大豆类病变皱叶突变体NT301遗传分析和2对基因定位

通过研究类病变突变体,挖掘抗病基因,利用分子设计育种的方法快速培育优良抗病大豆新品种,可减轻化学农药对环境的污染,降低病害的抗药性。本研究以^(60)Coγ诱变获得的类病变皱叶突变体NT301为父本,分别与W82、KF1和KF35进行杂交,构建了F_(2)和F_(2:3)分离群体,通过SSR标记和SNP分析,将目标基因1(rl1)缩小到18号染色体937 kb区间内,包含66个候选基因,将目标基因2(rl2)缩小到8号染色体130 kb区间内,包含15个候选基因。接着,本研究利用基因芯片技术对近等基因系进行了基因表达谱研究,得到了差异表达基因参与的KEGG调控通路。另外对8号染色体的15个候选基因进行半定量与荧光定量RT-PCR表达分析发现,只有基因Glyma.08G332500在突变体NT301与野生型中的差异达到了4倍,推测Glyma.08G332500基因是突变体NT301的候选基因。

从农业到生物医学:大豆育种研究的新方向

大豆富含多种具有独特生理功能的活性成分,包括大豆异黄酮、大豆多肽、大豆磷脂、大豆低聚糖、大豆皂甙等,具有抗肿瘤、降血脂、预防心血管疾病等作用,在保健食品和医学领域有着极高的潜在应用价值。基于大豆的保健和药用价值,文章综述了大豆活性成分与人体健康的关系、大豆生物医学性状改良以及评估方法,以期鼓励农业与生物医学的密切结合和不断发展。

超高产大豆育种研究的进展与讨论

根据现时大豆品种产量潜力水平提出中国大豆超高产育种目标,并从大豆产量性状遗传改良、理想株型育种及杂种优势生产利用探索等方面综述了与超高产大豆选育相关的研究进展,同时对今后的大豆超高产育种研究进行讨论。

大豆种子萌发过程中的差异蛋白质组研究

运用蛋白质组学技术对大豆(Glycinemax)N2899种子萌发0h、8h、36h、60h4个时期蛋白质的差异表达情况进行了研究.结果发现,在考马斯亮蓝染色的双向电泳pH3～10胶上,PDQuest图像分析软件可识别的点约350个,其中表达量变化2.5倍以上的蛋白质点有24个,而绝大部分大豆种子贮藏蛋白在萌发期尚未降解.在萌发的第一阶段,24个差异表达蛋白中有10个蛋白质的丰度发生变化.第二阶段,差异表达蛋白的种类和量增加,其中15个蛋白质是动态变化的,14个蛋白质在胚根突破种皮时表达量达到峰值,表明吸胀后种子内的生命活动越来越强.对这24个蛋白质点进行胶内酶解,用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱测定均获得肽质量指纹图谱.搜索大豆的UniGene库初步鉴定出6个蛋白质,分别是核苷二磷酸激酶、热激蛋白、硫氧还蛋白、35ku种子成熟蛋白及种子成熟蛋白PM36.对这些蛋白质在种子萌发过程中可能的作用进行了讨论.

大豆对SMVSC-13株系群的抗性遗传及基因定位的研究

在接种SC-13株系群的情况下,鉴定了科丰1号×南农1138-2的P1、P2、F1、F2和184个重组自交家系(RIL)的抗性,结果显示,科丰1号(P1)与F1全部表现抗病,南农1138-2(P2)全部表现感病,表明抗性为显性;F2群体和184个重组自交家系出现抗感分离,卡方适合性检测表明F2群体抗感分离符合3∶1的比例,重组自交家系抗、感符合1∶1分离比率。表明对SC-13株系群的抗性由一对基因控制,以Rsc-13表示。利用已建立的遗传连锁图对Rsc-13进行了连锁分析,结果将抗病基因Rsc-13定位于N8-D1b+W连锁群上,并与抗性基因Rn1、Rn3、Rsc-7连锁。

部分国家和省(市)区试品种对大豆花叶病毒的抗性分析

对2003—2005年参加国家及江苏、北京、山东等省市大豆区域试验的162个品种,在分别接种我国大豆主产区6个大豆花叶病毒流行株系SC-3、SC-8、SC-11、SC-12、SC-13和SC-17情况下,对其抗性进行了分析。结果表明,冀B04-3、潍豆6号、BN101、恒盛一号、滨豆95-20、中品02-046、东大2号和东大4号8个品种对6个株系表现抗侵染,占参试品种总数的4.94%;油春01-32、贡豆114-1、中豆32、冀G04-85、中作00-683、科02-17和中品661对5个株系表现抗侵染,占参试品种总数的4.32%;另外,分别有6个和8个品种对4个株系和3个株系表现抗侵染。中作01-03、蒙89-52、山宁11号、京黄03-5、承豆7号和南豆99对6个株系表现抗扩展。以上品种不仅可直接用于生产,也可用作抗SMV育种的抗源。研究还显示,参试材料中无症状和高抗品种约占37%,高感类型占23.5%,其余为中间型。来自于黄淮海大豆产区的品种一般抗性较好。

大豆质核互作雄性不育系NJCMS2A及其保持系的花药蛋白质组比较研究

大豆质核互作雄性不育系NJCMS2A是以栽培大豆组合(N8855×N1628)F2不育株为母本,以N1628为父本,通过连续回交选育而成的,N1628(或NJCMS2B)为其同型保持系。对NJCMS2A和NJCMS2B的二胞花粉期花药进行蛋白质组比较分析,获得重复性好的双向电泳图谱,在分子量18.4～116.0kD、等电点4～7线性范围内,检测到约217个蛋白点,其中差异表达蛋白点25个,包括在NJCMS2A中出现而在NJCMS2B中缺失的蛋白点13个,在NJCMS2A中缺失而在NJCMS2B中出现的蛋白点10个,另有2个蛋白点的表达量在NJCMS2B中比在NJCMS2A中明显增强。利用基质辅助激光解吸飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)技术对差异表达蛋白进行分析,获得肽质量指纹图谱,用Mascot软件搜索NCBInr数据库,鉴定出14个差异表达蛋白,其中10个在NJCMS2A中出现而在NJCMS2B中缺失和4个在NJCMS2A中缺失而在NJCMS2B中出现。对热激蛋白22kD、半胱氨酸蛋白酶、V型H+-ATP酶A亚基、MADS盒蛋白和淀粉分支酶等主要差异蛋白进行功能分析,推测不育系NJCMS2A雄性不育性可能与能量代谢紊乱、细胞程序化死亡(PCD)、淀粉合成受抑制和花器官发育调节基因作用失控等有关。

大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A及其保持系的花药差异蛋白质组学研究

【目的】对大豆质核互作雄性不育系NJCMS1A及其同型保持系NJCMS1B的二胞花粉期花药进行差异蛋白质组学研究,探讨大豆质核互作雄性不育的分子机制。【方法】采用双向凝胶电泳技术对其蛋白质进行分离,凝胶用考马斯亮蓝染色,使用PDQuest软件分析蛋白质图谱,利用基质辅助激光解吸飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)技术对差异表达蛋白进行质谱分析,获得肽质量指纹图谱,用Profound和Mascot软件搜索NCBInr数据库,初步鉴定差异表达蛋白并分析其功能。【结果】在分子量18.4～116.0kD、等电点4～7线性范围内,检测到约212个蛋白点,差异表达蛋白点24个。其中10个在NJCMS1A中出现而在NJCMS1B中缺失,12个在NJCMS1A中缺失而在NJCMS1B中出现,2个表达量在NJCMS1B中比在NJCMS1A中明显增强。鉴定出11个差异表达蛋白,其中7个在NJCMS1A中出现而在NJCMS1B中缺失,4个在NJCMS1A中缺失而在NJCMS1B中出现。【结论】对主要差异表达蛋白如ACC氧化酶、半胱氨酸蛋白酶、V型H+-ATP酶A亚基、MADS盒蛋白、淀粉分枝酶和UDP-葡萄糖焦磷酸化酶等进行功能分析,推测不育系NJCMS1A雄性不育性可能与能量代谢紊乱、细胞程序化死亡(PCD)、乙烯过度合成、淀粉合成受抑制和花器官发育调节基因作用失控等有关。

国家大豆区域试验品种对SMV和SCN的抗性分析

人工接种我国黄淮、长江流域及南方大豆产区流行SMV株系SC3、SC7和SC15、SC18及黄淮海流行SCN1号生理小种，对国内主要育种单位近年来选育的参加2010—2012国家大豆新品种区域试验的122个参试品种进行抗性鉴定和评价。结果表明：对SC3表现较好抗性（高抗、抗病）的品种32个，占接种该株系品种总数的32％，对SC7表现较好抗性的品种34个，占接种该株系品种总数的34％，同时对SC3和SC7表现较好抗性的品种22个，占接种2个株系品种总数的22％；对SC15表现较好抗性的品种3个，占接种该株系品种总数的13．6％，对SC18表现较好抗性的品种3个，占接种该株系品种总数的13．6％，同时对SC15和SC18表现较好抗性品种的2个，占接种2个株系品种总数的9．09％；近10年SMV抗性鉴定结果分析表明，我国抗SMV育种水平有所提高，新培育的中抗品种比率显著增加，感病品种比率下降。SCN抗性鉴定结果显示，仅沧豆11为高抗，高感品种34个，分别占参试品种总数的1．96％和66．67％，其余为中间型（中抗和中感）。近10年SCN抗性鉴定结果显示我国抗SCN育种水平没有明显改善。鉴定出鲁98011-14、沧豆11、开豆41、鲁97013-1兼抗SMV和SCN两种病害。

2002-2004年国家大豆区试品种对大豆花叶病毒抗性的评价

在接种东北大豆产区SMV主要株系N1、N3和黄淮与南方大豆产区SMV株系Sa、SC3条件下,对最新育成的参加2002—2004年国家大豆区试的134个大豆品种进行了抗性评价,结果表明:接种4个株系后,分别有13个品种(东农L13、汾豆56、汾豆60、汾豆61、晋大74、K丰52—1、航天2号、辽03—20、辽95025—5—4、中作2—29、中豆32、科9208、油春32)和5个品种(铁95025 —5—5、铁94037—6、汾豆69、冀99、冀鉴27)分别对4个株系和3个株系表现抗侵染,中黄4、中作016、吉林2001—14等25个品种对1—2个株系表现抗侵染;5个品种(公交03-1212、冀鉴37、秦豆9、淮02-02、滑豆20)对4个株系表现抗扩展。以上品种除可用于生产外,还可作为抗SMV 育种的抗源。该批参试品种中,黄淮地区品种的平均病情指数最轻,其次是东北地区品种,然后长江流域,华南地区品种的病情最重。从不同类型品种的病情分析,按黄淮夏大豆、北方春大豆、南方夏大豆、南方春大豆、菜用大豆、热带多熟制大豆的顺序逐步加重。在田间条件下,免疫品种数量不多,占参试品种的7.9%,严重度为1级的高抗品种占47.5%,未发现严重度为4级的高感品种,表明多数品种田间抗性较好。

黄淮地区大豆胞囊线虫生理小种的抽样调查与研究

【目的】探讨黄淮地区大豆胞囊线虫(HeteroderaglycinesIchinohe)的种类及其分布。【方法】2001～2003年在黄淮大豆产区依据Riggs的鉴别模式对38个地点大豆胞囊线虫(SCN)生理小种作抽样调查,并结合文献资料,绘制出黄淮地区大豆胞囊线虫生理小种分布图。【结果】大豆胞囊线虫主要分布在山东、河北、北京、山西大部分地区、河南东部与北部、安徽北部;在山西南部及河南西南部地区的抽样调查中未检测到大豆胞囊线虫。其中1号生理小种主要分布在山东济南以南及以东地区,河南北部与河北南部交界地区,河南漯河、周口及安徽阜阳地区。4号生理小种主要分布在河南、山东、安徽交界地区,山西、北京地区,以及山东黄河三角洲地区。2号生理小种主要分布在山东聊城、德州地区,河北石家庄地区,河南焦作、获嘉地区。7号生理小种主要分布在山东半岛和河南开封、滑县、温县等地。5号生理小种在河南和河北有零星分布。另外,在河南商丘地区新发现有9号生理小种。【结论】黄淮地区的优势小种是1号和4号生理小种,抗线虫育种应该以兼抗1号和4号生理小种为主要目标。各生理小种的分布没有明显分界,优势小种分布区域中存在其他生理小种。在过去的10年中,该地区生理小种的组成相对稳定,本研究结果可供大豆抗线虫育种参考。

野生大豆与栽培大豆种子差异蛋白质组学研究

运用蛋白质组学方法比较研究3个野生大豆(Glycinesoja)和3个栽培大豆(Glycinemax)的种子贮藏蛋白差异情况.结果发现,在考马斯亮蓝染色的双向电泳pH4～7的胶上,经过PDQuest图像分析软件平均可检测到550个左右的蛋白质点.进一步分析发现,表达量变化2.5倍以上的点有10个,其中大部分蛋白质仅在栽培大豆中检测到.对这10个蛋白质点进行了胶内酶解,用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱测定均得到了肽质量指纹图谱.搜索大豆UniGene库和NCBI库共鉴定出5个蛋白质,主要是与大豆抗性、抗营养以及种子萌发相关的蛋白质,包括大豆血凝素,种子成熟蛋白PM24,糖结合蛋白,胰蛋白酶抑制剂p20以及成熟多肽.对这些蛋白质可能的作用进行了讨论.

栽培大豆起源与演化研究进展

从大豆属物种的系统进化和栽培大豆起源研究的方法等方面评述了栽培大豆中国东北起源、黄河中下游起源、长江流域及南方起源、日本南部起源等多种假设的依据。在此基础上讨论了多样性中心与起源中心的关系、栽培物种起源与演化的研究方法,以及运用比较实验生物学研究作物进化时的技术性问题。作者倾向于支持栽培大豆南方起源假设。

中国大豆栽培和野生资源脂肪性状的变异特点研究

【目的】分析中国大豆栽培和野生种质资源脂肪及脂肪酸组分含量(本文简称脂肪性状)的变异特点,筛选优异种质,为不同生态区域大豆脂肪性状育种提供材料和依据。【方法】从中国全国各大豆生态区抽取代表性的栽培和野生材料进行田间试验,测定脂肪性状,进行各性状变异特点分析,并应用多元变异指数、聚类和主成分法分析中国和各生态区大豆脂肪性状的综合变异。【结果】(1)中国栽培大豆脂肪平均含量为17.21%,比野生种提高6.22%;油酸平均含量为23.25%,提高7.75%;亚麻酸平均含量为8.00%,减低4.23%;亚油酸平均含量为53.53%,减低2.57%;但栽培种的变异小于野生种;不同生态区均有此同一趋势。栽培大豆和野生大豆的饱和脂肪酸含量在全国和各区差异均不大。(2)中国野生群体及各生态区群体脂肪性状的多元变异度均大于相应的栽培种,长期人工选择使栽培种的变异相对减小,但多元变异方向相对较宽。(3)栽培种脂肪含量与来源地纬度呈极显著正相关,而野生种未见相关,推论栽培种脂肪含量与纬度的相关主要应是人工选择的结果。(4)筛选得到高脂肪、高油酸、高亚油酸、低亚麻酸的优良材料,其中N23547和N23697为兼具高脂肪(>23%)、高油酸(>30%)、低亚麻酸含量(5%左右)的优异资源。【结论】栽培大豆脂肪、油酸平均含量显著高于野生种,亚麻酸平均含量显著低于野生种,亚油酸平均含量略低于野生种,饱和脂肪酸平均含量与野生种差异不大。脂肪性状在各个生态区域内均存在丰富的变异,区域间的变异并不比区域内大。栽培种脂肪含量与纬度的相关主要是人工选择的结果。筛选出一批优异种质。

大豆抗大豆花叶病毒病基因研究进展

大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV)病是严重危害世界大豆(Glycine max(L.)Merr.)生产的主要病害之一。近十年来,国内外关于大豆对SMV抗病基因的遗传标记定位、候选抗病基因的分析及大豆抗SMV的调控网络等研究取得许多新进展。大豆对SMV的抗性遗传主要分为数量抗性和质量抗性,其中数量抗性的遗传主要由1对加性主基因+加性-显性多基因共同控制;对不同SMV株系的质量抗性遗传分别由1对不同的显性基因控制。标记定位研究发现,大豆对SMV数量抗性位点主要分布在大豆的第6、10和13等染色体上。22个对SMV具有单显性质量抗性的基因位点已被标记定位在大豆的第2、6、13和14染色体上,且定位的多数抗病基因位点两侧标记间的物理距离都在1 Mb以内。其中第13染色体上的基因位点数最多,有Rsv1、Rsv5、RSC3Q、RSC11和RSC12等10个,定位在第2染色体上的基因位点有8个,如Rsv4、RSC5、RSC6、RSC7和RSC8等,第6和14染色体上各有2个基因位点,分别为RSC15、RSC18和Rsv3、RSC4。参考大豆全基因组序列(http://www.phytozome.net/soybean),利用生物信息学方法、表达谱分析及克隆测序技术等进一步缩小了大豆抗SMV候选基因的筛选范围。目前,在大豆第2染色体上确定的抗SMV候选基因主要有8个:Glyma.02G121400、Glyma.02G121500、Glyma.02G121600、Glyma.02G121800、Glyma.02G121900、Glyma.02G122000、Glyma.02G122100和Glyma.02G122200,在第6染色体上的是Glyma.06G182600,在第13和14染色体上的抗SMV候选基因分别有9个和6个:Glyma.13G184800、Glyma.13G184900、Glyma.13G187900、Glyma.13G190000、Glyma.13G190300、Glyma.13G190400、Glyma.13G190800、Glyma.13G194700、Glyma.13G195100和Glyma.14G204500、Glyma.14G204600、Glyma.14G204700、Glyma.14G205000、Glyma.14G205200、Glyma.14G205300。基于病毒诱导的基因沉默VIGS(virus induced gene silencing,VIGS)和转基因操作等技术,研究发现抗SMV相关基因Gm HSP40、Gm PP2C3a、Gm AKT2、Gm Cnx1、Gm SN1、Glyma.14G204500、Glyma.14G204600、Glyma.14G204700等参与大豆对SMV的抗性,属于正调控因子;而Gm EF1A和Gme IF5A等则增加大豆对SMV的易感性,为负调控因子。在综合SMV抗病基因的相关研究基础上,构建了基于Rsv1和Rsv3介导对SMV极端抗性的调控网络模型。Rsv1介导的大豆对SMV极端抗性调控模型的建立为大豆抗SMV信号网络的研究提供了新的方向。Rsv3介导的大豆对SMV极端抗性的主要机制是通过ABA信号的传导,从而使胞间连丝处的胼胝质沉积以抑制病毒从最初侵染的细胞向健康细胞的转移。本文系统综述了SMV抗病基因方面的最新研究成果并对该领域未来的研究方向进行了展望,以期为大豆抗SMV分子设计育种和抗病基因的机理研究提供参考。

大豆蛋白质11S和7S组分及其亚基分析方法的研究述评

对大豆蛋白质组分及其亚基的分析方法进行了评述.主要内容为:利用超速离心技术把大豆蛋白质组分分为4种,以沉降系数分别表示为2S、7S、11S和15S,其中7S和11S是主要组分;利用碱溶、酸沉(冷沉)和缓冲液中沉淀的方法分别分离提取7S和11S,经凝胶过滤或离子交换柱层析提纯;利用碱溶、酸沉和离心分离方法分离提取大豆分离蛋白;利用D isc-PAGE技术初步分析7S和11S组分的个别亚基,利用SDS-PAGE技术测定7S和11S组分及其亚基的相对分子质量和相对含量;以相对分子质量为标准,在SDS-PAGE谱带中划分7S和11S组分的亚基组并测定其相对含量,然后计算7S和11S组分的相对含量和11S/7S比值.上述方法各有其优缺点和适用情况.在讨论的基础上提出食品科学与遗传育种科学要密切结合,培育含有不同蛋白质组分、不同亚基和组分比值的专用大豆品种,既可以深入研究亚基的功能特性,又能开发出新的大豆蛋白制品.

亚洲大豆栽培品种遗传多样性、特异性和群体分化研究

【目的】研究亚洲大豆栽培品种地理群体的遗传多样性、特异性和群体分化。【方法】应用大豆基因组64对SSR分子标记技术,对亚洲216份栽培大豆品种遗传变异进行分析。【结果】亚洲大豆栽培品种遗传多样性丰富,地理群体(中国东北、中国黄淮、中国南方、朝鲜半岛、东南亚、南亚)间存在较多互补等位变异数,最多的在中国黄淮与南亚群体间;各地理群体拥有各自特有或特缺的等位变异。亚洲大豆全群SSR标记遗传距离聚类(聚成6类)与地理群体分类间有极显著相关性,地理分群有其相应的遗传基础。亚洲全群由2类血缘组成,分别占中国国内和国外2大类群的绝大部分;地理群体间2类血缘组成的差异明显。国内与国外各群体间以中国南方与东南亚群体间分化最小;国外群以东南亚与朝鲜半岛群体间分化最小;国内群以中国黄淮与中国南方群体分化最小。【结论】亚洲大豆栽培品种地理群体间具有位点和等位变异的特异性,各群体间可以相互补充的位点及其等位变异甚丰富,利用国外栽培品种可以拓宽中国品种的遗传基础。

我国黄淮和南方主要大豆育成品种家族产量和品质优异等位变异在系谱中遗传的研究

以往研究育成品种间的遗传关系只能通过系谱追踪进行一般性分析,分子标记的发掘则提供了在位点及其等位变异基础上分析育成品种间遗传关系的手段。本研究在黄淮和南方190份大豆育成品种的85个SSR标记与农艺性状关联分析基础上,将其中163份品种按系谱祖先归为58-161、徐豆1号、齐黄1号、南农493-1、南农1138-2五个家族,对产量和品质性状进行优异等位变异在系谱中传承情况的分析。所涉及的最佳位点,产量9个、百粒重3个、蛋白质含量2个、脂肪含量4个,总解释率分别为91%、36%、13%和31%。每位点考查2个最优等位变异,家族系谱祖先具有各自的优异等位变异,随着育种轮次的增加在后育成品种中有丢失;在系谱祖先基础上新品种衍生过程中吸纳其他亲本,5个家族趋向共有大部分优异等位变异,但频率分布不同。5个家族的品种所含有产量最多优异等位变异数未达饱和,9个位点中最高含7个优异等位变异,平均每个品种2.23个,产量有进一步改良潜力。供试条件下高产品种平均产量是低产的2.36倍,平均优异等位变异数是低产的4.17倍,高、低产品种优异等位变异构成差异明显,但高产品种间优异等位变异构成并不相同。也有的品种高产而优异等位变异数并不多,有的品种优异等位变异较多但产量并不高。大豆育种不断从不同亲本中累积目标性状优异等位变异,同时有些也在丢失,应重视保存过时品种的优异等位变异,以备后用。

广谱抗源科丰1号对大豆花叶病毒强毒株系群SC-8抗性的遗传研究

以杂交组合科丰 1号× 1138- 2为材料 ,从其P1、P2 、F2 :3、以及由F2 衍生的 2 0 6个重组自交系的抗性鉴定结果表明 :广谱抗源科丰 1号对新发现的大豆花叶病毒SC - 8强毒株系群的抗性受单个显性基因控制 ,从而扩展了对科丰 1号这一广谱性抗SMV材料抗性遗传的研究结果。