大豆株高QTL定位及候选基因挖掘

大豆株高(plant height,PH)对理想株型和产量有重要影响,为筛选株高相关候选基因,以包含208个株系的染色体片段代换系(chromosome segment substitution lines,CSSL)群体为材料,对大豆株高性状进行QTL定位。共检测到12个与大豆株高相关的QTL位点,其中qPH7-1、qPH12-1和qPH16-1在不同年份被重复检测到。对3个QTL区间进行基因注释得到35个基因。根据基因注释、双亲序列比对和qRT-PCR,最终预测Glyma.16G198800和Glyma.16G199000为调控大豆株高的候选基因。单倍型分析结果显示Glyma.16G198800中SNP-4034在双亲间的差异可能是导致株高产生差异的原因。

大豆EST-SSR标记开发及与Genomic-SSR的比较研究

对458 220条大豆EST序列进行SSR搜索,共检测出EST-SSR序列39 989条,经拼接得到无冗余EST-SSR序列8 190条,包括357种重复基元。其中二、三核苷酸重复基元类型居多,分别占无冗余EST总数的11.13%和16%,统计得到二核苷酸重复类型12种,三核苷酸重复类型60种。以含有简单重复序列的无冗余EST序列设计200对引物,其中148对引物有清晰且单一条带扩增产物,以30份大豆品种资源进行引物筛选,获得多态性引物31对。以21份大豆不同基因型的基因组DNA为模板选取30对显示多态性的大豆EST-SSR引物和30对大豆基因组SSR引物进行扩增,带型统计结果显示:大豆EST-SSR与基因组SSR在供试基因型间多态性指数均值分别为0.55和0.44,二者揭示的多态性水平差异不大。从而说明利用生物信息学方法基于大豆EST开发SSR标记是切实可行的,大豆EST-SSR可以用于大豆遗传多样性分析,是大豆DNA分子标记体系的一个重要补充。

农杆菌介导大豆子叶节转化系统的优化

【目的】研究影响大豆(Glycine maxL.)子叶节外植体遗传转化的因素。【方法】以农杆菌转化系统为平台,用直接筛选法和延迟筛选法确定卡那霉素的筛选方法和浓度,以GUS基因的瞬时表达计算子叶节区GUS阳性率。【结果】延迟7d进行Km选择、筛选压力为75mg·L-1时选择效果最好;菌株培养阶段和侵染浓度分别在OD600为0.6和0.5时子叶节区GUS阳性率最高;黑农35、绥农14和合丰35为易感的大豆基因型;农杆菌菌株EHA101对大豆的转化能力好于LBA4404和AGL1;共培养培养基中添加的硫醇类化合物对T-DNA的转移有极强的影响效应。【结论】本实验方法可以优化农杆菌介导的大豆子叶节转化系统。

大豆7S球蛋白α-亚基缺失型种质创新

采用常规杂交育种方法,人工去雄、授粉,以10份综合农艺性状优良的黑龙江省主栽品种(或优良品系)为母本、亚基组成为(α'+α+11S酸性亚基)-缺失型育种材料日B为父本进行有性杂交。将F1杂交种南繁,单粒点播、单株收获得到F2代分离群体。聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)法分析表明,F1代杂交种子7S球蛋白α'-与α-亚基的表现型全部为正常型。在杂交F2代种子中获得了具有中国大豆遗传背景的α-缺失、(α+A1aA1bA2)-缺失、A3-缺失、(α'+A4)-缺失和(α'+α)-缺失的贮藏蛋白亚基组成新类型种质,为我国大豆蛋白组分育种选择提供了重要的中间材料。

双缩脲法检测大豆分离蛋白中蛋白质的研究

采用双缩脲法检测大豆分离蛋白中蛋白质的含量,当蛋白质含量在0～12.0mg范围内时,线性关系比较好,变异系数小,重复性好。与凯氏定氮法比较,二者差异不显著。双缩脲法操作简单,对环境无污染,是一种非常有前途的测定大豆蛋白质的方法。

大豆子叶节、胚尖再生植株的研究

为了获得高效的大豆再生体系,以大豆品种合丰35和北京小黑豆的成熟种子为材料,利用氯气和升汞两种消毒方法,研究不同浓度6-BA和2,4-D对子叶节和茎出芽的影响。结果表明:在大豆萌发时,加入1.0 mg L^(-1)6-BA和2.0 mg L^(-1)2,4-D,每个外植体分化的芽数较高;在茎尖再生系统中,6-BA和2,4-D诱导茎尖不定芽形成的最佳浓度是3.0 mg L^(-1)和3.5 mg L^(-1),最佳诱导时间是24-48 h。

大豆种质对SMV抗性鉴定的SSR辅助选择

对70份大豆种质资源进行了抗病性鉴定,并利用抗性相关的SSR标记验证抗病毒分子辅助选择育种的可行性。结果表明:接种SMV1和SMV3,选出双抗种质17份;单抗种质9份;双感种质44份。利用与抗SMV3相关的SSR标记Satt114和Satt362进行检测,抗病毒资源筛选的准确率分别达到82.4%和68.8%;利用与抗SMV1相关的SSR标记Satt114、Satt362、HSP176、Satt510、Satt334和Sct_033进行检测,HSP176标记达82.8%,Satt114、Satt510和Satt334标记均达70%以上,可以用作抗病毒分子辅助育种的选择标记。70份大豆种质资源经聚类可划分为两大类群,Ⅰ类群为感病群,Ⅱ类群为抗病群,分组准确。

密度和施肥量对不同分枝类型大豆产量的影响

采用三因素裂-裂区试验设计,以东81735(寡分枝)、东03-2176(中等分枝)和东0331(多分枝)3个品种(系)为主区,4个种植密度(10、15、20和24万株.hm-2)为裂区,4种施肥量(300、500、700和900 kg.hm-2)为再裂区,研究了不同密度和施肥量对不同分枝类型大豆品种(系)产量的影响。结果表明,在不同肥密条件下,群体叶面积指数(LAI)呈单峰曲线变化,且最大值出现在盛荚期。3个品种的LAI峰值都出现在密度24万株.hm-2和施肥量900kg.hm-2的组合中。中等分枝品种东03-2176在密度为20～30万株.hm-2,施肥量为700～900 kg.hm-2时获得较高产量;多分枝品种在密度为20万株.hm-2,施肥量为900 kg.hm-2时获得高产。

亚临界水提取豆渣中可溶性大豆多糖工艺研究

考察了亚临界水提取豆渣中可溶性大豆多糖的最佳工艺条件。结果表明最佳提取条件为:亚临界水温度150℃,液料比35∶1,提取时间11 min,该条件下可溶性大豆多糖得率达22.8%。与传统提取方法相比,亚临界水提取法可明显缩短提取时间,并提高可溶性大豆多糖得率。

大豆SMV3号株系抗病基因的SSR标记

运用简单序列重复技术(SSR技术),采用改良的分离群体组群分析法(BSA法),对大豆品系中选95-5117(R)×HB1(S)的F5代重组自交系群体接种SMV 3号株系鉴定抗性,并进行抗病基因的分子定位。结果表明:中选95-5117对SMV 3号株系的抗性受一对基因控制。用Mapmaker/Exp3.0b进行连锁分析,该基因位于大豆染色体组的F连锁群上,并获得了与SMV3号株系抗病基因连锁的2个SSR标记Satt114和Satt362,遗传距离分别为2.3cM和8.6cM。标记与抗病基因间的排列顺序和距离为:Satt114-2.3 cM-RSMV3-8.6 cM-Satt362。

大豆菌核病鉴定方法比较及分析

大豆菌棱病鉴定方法对于大豆菌核病的研究至关重要,本文比较了子叶接种、离体茎段接种、离体叶片接种和离体茎的草酸反应4种大豆菌核病鉴定方法。结果表明:利用子叶接种法接种5 d后所有植株的子叶全部干枯皱缩,10 d后敏感品种合丰25植株开始萎蔫变黄,接种部位周围开始出现白色菌丝;15 d后植株布满白色菌丝;20 d后发病植株开始死亡;而耐性品种MAPLE ARROW出现这些症状的时期较晚,死亡率也较低。离体茎段接种法和离体叶片接种法,基本上体现了大豆菌核病的主要致病特征。在离体茎的草酸接种中,合丰25和MAPLE ARROW对草酸的敏感度明显不同,且受害程度有明显差别,是一种方便快捷而且准确性较高的鉴定方法,对于大量种质资源筛选有着重要意义。

大豆异黄酮含量与主要农艺性状相关性及通径分析

利用高效液相色谱法检测了中豆27(♀)×九农20(♂)重组自交系的异黄酮含量。结果显示重组自交系间异黄酮含量差异显著。分析了异黄酮含量同主要农艺性状和化学品质性状的相关性,结果表明:总异黄酮含量与蛋白含量、脂肪含量、蛋白脂肪总含量、分枝数、单株产量、总荚数、主茎荚数和分枝荚数呈现负相关,其中与蛋白含量和蛋白脂肪总含量相关都分别达到显著和极显著水平;同株高、主茎节数和百粒重呈正相关趋势,并进一步估算了各异黄酮的含量与主要农艺性状的通径系数。

黑曲霉β-葡萄糖苷酶水解大豆异黄酮糖苷研究

试验进行了黑曲霉生产β-葡萄糖苷酶研究;该黑曲霉β-葡萄糖苷酶有较高的热稳定性,50℃加热2h后酶活力减少为原来的92%。确立了该黑曲霉β-葡萄糖苷酶水解大豆异黄酮糖苷反应最佳方案;通过与酸水解和苦杏仁β-葡萄糖苷酶水解效率比较,发现该黑曲霉β-葡萄糖苷酶有较好的水解大豆异黄酮糖苷的能力。

大豆7S球蛋白β-伴大豆球蛋白的研究现状

大豆β-伴大豆球蛋白约占大豆籽粒总蛋白含量的25%,是7S球蛋白的组分之一,是影响大豆籽粒蛋白营养品质及加工品质的重要组分。本文对大豆7S球蛋白β-伴大豆球蛋白的基本属性,亚基积累规律,遗传变异体的种类及其分子遗传学水平的研究现状等进行了综述。

利用农杆菌介导法转化大豆子叶节的影响因素研究

以3个大豆品种为材料,采用GUS瞬时表达的方法,对适合于大豆子叶节和胚尖转化的基因型进行筛选,结果表明:适合大豆子叶节转化的品种为东农50,适合胚尖转化的品种为黑农41。在子叶节转化系统中,摸索了农杆菌侵染浓度与侵染时间的最佳配比组合、乙酰丁香酮浓度和超声波辅助处理对大豆转化效率的影响。优化后的条件为:农杆菌侵染的浓度OD600=0.6,侵染时间30～40 min,乙酰丁香酮浓度200μmol.L-1,超声波辅助转化时间5 s。在上述条件下,成功获得了转基因植株,转化效率为2.3%。

大豆在暗诱导条件下差异表达cDNA文库的构建及分析

大豆属于短日照植物,其生长发育对光周期反应非常敏感,这一特性严重阻碍大豆品种的适应性,是制约大豆单产提高的关键因素。本研究的目的是在细胞分子水平上从基因差异表达的角度研究短日照光周期诱导开花和衰老过程中基因转录物丰度的变化,从而探索大豆叶片感受日长变化诱导开花和衰老的复杂机制。利用抑制性消减杂交技术(Suppression Subtractive Hybridiza-tion,SSH)成功构建了短日照诱导的大豆光周期敏感品种‘东农L13’叶片中差异表达的cDNA消减文库,从文库中一共筛选到738个克隆,通过反向Northern杂交,从中得到148个克隆并测序,它们代表76个不同基因的非重复序列ESTs。利用BLAST在GenBank数据库进行序列相似性比对,功能分析表明这些基因与植物的转录、信号转导和细胞凋亡的调控,解毒和防卫,大分子降解细胞壁修饰的合成代谢等多种植物的生理生化功能相关。本研究为揭示短日照诱导大豆开花和加速衰老的作用机理提供依据。

大豆7S球蛋白亚基相对含量与品质性状间的相关分析

以7S球蛋白亚基组成各异的稀有大豆种质为试材,系统分析了7S球蛋白三个主要亚基(α′-、α-和β-亚基)的相对含量与品质性状之间的相关性。结果表明:(1)α′-亚基的相对含量与蛋白质总量呈显著负相关;α′-与α-亚基的相对含量与氨基酸组份间的负相关多数达到显著或极显著水平;β-亚基的相对含量与蛋氨酸、胱氨酸和精氨酸的含量呈显著正相关,与苏氨酸呈极显著正相关。(2)脂肪含量与α′-、β-亚基的相对含量呈显著负相关,与α-亚基的相对含量呈显著正相关;α′-亚基的相对含量与亚麻酸的含量呈极显著正相关;α-亚基的相对含量与棕榈酸呈显著负相关,与亚油酸含量呈显著正相关,与硬脂酸和亚麻酸含量呈极显著正相关。(3)亚基组成表现分别为(α′+α)-亚基缺失和α′-亚基缺失的日B-1和日A-5是具有较大育种潜力的优异种质。(4)通过遗传学的手段调整亚基含量,是选育"双高"(高蛋白、高脂肪)品种的新思路。

大豆7S球蛋白亚基组成对品质性状的影响

以7S球蛋白亚基组成各异的稀有大豆种质为试材,分析大豆7S球蛋白亚基组成对大豆营养品质性状的影响,探索优质大豆品种选育的新思路。结果表明,大豆7S球蛋白亚基组成对蛋白质、脂肪、蛋脂总量以及除缬氨酸和异亮氨酸外的15种氨基酸和5种脂肪酸含量都有一定的影响,对大豆籽粒内半胱氨酸含量的影响较大。另外,各种亚基缺失型大豆材料的油酸、亚油酸和硬脂酸含量与该系统内正常型大豆材料的相应指标间的差异显著。

基于元分析与结构域注释的大豆胞囊线虫抗性基因挖掘

【目的】挖掘大豆胞囊线虫(Heterodera glycines Ichinohe,SCN)抗性基因,并分析其在不同大豆品种中及同一品种的不同组织中的表达情况,探讨其在抗SCN反应中的作用。【方法】采用图谱整合软件BioMercator2.1将不同来源的QTL整合到遗传图谱GmComposite2003上,并通过元分析的方法获得一致性QTL。运用抗病基因注释的方法获得一致性QTL内包含的抗性候选基因,同时采用分子生物学手段克隆预测得到的基因,并采用半定量RT-PCR的方法进行表达分析。【结果】通过元分析获得了27个一致性位点,根据hmmsearch的搜索结果显示,共得到77个SCN抗性候选基因,其中PK-LRR-TM和PK类的抗病基因为主要的类型,共占总数的77%。选择Gm16上抗病基因簇内的基因进行克隆,其中4个获得扩增产物,半定量RT-PCR结果表明,Glyma16g31490.1只在抗线虫品种L-10中表达,而在感线虫品种黑农37中不表达,且在L-10根中的表达量明显高于叶片中的表达量。【结论】克隆得到4个SCN抗性基因与其它植物PK-LRR-TM类抗病基因具有较高的相似度。Glyma16g31490.1在不同品种及同一品种不同组织间的表达量存在差异,推测其在SCN抗性过程中可能发挥一定的作用,也进一步证明了利用元分析与结构域注释的方法挖掘SCN抗性基因是一种有效的方法。

大豆亚麻酸含量的QTL分析

由于亚麻酸的高度不饱和性,导致大豆油的稳定性和耐贮性降低,并严重影响豆奶的商品价值。因此降低大豆种子亚麻酸含量是当今大豆育种的一个重要目标。本研究利用正常亚麻酸含量的品种合丰25与亚麻酸含量仅为3%的突变品系L-14杂交所得的F2代和F3代群体,对500多对SSR引物进行筛选,共有90个SSR标记被分配到1999年Cregan定义的20条染色体中,QTL分析表明有3个分子标记Satt066、Satt424、Satt476与大豆亚麻酸含量密切相关,分别定位在连锁群MLG B2、MLG A2、MLG C1上,且变异贡献率分别为8.7%、4.99%和5.3%。并用这些分子标记对F3代家系进行了验证。