高油高产夏大豆冀豆26的选育

冀豆26是河北省农林科学院粮油作物研究所以冀豆17为母本,冀豆12为父本经有性杂交混合法选育而成的夏大豆新品种。2020—2021年参加河北省夏大豆区域试验,2年平均产量为3619.7 kg/hm^(2),较对照品种冀豆12平均增产8.5%。2021年参加河北省夏大豆生产试验,平均产量为3534.0 kg/hm^(2),较对照品种冀豆12平均增产10.7%。该品种籽粒粗脂肪含量为22.56%,属高油品种,适宜河北省中南部夏播区种植。2022年通过河北省农作物品种审定委员会审定,审定编号为冀审豆20220005。

冀北坝上大豆结瘤相关性状全基因组关联分析

【目的】挖掘适应坝上生态条件的高效结瘤大豆种质,鉴定调控大豆-根瘤菌共生结瘤的遗传位点和候选基因,提高大豆共生固氮效率。【方法】以包含260份大豆种质的自然群体为研究对象,在河北坝上室外盆栽条件下接种根瘤菌菌株USDA110。以单株根瘤数量、单株根瘤干重数值作为表型数据,结合大豆260份种质基因型数据,对其进行全基因组关联分析,挖掘大豆共生结瘤相关基因。【结果】共检测到18个与大豆根瘤数量显著关联的SNP,分别位于第2、7、8、13、18和19染色体上。其中,位于第2染色体上的显著关联位点BARC_2.01_Chr02_43161654_A_G是控制大豆根瘤数量的主效位点(LOD=3.89),对该位点上下游共200 kb区间进行连锁不平衡分析,在包含BARC_2.01_Chr02_43161654_A_G的连锁区间内,共获得10个调控大豆根瘤数量候选基因,通过单倍型分析发现,Glyma.02G243200不同单倍型所对应的材料之间的根瘤数量具有显著差异(P<0.05),在SoyBase数据库中查询该基因的表达模式发现,Glyma.02G243200在根毛中表达。该基因可能是影响大豆根瘤数量的关键基因。共检测到6个与大豆根瘤干重显著关联的SNP,分别位于第6、18和20染色体上。其中,位于第6染色体上的显著关联位点BARC_2.01_Chr06_6069381_G_A和BARC_2.01_Chr06_6192925_T_C是控制大豆根瘤干重的主效位点(LOD=3.49和LOD=3.35),对BARC_2.01_Chr06_6069381_G_A上游100 kb和BARC_2.01_Chr06_6192925_T_C下游100 kb区间进行连锁不平衡分析,获得14个调控大豆根瘤干重候选基因,并进行单倍型分析。其中,Glyma.06G079600和Glyma.06G079900不同单倍型所对应的材料之间的根瘤干重具有显著差异(P<0.01,P<0.001),在SoyBase数据库中查询这两个基因的表达模式发现,Glyma.06G079600和Glyma.06G079900在根中表达。这两个基因可能是影响大豆根瘤干重的关键基因。【结论】在第2染色体上发现一个与根瘤数量显著相关的候选基因,在第6染色体上发现2个与根瘤干重显著相关的候选基因。

高蛋白大豆冀豆12及其衍生品种(系)的特点与遗传分析

冀豆12是由河北省农林科学院粮油作物研究所育成的高蛋白大豆品种,其蛋白含量高、高产、高抗病。该品种于2001年被农业农村部评选为农作物优异种质,是目前中国推广面积最大的高蛋白品种。为了明确冀豆12的主要表型特征和遗传特性,本研究采用系谱图法结合重测序技术对冀豆12及衍生品种和创新种质进行总结分析,根据多年的生产试验提炼出了冀豆12与其衍生品种和种质的优良特性,并进行重要功能位点在后代品种或品系中的传递情况分析。作为黄淮海地区首个高蛋白品种,冀豆12被作为核心亲本广泛利用。迄今为止已培育出了23个衍生品种,分别在北京、天津、河北、江苏、安徽和湖北等地通过审定并推广应用;并创新出了15个高蛋白特异种质。表型鉴定结果表明,冀豆12的衍生品种在产量相关性状、蛋白含量等品质和花叶病毒抗性上存在较大的变异,生育期、株高的变异范围相对较小。冀豆12与其衍生品种和种质在遗传上主要分为3个亚群。通过热图追踪分析功能位点显示,冀豆12中优异功能位点传递率较高,另有抗蚜虫等不利位点在后代中得到互补改良。衍生品种中蛋白含量变异较大,有两个品种蛋白含量超过冀豆12;冀豆12背景高蛋白含量相关位点个数与衍生品种(或品系)的蛋白含量呈正相关趋势。在利用冀豆12为核心种质进行品种选育的过程中,应注重蛋白含量、花叶病毒抗性等的选择,其次是生育期和株高。同时,在选择亲本时还需要关注蚜虫抗性和耐盐基因的互补。

华北平原典型区大豆生产全生命周期分析

科学评价区域内大豆生产的生态效率,有利于促进区域内大豆产业的可持续发展。本研究以华北平原大豆生产典型县——石家庄市藁城区50个农户为例,基于生命周期评价法(LCA)和超效率(SBM)模型,对其进行了生命周期评价和生态效率分析。结果显示,大豆生产4个主导的潜在环境影响类别依次为全球变暖潜力(global warming potential,GWP)、陆地生态毒性潜力(terrestrial eco-toxicity potential,TETP)、酸化潜力(acidification poten-tial,AP)及富营养化潜力(eutrophication potential,EP)。其中,种植规模方面,大规模农户的GWP、TETP及EP影响潜力最大;生态效率值为大规模>中规模>小规模;其6个投入指标当中,杀虫剂的冗余率极差最大(5.89%)。灌溉模式方面,滴灌的GWP和AP影响潜力最大,沟灌的TETP和EP影响潜力最大;生态效率为滴灌>喷灌>无灌溉>沟灌;6个投入指标中,灌溉用水的冗余率极差最大(8.40%)。种植区域方面,藁城北部地区的GWP、AP和EP影响潜力均大于藁城南部地区;生态效率值为南部地区>北部地区;6个投入指标中,化肥的冗余率极差最大(2.79%)。综上所述,藁城区大豆生产应向大规模化发展,并积极推广滴灌技术,控制化肥和杀虫剂使用量,以保证大豆产量的同时,提高大豆生产的生态效率。研究结果可为藁城区大豆生产的生态评价提供参考依据,有助于其大豆产业的可持续发展。

RIL群体中大豆籽粒脂肪酸组分QTL分析

大豆是世界上主要的油料作物,其脂肪酸各组分的比例决定了大豆油的质量。本研究以“徐豆16×冀HJ117”构建的包含183个家系的重组自交系(Recombinant Inbred Lines,RILs)群体XH1617为材料,通过气相色谱法检测棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸5种脂肪酸含量。表型变异分析显示,RIL群体的5种脂肪酸含量均呈近似正态分布,说明大豆5种脂肪酸含量均为典型的数量性状。通过QTL定位,共鉴定到13个与大豆脂肪酸含量相关的QTL位点,分别位于05、06、08、13、14、15和19号染色体上,LOD值为2.50~12.35,可解释的表型变异范围为6.1%~26.7%。其中6个QTL是新鉴定到的与大豆脂肪酸含量相关的遗传位点。另外,在15号染色体上鉴定到1个主效且协同调控大豆棕榈酸含量和油酸含量的遗传位点,Locus_15_POA,在标记Gm15_3702534_C_T~Gm15_4491175_T_C之间,LOD值为4.71~5.11,可解释的表型变异为11.20%~12.10%。相关性分析发现,除硬脂酸含量与油酸含量无显著性相关外,其他脂肪酸含量之间均具有显著相关性(P<0.05)。研究结果可为培育高油酸且低棕榈酸的高品质大豆提供遗传材料和理论依据。

黄淮海地区大豆产量及其稳定性评价

【目的】解析黄淮海地区大豆育成品种产量构成因素对产量的贡献及其品种与环境的互作,鉴定代表性品种高产与稳产性,为黄淮海大豆育成品种在生产及育种中的有效利用提供理论依据。【方法】利用能够直观分析农作物双向数据的GGE(genotype+genotype-by-environment interaction)双标图,根据GGE中的"环境之间的关系"("environmental vector"view)、"哪个赢在哪里"("which-won-where"view)及"高产性和稳产性"("mean VS stability"view)分析参试品种的高产特性与不同年份试验的代表性,解析黄淮海区域有代表性的94个夏大豆品种在2008—2010年份的产量与产量组成因子。【结果】不同年份相同区域的试验品种表现差异很大,品种与环境存在互作。单株粒重、单株粒数、单株荚数、百粒重是产量的主要贡献性状,其中,影响产量最重要的因素是单株粒重。三年中,受不同年度环境影响较小、稳产性较好且高产的品种有冀9号-3L-2、冀豆17、徐豆10号、中作00-484和7651-1。【结论】在产量构成因素中,对产量影响的最重要因子是单株粒重,其次为单株粒数、单株荚数和百粒重;相同区域不同年份间品种产量差异较大,品种与环境之间存在互作。

大豆粗蛋白、粗脂肪含量近红外检测模型建立及可靠性分析

大豆是重要的植物蛋白和食用油来源,目前常用的蛋白质和脂肪化学分析方法不仅操作步骤繁琐,而且籽粒粉碎而不能延续后代,在大豆品质改良的后代选育过程中的应用受到限制。为明确快速、简便、非破坏籽粒的近红外检测方法利用的可行性。利用4个建模样品集,采用偏最小二乘法建立了3个近红外大豆粗蛋白、粗脂肪籽粒检测模型和1个粉末检测模型。通过重新采集8个不同蛋白质和油份含量的大豆样品检测分析,并送检权威检测部门进行化学分析比较,分析近红外检测的可靠性。通过稳定性、一致性等分析表明,合适的建模样品集是正确建模的前提,在所建3个籽粒模型中,以含415个大豆材料的样品集所建模型(M6)可靠性最好;分析结果还表明,近红外检测结果与化学分析结果一致,在需要保存籽粒完好的大豆杂交分离世代或大量样品检测时,用近红外检测代替化学分析是可行的。

大豆开花落花及时空分布的观察研究

【目的】观察大豆开花、落花全过程,分析不同品种开花、落花特点和规律,为高产育种和高产栽培提供依据。【方法】在大田条件下,对6个品种的72株植株逐日(42 d)观察开花、落花及节位。【结果】材料开花过程呈现每天开花数量"少-多-少-极少"的变化规律,可分为初花、盛花、慢花、末花4个阶段:初花期阶段很短(3 d左右),每天开花量4朵以下,阶段开花量5.73朵,占总花量4.09%,开花集中在植株中部节位;盛花阶段每天开花多在5—12朵,持续时间较长(12—18 d),阶段花量108.75朵,占77.60%,开花由中部向上下两端延伸分布,其中以中部最多;慢花阶段每天开花1—5朵,持续时间在品种间有较大差异,阶段花量21.24朵,占15.16%,分布在植株各个节位;末花阶段每天只有部分植株开花,平均不足1朵,直至开花结束,阶段开花4.42朵,零星分布在植株上。初花期3 d后至终花期或终花期后落花普遍发生,落花节位遍及开花的所有节位,落花率为末花阶段(77.96%)>慢花阶段(65.54%)>初花阶段(51.76%)>盛花阶段(36.97%);每天平均落花3—9朵的不正常脱落高峰与该阶段阴雨寡照的气候有关。有限结荚习性品种最早开花部位为中部,随后向上部、下部扩展,开花3—7 d以后扩展到底部,9—15 d扩展到顶部。无限结荚习性品种最早开花部位是中下部(7—10节位),随后向下部、上部扩展,初花2—3 d后达到最下部,随后向上部扩展,初花24—26 d以后扩展到顶部。【结论】大豆不同开花阶段每天开花数量差异明显,开花节位、持续期有所不同,不同阶段花的脱落率也有较大差别。

大豆品质及农艺性状的QTL分析

以河北省粮油作物研究所选育的高蛋白大豆冀豆12号为母本,高油大豆冀黄13为父本所获得的F9重组自交系的148个株系为试验材料,构建该群体的连锁图谱,并对品质性状(蛋白质含量、油分含量),产量相关性状(株高、底荚高、分枝数、主茎节数、有效荚、无效荚、单株粒重、单株粒数)进行调查及QTL分析,结果表明,10个性状共检出15个QTL位点,其中蛋白和油份含量定位在A2连锁群上,贡献率分别为10%,16%,同时发现C2连锁群上聚集了与产量相关的位点。

国内外大豆品质育种研究方法与最新进展

综述了世界大豆品质育种的研究方法与发展动态,总结了近年来我国大豆品质育种研究的最新进展,并提出了我国大豆品质育种的发展方向。

大豆百粒重QTL定位及多样性评价

【目的】百粒重是大豆重要的育种目标性状,它不仅是产量构成因子之一,也是重要的品质性状,不同用途对百粒重有着不同要求。通过连锁分析定位大豆百粒重QTL,获得连锁标记,阐明QTL连锁标记在种质资源中的多样性特征,为百粒重定向改良提供依据。【方法】以冀豆12×黑豆(ZDD03651)杂交衍生的188个重组自交系的F6:8和F6:9群体为材料,采用Win QTL Cartographer V.2.5的复合区间作图法(CIM),经300次Permutation计算,以P=0.05显著性水平确定QTL存在的阈值,定位百粒重QTL。连续3年在石家庄对来自国内外的205份大豆育成和地方品种的百粒重进行表型鉴定,利用定位到的百粒重QTL连锁SSR标记对种质资源材料进行基因型分型,在每个标记处确定发生频率大于5%(对应资源材料个数大于10个)的等位变异为有效等位变异,计算等位基因多样性指数,明确百粒重QTL在种质资源里的多样性特征,通过多重比较确定不同等位变异与百粒重的关系。【结果】在冀豆12×黑豆后代群体中,百粒重呈正态连续分布,遗传力为88.72%。共检测到5个百粒重QTL,分别位于Chr.02(D1b)、Chr.06(C2)、Chr.08(A2)和Chr.17(D2)染色体,遗传贡献率(R 2)7.68%—12.83%,加性效应-0.65—-0.84 g,增效基因均来自冀豆12。年份间稳定的QTL有2个,其中,q SW-6-1位于第6染色体Satt457—Sat_062,紧密连锁的标记为Satt281,贡献率最大值为12.02%,加性效应最大值为-0.81g;q SW-17-1位于第17染色体Satt301—Satt310,贡献率最大值为12.83%,加性效应最大值为-0.84g。在205份资源材料中,百粒重遗传力为96.88%。百粒重连锁SSR标记有效等位变异数为2—8个,多样性指数为0.34—0.82。发掘出大粒相关等位变异6个,分别为Satt281-227 bp、Barcsoyssr_2_304-245 bp、Satt301-199 bp、Sat_406-214 bp、Satt119-136 bp和Satt341-218 bp。其中Satt281-227 bp在RIL和资源材料中均为百粒重增效效应,主要分布在国内大粒育成品种中。筛选到含有4个及以上大粒相关等位变异的资源材料3份,分别为绿75、中品大黑豆和中野2号。【结论】在大豆育成品种冀豆12×地方品种黑豆的杂交后代群体中,检测到5个百粒重QTL,冀豆12含有1个在RIL和种质资源中均为大粒相关的优异等位变异。明确了上述5个QTL在205份育成品种和地方品种间的多样性分布特征,可应用于百粒重定向改良过程中的亲本选配及后代选择。

高产广适优质大豆品种冀豆17

冀豆17是由河北省农林科学院粮油作物研究所以Hobbit为母本,以早5241为父本经有性杂交系谱法选育而成的高产广适优质大豆品种,在2010~2011年国家北方春大豆区域试验中平均产量3 799.50 kg·hm^-2,生产试验平均产量3 795.00 kg·hm^-2。该品种先后通过国家、省级5次审定,审定推广区域为晋冀鲁豫皖苏陕甘宁京10个省市。

影响农杆菌介导大豆子叶节遗传转化因素的研究

利用GUS基因的稳定性和特异性及在植物体中瞬时表达的特点,对农杆菌介导大豆子叶节遗传转化过程中的一些影响因素（激素浓度、筛选剂浓度、基因型和农杆菌菌株）进行研究。结果表明：芽诱导阶段6-BA浓度为1.6mg·L-1时诱导效率较高;适宜的草铵膦筛选浓度为3 mg·L-1;同时对24个大豆基因型的再生能力和对农杆菌菌株EHA101、LBA4404和EHA105的敏感性进行比较,再生能力最强的基因型为吉林小豆和Maverick,侵染能力最强的农杆菌菌株为EHA101,GUS阳性率为0~41.03%,其次是EHA105,LBA4404侵染效果最差;就受体基因型而言,吉林小豆和Maverick的GUS阳性率最高。EHA101侵染时,吉林小豆和Maverick的阳性率分别达40.25%和29.89%;EHA105侵染时,吉林小豆和Maverick的阳性率分别达33.35%和27.52%,而冀豆15、冀豆17和nf58的阳性率分别为12.47%、10.67%和9.11%。

大豆种子脂肪酸含量的快速测定

脂肪酸的含量是油料作物品质的重要指标,以往的脂肪酸测定方法需要样品量大、工序繁琐、耗时长,不适合育种工作者前期对材料的筛选。用0.040 g大豆种子(约占种子的1/4)对脂肪酸的提取和甲酯化过程进行了条件优化,采用提取液(苯∶石油醚=1∶1)提取5 min,0.5 mol.L-1甲醇钠酯化7 min后即可进行气相色谱分析,使通常需要用近10 h的工作在12 min内完成,大大缩短了检测时间。通过与传统的索氏提取(GB/T5009.6-2003)、甲酯化方法(GB/T17376-1998)比较,改进的方法结果准确可靠。

大豆脂肪酸组份相关、变异特点分析

通过对国内外314份大豆品种材料的脂肪酸组成和变异特点及其与蛋白、脂肪相关性进行分析,结果表明,我国大豆品种具有亚油酸含量高且变异幅度小,亚麻酸含量变异程度较大的特点;5种脂肪酸成分间以及与蛋白、脂肪间存在相关关系,其中亚麻酸、亚油酸及油酸之间的相关关系,受环境影响较小;不饱和脂肪酸变异主要来自生态类型间的差异:油酸平均含量最高为南方春大豆,最低为长江春大豆;亚油酸平均含量最高为长江春大豆,最低为南方春大豆;亚麻酸平均含量最高为长江春大豆,最低为南方夏大豆;育成品种比地方品种变异幅度小;饱和脂肪酸的平均含量与品种来源和生态类型均无密切联系。本研究筛选出一批具有高油酸、高亚油酸、低亚麻酸等不同特点的优质品种资源。研究结果可为大豆的种质资源评价、利用及品种选择提供科学依据。

定向选择对大豆ms1轮回群体遗传基础的影响

在分析ms1轮回群体遗传多样性和群体内材料分组关系的基础上,探讨了定向选择对群体遗传基础的影响。从ms1轮回群体中随机抽取216份材料为原始群体,利用38个均匀分布于大豆全基因组的SSR标记,检测原始群体等位变异数目和遗传多样性指数。并分别根据成熟期、株高和百粒重对群体定向选择形成6个不同类型的定向选择群体,比较选择前后群体遗传多样性变化。结果表明：在原始群体中,共检测出216个等位变异,平均每个位点等位变异数5.68,平均多样性指数PIC为0.71。对原始群体进行熟期、株高和百粒重定向选择后,各定向选择群体平均每个位点等位变异数介于4.89~5.13,平均多样性指数PIC介于0.67~0.71。定向选择群体中有16个位点的等位变异频率发生了变化。对大豆ms1轮回群体定向改良,目标性状及相关农艺性状的表现值及群体分布频率随之发生改变,对群体遗传结构和遗传多样性指数的影响显著小于对目标性状及相关农艺性状的影响。

非变性PAGE在鉴定大豆脂肪氧化酶类型中的应用

为解决脂肪氧化酶检测复杂、费用昂贵、剧毒试剂对人体影响等问题,研究出一种安全、快速而经济有效的大豆脂氧酶检测技术。以Suzuyutaka脂氧酶缺失近等基因系和非缺失类型大豆冀豆12为材料,利用聚丙烯酰胺凝胶电泳探索非变性PAGE分析大豆脂肪氧化酶,通过对不同样品浓度、电泳条件和分离胶浓度的比较,摸索鉴定大豆Lox缺失类型的最佳条件。通过电泳条件优化分析发现,电泳样品中预样品的浓度为30%、分离胶浓度为11%、电泳时间为6 h时,3种脂肪氧化酶分辨清晰度最高;通过重复电泳的相对迁移率分析,表明在上述电泳条件下的检测结果比较稳定且重复性好;通过3种脂肪氧化酶酶带与缺失酶带对照比较和分子量测定两方面验证了所得到的3条脂肪氧化酶酶带。非变性PAGE是一种简单、经济、快捷而安全的检测分析大豆脂肪氧化酶同功酶的方法,因而可以用于资源分析、良种繁育以及生产、收购和加工利用中的大豆脂氧酶缺失类型鉴定。

国审高产抗病大豆新品种冀豆24的选育及栽培技术

冀豆24是由河北省农林科学院粮油作物研究所通过轮回群体方法选育而成的高产抗病大豆新品种。该品种产量高,稳产性和适应性好,对大豆花叶病毒病具有较好的抗性。平均粗蛋白含量39.49%,平均粗脂肪含量20.24%。冀豆24分别于2019和2020年通过河北省和国家农作物品种委员会审定,适宜在北京、天津、河北中部和东南部、山东北部地区夏播种植。

湖南新田大冠岭野生大豆居群遗传结构与空间分布关系

【目的】揭示野生大豆Glycine soja Sieb．et Zucc．在特定微环境中演化和分化的信息，为自然居群的取样提供理论依据．【方法】采用41对SSR引物对湖南新田大冠岭地区及其周围的16个居群612份野生大豆材料的遗传多样性和群体结构进行了分析，并分析了居群多样性与空间分布间的关系．【结果和结论】41个SSR位点在612份野生大豆材料中共检测出414个等位变异，每个位点的等位变异范围为4～19个，平均为10.1个．每个位点Shannon指数（I）变异范围为0.283～2.542，平均为1.751．通过比较不同居群遗传多样性指数，发现大冠岭区域向西岭至桑梓一带野生大豆遗传多样性丰富，拥有较多的等位变异，与其周围居群间有较高的基因流．用基于混合模型的Structure2.3软件分析群体结构，可将野生大豆居群分为19个组群，大冠岭区域向西岭至桑梓一带野生大豆居群互混成不同组，而远离大冠岭的野生大豆居群则大都独立．空间自相关分析显示，1400 m以内遗传距离与地理距离呈正相关；向西岭至桑梓一带是大冠岭区域野生大豆居群的一个多样性中心，周围野生大豆自然居群呈现出明显的空间分布特点，遗传多样性与地理距离、海拔呈正相关，大冠岭野生大豆传播方式为由高海拔地区向低海拔辐射传播．因此认为该地区野生大豆遗传结构模式应属于距离隔离模式和陆岛模式．