分显著关联的SNP。结果表明:(1)生物量、百粒重和单株籽粒产量在自然群体中存在广泛的表型及遗传变异,并存在极显著的正相关,其中生物量与单株籽粒产量之间的相关略高于与百粒重;(2)两年环境下共检测到41、56和29个SNP分别与生物量、百粒重和单株籽粒产量显著关联,其中仅有6、19和1个SNP在2个环境中都被检测到;(3)共检测到15个SNP同时控制2个或2个以上性状,其中位于第19染色体上的BARC-029051-06057位点被检测到同时与生物量、百粒重和单株籽粒产量3个性状显著关联,表明有共同的遗传基础,同时也解释了性状间相关的遗传原因;(4)鉴定到的多个SNP与先前我们对叶绿素荧光参数及多个环境下产量相关性状的定位结果共位。这些显著关联SNP位点的鉴定,有助于理解生物量及产量相关性状的遗传机制,从而促进利用分子标记辅助选择聚合有利基因,实现未来大豆高产育种计划。

鲁豫皖大豆产区大豆花叶病毒株系的鉴定及动态变化分析

大豆花叶病毒（soybean mosaic virus，SMV）病是一种世界性大豆病害，严重影响大豆产量和品质。对2010年采集的鲁豫皖等大豆产区14个县市的383份病毒病样进行生物纯化及血清学检测，得到64个SMV分离物及部分其他病毒分离物。利用一套统一的SMV株系鉴别寄主对64个SMV阳性分离物进行接种鉴定。根据其在10个鉴别寄主上的反应，将其归为13个株系。其中11个株系与以往在该地区鉴定的株系SC3-SC9、SC11、SC13-SC15相同，一个株系是以往在该地区没有发现而在其他地区存在的株系SC17，另外一个是以往从没有发现过的株系，它能侵染广谱抗源科丰1号，为中强毒株系，现定名为SC22。株系SC3、SC7、SC8和SC13目前仍然是鲁豫皖等地区的主要流行株系，其比率分别为23．4％、14．1％、15．6％和10．9％，是抗病育种和品种审定需要考虑的株系。本研究明确了鲁豫皖等地区SMV株系的变化趋势，可为确定当地大豆抗病育种的方向提供指导。

大豆开花盛期快速叶绿素荧光参数的QTL分析

【目的】定位大豆R2时期(开花盛期)快速叶绿素荧光参数(JIP参数)QTL,分析不同参数间的遗传关系,比较参数在R2和R6时期(鼓粒盛期)遗传基础的异同。【方法】以大豆品种科丰1号和南农1138-2及其杂交衍生的184份重组自交系为材料,在盆栽条件下测定R2时期JIP参数,检测其QTL。【结果】检测到16个JIP参数QTL,分布在连锁群A1、C2、D2、I、M、N和O上,单个QTL的LOD值为2.40—5.65,贡献率为4.40%—20.06%;检测到3个同时控制多个参数的染色体区间,分别是连锁群C2上标记区间Satt286—Satt316、连锁群I上标记区间Sat_418—Satt650和连锁群O上标记区间Sat_231—Sat_196。【结论】不同JIP参数间既有共同的控制基因(QTL),也有各自独特的控制基因;JIP参数多数QTL不能在R2和R6时期重复检测到,控制其表达的遗传机制较为复杂;连锁群O上标记区间Sat_231—Sat_196在大豆R2和R6时期均检测到,该区间可能存在稳定表达的控制光合器官内禀结构和功能的基因,具有一定的育种价值。

大豆苗期耐低磷性及其QTL定位

利用来自波高和南农94-156(耐低磷种质)的重组自交系群体NJ(SP)BN(151个家系),通过盆栽试验研究与耐低磷有关的性状,并进行耐低磷性状的QTL定位。初步结果表明,不施磷处理的总干重主要由单株磷吸收量决定,而与磷利用效率无关;而单株磷吸收量与根干重、根效率均极显著正相关,单株磷吸收量变异的76.2%由根效率决定。不施磷处理的根冠比(R/S)显著增加主要是茎干重无显著变化而根干重显著增加所致。在D1b+W、F、G、N和O等5个连锁群上共检测到7个QTL与耐低磷有关。分别可解释所对应性状表型变异的4.8%-17.0%,其中5个QTL的增效基因来自亲本波高,2个QTL的增效基因来自亲本南农94-156。

大豆细胞质雄性不育系MADS-box基因的分离分析

采用cDNA-AFLP差异显示技术对大豆细胞质雄性不育系NJCMS2A与其保持系NJCMS2B间基因差异表达进行研究,结果从NJCMS2A花蕾中分离到一个差异表达片段,对该差异片段进行克隆、测序和序列比对分析,Blast检索结果显示它与大豆基因组中Gm13上g29510.1 cDNA片段的同源性达98.7%,与大豆中一个MADS-box基因的同源性达98%,氨基酸序列比对结果表明它与大豆中一个MADS-box蛋白有96%的同源性,与豌豆中MADS-box M7蛋白有83%的同源性,与苦瓜中MADS-box2蛋白有88%的同源性,与海岛棉典型的MADS-box基因编码的AGAMOUS蛋白保守区有83%的同源性,进一步对其氨基酸序列进行结构和功能预测显示该差异片段具有MADS-box转录因子的典型结构域K-box,证明其编码蛋白为一MADS-box转录因子,半定量RT-PCR分析结果显示其在NJCMS2A花蕾中表达量很高,而在NJCMS2B花蕾中表达量很低,推测该差异片段可能与大豆细胞质雄性不育有关。

大豆钾转运体基因GmKT12的克隆和信息学分析

以钾高效和钾敏感型大豆品系为试验材料,设置低钾胁迫试验,在8个时间段取样提取RNA,利用Realtime PCR检测GmKT12基因的表达量,结果显示GmKT12基因在不同品系地上部和地下部表达水平有显著差异,其原因来自GmKT12基因的氨基酸序列和蛋白质结构的变异。从2个品系中分别克隆目的基因并对基因序列进行同源性及生物信息学分析表明,与GmKT12基因相似性在30%以上的同源基因有56个,GmKT12在进化树中的位置与Glyma18g18822最近;GmKT12编码蛋白为可溶性跨膜蛋白,具有多个磷酸化位点,该基因与信号转导有关,对大豆获取及转运钾离子可能起着关键作用。

大豆不同生育时期叶绿素含量QTL的定位及其与产量的关联分析

利用来自波高×南农94-156的151个RI家系检测与4个不同生育时期叶绿素含量(累积量、净增量)有关的QTL,并分析其与籽粒产量、表观生物学产量和表观收获指数的关系。结果表明,与叶绿素累积量有关的QTL位于D1a+Q、F、G、H、L和M连锁群上,每个QTL可解释表型变异的6.9%-23.4%。V6和R2期没有检测到2个年份均表达的QTL,而在R4期检测到4个在2个年份均表达的QTL(qccF.1、qccG.2、qccH.1和qccM.1),R6期仅检测到1个QTL(qccH.1)在2个年份均表达,该QTL在R4也表达。与叶绿素含量净增量有关的QTL位于B2和L连锁群上,在V6-R2时期没有检测到与叶绿素净增量有关的QTL,在B2和L连锁群上的两个QTL(qccB2-1.1和qccL.1)在R2-R4和R4-R6时期均表达,qccB2-1.1可解释表型变异的6.4%-9.8%,而qccL.1所解释表型变异达29.5%-31.3%。但这两个QTL在R2-R4和R4-R6时期表达的性质不同,且与2年均表达的籽粒产量QTL共位。这印证了生育后期叶绿素含量与籽粒产量间存在的极显著正相关。

大豆GmTINY1基因的克隆与表达分析

采用基因芯片技术,从大豆中鉴定了一个荚优势表达基因。利用生物信息学的方法,拼接了该基因的全长序列,并通过RT-PCR克隆了该基因。Blast检索分析表明,该基因编码一个具有AP2结构域的转录因子,且与拟南芥DREB类蛋白TINY的氨基酸相似度最高,将该基因命名为GmTINY1。GmTINY1包含一个735bp的开放阅读框,编码244个氨基酸残基。GmTINY1与拟南芥TINY和TINY2蛋白的相似度分别为59%与62%。系统发生分析表明,GmTINY1、TINY和TINY2位于一个分支,且同属于DREB亚家族。实时定量RT-PCR检测表明,GmTINY1基因在荚中高丰度表达,在花中的表达量也较高,在根中的表达量较低,而在叶片中未检测到表达。基因芯片信息分析结果表明,GmTINY1在种子发育的子叶期的种脐部分高丰度表达。由此推论,GmTINY1基因在大豆生殖器官发育中可能发挥调控作用,可能与种子发育过程中种脐的形成有关。

植物生长调节剂Cabrio和Opera对大豆生长以及产量的影响

Cabrio和Opera是新型广谱杀菌剂,也是具有一定生物活性的植物生长调节剂。采用Cabrio和Opera喷洒处理大豆,研究了它们对大豆主要生理生化过程以及产量的影响。结果表明:喷施Cabrio和Opera可使大豆植株过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著增加;根瘤重分别比对照增加56.3%和57.6%;每荚粒数分别增加14.3%和13.6%;百粒重分别增加5.28%和5.42%;产量分别增加10.64%和7.85%;中黄13的籽粒霉变率分别下降5.07%和3.87%,而南农99-6的籽粒霉变率分别下降1.00%和0.87%。但部分性状如株高、根长、内源激素(生长素,赤霉素,细胞分裂素,脱落酸)含量、光合速率和蒸腾速率等虽有一定变化,但与对照没有显著差异。

大豆雄性不育系与其保持系不同器官蛋白质比较

采用双向凝胶电泳技术对大豆质核互作雄性不育系NJCMS2A及其保持系NJCMS2B的种子、叶片和花药等不同器官蛋白质进行比较分析.结果显示,不育系NJCMS2A与其保持系NJCMS2B的花药2-DE图谱间存在较多差异表达蛋白点,种子2-DE图谱间仅有少量差异表达蛋白点,而叶片2-DE图谱间基本没有差异表达蛋白点.结果表明,不育基因表达具有时空性和器官特异性,与育性有关的蛋白主要在花药中表达.

大豆花叶病毒引发大豆症状类型的研究

为明确大豆花叶病毒侵染大豆后引发症状的不同类型及比例,对726个大豆品种接种SMV弱毒株系SC3和强毒株系SC7后引发的症状进行了调查。结果显示:SC3可系统侵染726个供试大豆品种中的643个,有313个表现花叶和坏死混合症状,275个表现花叶症状,57个表现坏死症状。在坏死症状中,有154个表现为枯斑坏死症状,156个表现叶脉坏死症状,60个表现叶脉和枯斑混合坏死症状;SC7可系统侵染726个供试大豆品种中的607个,有359个表现花叶和坏死混合症状,203个表现花叶症状,45个表现坏死症状。在坏死症状中,有167个表现为枯斑坏死症状,152个表现叶脉坏死症状,70个表现叶脉和枯斑混合坏死症状,15个表现顶端坏死症状。结果说明SMV引发的症状以花叶和坏死混合症状为主,花叶症状次之,坏死症状最少;而坏死症状多以单独类型出现,混合坏死症状出现比例较低,顶端坏死出现比例最低。

根际箱种植条件下富含硫氨基酸转基因大豆对土壤微生物群落结构的影响

采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法测定了根际箱种植条件下富含硫氨基酸转基因大豆品系OE-8、OE-7、RNAi-3及其受体南农88-1和17-4、21-8、57及其受体N2899对根际土壤微生物群落结构的影响。结果表明:与受体南农88-1根际土壤微生物的磷脂脂肪酸相比,转基因品系OE-8的12Me14∶0、15∶0、17∶0、cy17∶0、10Me17∶0、10Me18∶0、20∶1ω9、18∶2ω6,9cc含量显著提高,转基因品系OE-7的14Me15∶0、16∶0、20∶1ω9含量存在显著差异,转基因品系RNAi-3的14Me15∶0含量显著提高,3个转基因品系根际土壤微生物磷脂脂肪中缺失15Me16∶1ω5,但出现20∶1ω9和18∶2ω6,9cc;与受体N2899根际土壤微生物的磷脂脂肪酸相比,转基因品系17-4的15∶0、14Me14∶0、16∶1ω7c、16∶0、cy17∶0、10Me17∶0、18∶1ω8、cy19∶0含量发生改变,转基因品系21-8的14Me16∶0、cy19∶0缺失,转基因品系57的所有磷脂脂肪酸含量显著提高,3个转基因品系根际土壤微生物磷脂脂肪中出现18∶1ω2。对单个PLFA含量进行的主成分分析显示,花期转基因品系土壤总体微生物群落结构发生了改变,与受体相比变化较大的转基因品系有OE-7、RNAi-3、17-4和57。

冀东野生大豆对大豆花叶病毒的抗性鉴定及抗病反应

对冀东地区收集的162份野生大豆(Glycine soja)材料进行大豆花叶病毒(SMV)抗性鉴定并对筛选到的抗、感材料植株体内的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性及病程相关基因GmPR-1和GmPR-10的表达进行测定。结果表明:抗病野生大豆材料7份(4.3%),中抗材料6份(3.7%),中感材料62份(38.3%),感病材料87份(53.7%);抗病材料POD和CAT活性比对照显著增加,而感病材料显著降低,抗病材料的GmPR-1和GmPR-10基因表达量比对照显著增加,感病材料与对照无显著差异,初步表明POD、CAT及病程相关基因GmPR-1和GmPR-10可能与大豆抗病性有关。

大豆Rubisco大亚基含量QTL定位(英文)

摘要iRubisco是植物光合作用的关键酶。高等植物Rubisco由叶绿体基因编码的大亚基和核基因编码的小亚基组成，其催化活性位点位于大亚基。利用来自大豆品种科丰1号和南农1138—2的重组自交系群体NJRIKY及其分子遗传图谱，通过盆栽试验定位与Rubisco大亚基含量有关的QTL。检测到3个QTL，分别位于D2（染色体Gm17）、G（染色体Gm18）和O（染色体Gm10）连锁群上，LOD值为2．00～4．60，贡献率为4．50％～19．00％。这一结果表明，尽管大亚基由叶绿体基因编码，核基因组染色体的某些区段可调控其含量变化。这些区段内可能存在负责细胞核质间物质转运和／或信号传导的基因。

大豆花叶病毒侵染大豆抗感近等基因系后叶片超微结构变化的比较

采用齐黄1号×南农1138-2组合构建的抗病和感病的近等基因系F10∶11群体,接种大豆花叶病毒SC3株系10和20 d后,调查它们的发病情况,并运用透射电镜观察抗病与感病家系间2个时期叶片超微结构变化。结果表明:抗病家系两个时期均没有可见的外部症状,叶肉细胞的超微结构未受到明显破坏,但在接种20 d后,在叶肉细胞中发现了病毒粒子。感病家系接种10 d后出现花叶症状,接种20 d后叶片开始变黄;叶肉细胞中存在大量的病毒聚集体和风轮状内含体,叶绿体和线粒体受损明显,叶绿体片层结构扭曲肿胀,线粒体肿胀、内嵴模糊;随着接种天数的增加,叶绿体和线粒体被膜受损,出现不同程度的降解;在病毒和叶绿体外膜处发现了异形增生物,而且后期增多;病毒周围存在大量的可能和病毒的移动或组装相关的空泡和小囊泡。研究结果表明抗感近等基因系在SMV侵染后外部症状和叶片内部超微结构受损程度上都存在明显差异。

大豆GmDGK7和GmTPR基因与油脂相关性状的关联分析

根据已知油脂相关同源基因分析,选择两个油脂代谢相关基因,分别编码甘油二酯激酶7(diacylglycerol kinase7,DGK7)和TPR蛋白(pentatricopeptide repeat-containing protein,TPR),并根据两个基因内部及非翻译区(untranslated region,UTR)的SNP变异位置和突变类型,选取位于GmDGK7基因5'-UTR区的一个单核苷酸变异(SNP1)及位于Gm TPR基因外显子区的SNP2设计d CAPS标记。对200份育成大豆品种的SNP1和SNP2分型及其与大豆籽粒油脂相关性状的关联分析发现,GmDGK7基因的SNP1与油脂含量显著关联(P=6.21×10-5),GmTPR基因的SNP2与油脂含量、硬脂酸、油酸和亚油酸均显著关联(P值分别为4.9×10-11,1.6×10-6,3.4×10-5,4.09×10-8)。此外还筛选出14份高油脂(>23%)和5份高油酸(>33%)大豆种质,这些分子标记和种质资源可为改良大豆油脂性状和分子育种提供技术和材料基础。

大豆花叶病毒成株抗性及种粒抗性的鉴定

通过接种我国黄淮海及长江流域大豆产区流行株系SC3和SC7,对50份大豆品种(系)进行了成株抗性及种粒抗性(包括种粒斑驳抗性及种传抗性)鉴定。结果表明:仅有2份大豆品种(SD1112和驻豆11)对SC3和SC7株系表现抗病。对SC3和SC7具有种粒斑驳抗性的材料分别为4和3份,接种两个株系后的大豆品种(系)的平均斑驳率分别为44.98%和49.42%,其中A3、SD1112和SD1108对SC3和SC7株系均具有种粒斑驳抗性。所选大豆品种(系)对SC3和SC7株系的平均种传率分别为1.47%和1.22%,对上述两个株系具有种传抗性的大豆品种(系)分别为19和29份。本研究首次鉴定了大豆品种对SC3和SC7株系的种粒抗性,为SMV种粒抗性育种工作拓展了种质抗源。