河南省大豆审定品种系谱来源及性状分析

为明确河南省大豆审定品种亲缘关系,借鉴有益于育种效果的经验与技术,分析了河南省1985—2012年审定的74个大豆品种的系谱来源、主要农艺性状和经济性状特点。结果表明,河南省审定的大豆品种可明确113个原始亲本,产量与原始亲本数量成显著正相关。河南省大豆审定品种的主要农艺性状中,生育期稳定在106 d左右,株高因品种而异,变化较大;产量构成因素中,单株荚数总体呈增加趋势,百粒质量则相对变化较小。113份原始亲本中,来自河南省及周边省份的原始亲本占总数的50%以上,各审定品种之间血缘关系过于密切。河南省大豆品种合理的产量构成因素应该是：单株荚数48.6个左右,百粒质量17.55~21.80 g。

农杆菌介导大豆遗传转化研究进展及转基因作物现状

利用转基因技术将目的基因导入植物受体细胞,使目的基因在植物受体中表达,从而获得优良性状的植株,达到快速培育植物新品种的目的。将植物基因工程技术与常规育种技术相结合,在培育优质、高产和抗逆植物新品种中具有巨大潜力。目前,在各种转基因物种中,大豆仍是难转化的作物之一,建立有效的转化系统是改良大豆品质性状和研究大豆功能基因的先决条件。综述农杆菌介导大豆遗传转化分子机理,影响大豆遗传转化因素,提高大豆转化效率的最新研究进展及转基因大豆生产现状。

中国转基因大豆的研究进展及其产业化

大豆的转基因研究是国内外植物分子生物学研究的热点之一。转基因大豆已成为世界大豆主产国大豆产业发展的主要动力。我国应该借鉴国外转基因大豆发展经验,立足已有的技术、人才和材料储备,在农业转基因生物安全管理等相关法律、政策下,完善和健全我国转基因大豆技术及其产业化体系。大力发展我国转基因大豆,可以降低生产成本,提高种植效益,提升我国大豆产业的市场竞争力、保障国家粮食安全、促进农民增收。该文概述我国转基因大豆技术的研究进展及其产业化现状,并对其发展前景进行了探讨和展望。

大豆籽粒维生素E含量与生态因子关系的研究

大豆籽粒富含VE,是人类重要的VE来源之一。为了研究生态因子对大豆籽粒中VE含量的影响,2001—2002年在河南省夏大豆主产区的5个试点,以豫豆25为材料,分13期播种,将109个大豆样本籽粒的VE含量与气象、土壤养分和海拔等33个生态因子进行了统计分析。诸样本VE总量的变异范围为500.99-2353.68μgg^-1。逐步回归筛选出9个生态因子与大豆VE含量显著相关。与VE含量呈负相关的因子有幼苗期（P〈0.01）、分枝期（P〈0.001）和花荚期（P〈0.001）降水、花荚期昼夜温差（P〈0.05）、鼓粒成熟期日照（P〈0.001）及土壤速效氮含量（P〈0.001）;与VE含量呈正相关的因子有：土壤磷含量（P〈0.001）和海拔（P〈0.001）。另外,VE含量与花荚期日照呈正相关（P〈0.001）,与花荚期日照的平方呈负相关（P〈0.01）。这些结果对高VE含量品种选育和配套栽培技术研究有重要的参考价值。

大豆籽粒蛋白质含量分子遗传研究进展

综述了近年来大豆籽粒蛋白质含量分子遗传方面的研究进展。由于遗传因素和环境因素对蛋白质含量均有很大的影响,因此,不同研究者的研究结果差异很大。利用表型数据的传统遗传研究表明,大豆籽粒蛋白质含量以加性效应为主,但不同材料之间遗传力差异很大,在31%~99%之间。在所有20个染色体上均发现有相关的QTL位点,共有298个QTL,贡献率介于0.002%~80%之间,其中20号（I连锁群）、15号（E连锁群）等染色体上均存在多次检测到的QTL区段。连锁分析和关联分析均显示20号染色体检测到大豆籽粒蛋白质含量QTL的频率均最高,且在该染色体上预测了一些大豆籽粒蛋白质含量相关的候选基因,但这些候选基因在染色体上的位置不一致,还需要进一步验证。20号染色体有一个QTL区段（A688-Satt239）在多个环境和群体中均检测到,这为高蛋白分子标记辅助育种提供依据,并为后续的深入研究提供参考。

大豆抗SCN机制及抗病相关基因研究进展

大豆胞囊线虫(soybean cyst nematode,SCN)引起的病害能给大豆生产造成极大损失。目前在SCN抗性机制研究方面的结果表明,大豆通过分泌一些小分子物质,如防御酶系、酚类代谢物质、植保素等来抑制SCN的发育,是大豆对SCN产生抗病性的一种抗性机制;在抗病相关基因研究方面,大豆中的rhg1和rhg4位点是SCN病最重要的抗性位点,SCN中的果胶酸裂解酶(pel)、抗甜菜线虫同系物GmHs1pro-1、效应蛋白30C02、受体激酶GmRLK18-1是SCN病的抗性的关键基因和蛋白。本文针对大豆抗SCN机制研究及抗病相关基因克隆研究进展进行综述,以期为SCN的抗病分子育种研究提供参考。

大豆品质性状QTL定位的研究进展

大豆品质性状改良一直是大豆育种的重要目标之一。分子遗传学的发展和分子标记技术的逐步深入为大豆分子辅助选择育种提供了可能。该文综述了大豆QTL的定位方法、大豆品质QTL定位的研究现状和分子标记辅助选择概况。

农杆菌介导的作物遗传转化研究进展

分子生物学与植物基因工程的迅速发展,使得通过基因工程手段改良作物品质、改善作物耐胁迫能力、提高作物产量成为培育作物新品种的一种有效手段。为此,综述了农杆菌介导遗传转化的分子机制、标记基因的应用、作物转化研究进展和转基因应用前景。

大豆异黄酮与脂肪、蛋白质含量基因定位分析

【目的】研究大豆异黄酮与脂肪、蛋白质含量基因定位及相关性,为大豆品质改良、分子育种及基因克隆等应用提供理论依据。【方法】利用SSR技术,对晋豆23号和灰布支杂交构建的F13代大豆重组自交系群体的474个家系进行了连锁图谱的构建。在此基础上,利用WinQTLCart2.0软件分析了影响大豆异黄酮含量、脂肪含量和蛋白质含量3个重要品质性状的QTL,通过复合区间作图分析,检测QTL;同时,对异黄酮与脂肪、蛋白质的含量相关性分析。【结果】检测到23个QTL,其中控制异黄酮含量QTL有6个,分别定位在J、N、D2和G染色体的连锁群上;控制脂肪含量的QTL有11个,分别定位在第A1、A2、B2、C2和D2染色体的连锁群上;控制蛋白质含量的QTL有6个,分别定位在B2、C2、G和H1染色体的连锁群上。相关性分析结果表明:异黄酮与蛋白质含量呈极显著负相关;蛋白质和脂肪含量呈极显著负相关;蛋白质和蛋白质脂肪总量呈极显著正相关。【结论】3个重要品质性状的部分基因定位结果与其相关性分析是一致的,其结果对大豆品质育种应用有重要利用价值。

大豆籽粒维生素E含量的QTL分析

维生素E（VE）具有提高人体免疫力、抗癌、预防心血管疾病等保健作用,从大豆中提取的VE安全性更高。本研究采用高效液相色谱技术（HPLC）检测大豆BIEX群体（Essex×ZDD2315）维生素E的α-生育酚、γ-生育酚和δ-生育酚含量。应用QTLNetwork 2.1软件分别检测到8个和12对控制大豆维生素E及组分含量的加性和互作QTL。α-生育酚含量加性和互作QTL累计贡献值分别为8.68%（2个）和15.57%（4对）,γ-生育酚含量加性和互作QTL累计贡献值分别为8.59%（2个）和11.57%（2对）,δ-生育酚含量加性和互作QTL累计贡献值分别为5.44%（1个）和17.61%（3对）,维生素E总含量的加性和互作QTL累计贡献值分别为11.39%（3个）和9.48%（3对）。未检测到维生素E及组分含量和环境互作的QTL。未定位到的微效QTL累计贡献值为66.16%-75.32%,说明未定位到的微效基因的变异占2/3以上。各性状的遗传构成中,未检测出的微效QTL份额最大,加性QTL和互作QTL贡献相差不大。在育种中应考虑常规方法聚合微效QTL与标记辅助方法聚合主要QTL相结合。

黄淮大豆主产区大豆胞囊线虫生理小种分布调查

大豆胞囊线虫病(SCN)在黄淮地区普遍发生,调查病原小种分布情况,确定优势小种对抗病育种有重要意义。2012—2015年,取样调查黄淮地区6个省份土样,利用Riggs模式鉴定生理小种,绘制黄淮地区SCN生理小种分布图,并与文献报道结果对比,探讨黄淮地区SCN生理小种类型及其分布规律。结果表明,该病害在黄淮大豆主产区均有分布,在采集受SCN感染的322份土样中,112份被鉴定出生理小种类型,包括1号、2号、3号、4号、5号、6号和11号小种。其中,57份为2号小种,占样本总体的50.9%;26份土样为5号小种,占23.2%;11份土样为4号小种,占9.8%,1号、3号、6号和11号小种分别占总体的4.5%、5.4%、4.5%和1.8%。依据不同生理小种在各省发生频率由高到低的顺序,河南分布5号、2号、3号、11号小种;河北分布2号、5号、6号、3号、4号小种;安徽分布2号、5号、6号、3号小种;山西分布2号、4号、5号、1号、3号、11号小种;山东分布2号、3号、5号、1号、6号小种;江苏分布2号、5号、1号小种。以上结果表明,2号小种是目前黄淮地区的优势小种,其次是5号小种,致病力最强的4号小种主要分布在山西省。在黄淮地区,抗线虫育种目标应以抗2号生理小种为主,兼抗5号小种,部分地区应以兼抗2号和4号小种为主。在黄淮地区3号、6号和11号小种是新发现的小种。与2001—2003年调查结果比较,黄淮地区大豆胞囊线虫生理小种组成及分布有一定的改变。

运用关联分析定位栽培大豆蛋白11S、7S组分的相关基因位点

大豆贮藏蛋白主要成分是7S和11S球蛋白,大豆贮藏蛋白组分及其亚基组成决定了蛋白质的品质和加工特性。本研究选用134对细胞核SSR标记,对166份栽培大豆微核心种质进行基因分型,运用一般线性回归(general linear model,GLM)和复合线性回归(mixed linear model,MLM)方法进行标记与性状的关联分析,定位大豆蛋白亚基的相关基因。结果表明,2年均检测到的且与蛋白亚基相关联的SSR位点有14个,以MLM方法检测到5个SSR位点(Sat_062、Satt583、Satt291、Satt234和Satt595)与蛋白亚基相关联;7S组分各亚基变异程度较大,是引起11S/7S变异的主要原因;表型变异较大的亚基可能因为相关基因进化中发生重组较多,LD衰减距离较小,导致检测到较少的相关位点。本研究结果对蛋白亚基相关性状的标记辅助选择育种有重要的利用价值。

大豆异黄酮生物合成途径中IFS1基因表达分析

在异黄酮合成途径中,异黄酮合酶(Isoflavone synthase,IFS)基因起着重要作用,为此,分析了IFS1基因(IFS基因的同源基因之一)在大豆中的表达特点。组织表达分析表明,IFS1基因在根、茎、叶、花、籽粒、豆荚和胚中均有表达,其中在较嫩的组织(萌发7 d的豆苗根、茎、叶)中表达量较高,在较老的组织(生长70 d的豆苗根、茎、叶)中表达量较低,在开花后25,45 d的籽粒和豆荚及花中表达量也较低,而在成熟胚中IFS1基因表达量较高,推测该基因在胚形成早期就已经完成了大豆异黄酮的积聚过程。不同非生物胁迫的诱导表达分析表明,IFS1基因不同程度地受IAA、ABA、PEG、NaCl、低温和创伤胁迫诱导表达,表明该基因参与了大豆的逆境应答。

优良品系中品03-5373系谱的遗传解析及抗大豆胞囊线虫病相关标记鉴定

中品03-5373是高抗大豆胞囊线虫（soybean cyst nematode,SCN）3号生理小种的优良大豆新种质,可追溯到10个祖先亲本,其中包括灰皮支黑豆、Peking和PI437654等国内外SCN主要抗源。本研究利用152个SSR标记对中品03-5373及其亲本进行鉴定,共发现等位变异437个,每个标记的等位变异范围为2~5个,平均为2.9个。亲缘关系分析表明11份材料间的遗传一致度变化范围为0.2430~0.8224,平均为0.458,4个SSR标记（Satt152、Satt179、Barcsoyssr_18_107和Satt196）形成的单倍型可以将11份材料区别开来。系谱追踪阐明了育种对基因组组成变化的作用,发现中品03-5373亲本中以灰皮支黑豆贡献的等位变异最多（39个）,PI437654次之（6个）。通过系谱追踪筛选到与SCN 3抗性相关的候选标记20个,为进一步克隆抗病基因和选择有效的标记组合进行分子育种提供了依据。

大豆抗胞囊线虫基因不同世代遗传率的变化

大豆胞囊线虫(Heterodera glycines Ichinohe)是我国大豆的主要病害之一,研究大豆对胞囊线虫的抗性遗传对于培育抗病品种有重要意义。将大豆Essex×ZDD2315组合衍生的后代F2、F2∶3、BC1F2和BC1F4分别接种大豆胞囊线虫1号和4号生理小种,以研究大豆抗胞囊线虫基因不同世代抗性遗传率的变化。结果表明:ZDD2315对1号生理小种的抗性受主效基因控制,未发现多基因效应,在F2∶3、BC1F2和BC1F4世代,主基因遗传率分别为62.15%、72.02%和90.91%;ZDD2315对4号生理小种的抗性受主基因和多基因控制,在F2、F2∶3、BC1F2和BC1F4世代,主基因遗传率分别为65.03%、57.81%、67.76%和95.91%。说明大豆对胞囊线虫1号和4号生理小种的抗性主要受主效基因控制,主基因遗传率比较高,但不同世代检测到的主基因数不同,不同世代主基因遗传率不同,随着世代的提高,主基因遗传率也在提高,因此,育种上高世代选择效果更佳。

6种大豆粒形性状的QTL定位

利用晋豆23和灰布支杂交构建的F13代大豆重组自交系群体的474个家系为作图群体,构建了一个含有231个SSR标记的SSR图谱。通过一年两点的随机区组田间试验和分子标记分析,研究了大豆粒长、粒宽、粒厚、长宽比、长厚比和宽厚比6个重要粒形性状。相关分析表明,同一性状两地点间呈极显著正相关,粒长与粒宽、粒宽与粒厚、长宽比与长厚比、长厚比与宽厚比之间呈极显著正相关,粒长与长宽比和粒长与长厚比呈显著正相关,粒厚与长厚比和粒厚与宽厚比呈极显著负相关、粒厚与长宽比呈显著或极显著负相关。采用复合区间作图法,通过500次排列测验分别确定各性状的LOD阈值,在汾阳和郑州2种环境条件下共定位了33个QTLs,其中粒长共检测到7个QTLs,粒宽共检测到3个QTLs,粒厚共检测到3个QTLs,长宽比共检测到6个QTLs,长厚比共检测到9个QTLs,宽厚比共检测到5个QTLs。这些QTLs在染色体上分布不均匀,具有集中分布的特点,分别位于A1,B1,B2,D1a,D2,F_2,G,I,J_2和O染色体上。研究表明,大豆粒形性状间的表型相关可能源于控制数量性状的QTLs位点间的相关。

大豆微核心种质蛋白亚基含量变异的分析

大豆蛋白品质及其加工特性均受到各亚基相对含量及11S/7S的影响,了解大豆蛋白亚基相对含量变异将对选育蛋白专用型品种有重要的指导意义。于2008-2010年对236份大豆微核心种质材料的大豆蛋白亚基相对含量的变异情况进行了分析。结果表明:大豆微核心种质资源中蛋白各亚基相对含量有广泛的变异,有很好的遗传改良潜力,α′、α、β、A3、A1A2A4、B亚基的变异系数分别为0.410、0.330、0.311、0.211、0.123、0.170,11S/7S变异系数为0.400。不同生态区各亚基在相对含量和遗传变异程度上存在差异,总体来说,A1A2A4、B亚基相对含量和11S/7S在北方一熟制春作大豆品种生态区(Ⅰ区)比黄淮海二熟制春夏作(Ⅱ区)大,Ⅰ区分别为0.220、0.403、2.616,Ⅱ区分别为0.212、0.370、2.343。α′、α、β、A3亚基相对含量在Ⅱ区比Ⅰ区大,Ⅱ区分别为0.064、0.090、0.153、0.070,Ⅰ区分别为0.062、0.086、0.127、0.061。α′、β、A3、A1A2A4亚基相对含量的变异系数在Ⅰ区比Ⅱ区大,Ⅰ区分别为0.549、0.270、0.259、0.193,Ⅱ区分别为0.435、0.262、0.254、0.185。α、B亚基相对含量的变异系数和11S/7S的变异系数在Ⅰ区比Ⅱ区小,Ⅰ区分别为0.333、0.184、0.249,Ⅱ区分别为0.348、0.216、0.331。因此,在Ⅰ区α′、β、A3、A1A2A4亚基相对含量具有更高的遗传改良潜力,在Ⅱ区α、B亚基相对含量和11S/7S具有更高的遗传改良潜力。

发根农杆菌介导不同基因型大豆转化效率的筛选

基因型是影响发根农杆菌转化大豆的主要因素之一,为筛选转化效率高的大豆基因型,利用不同基因型大豆的下胚轴接种发根农杆菌K599(含GUS基因),待长出毛状根后,根据不同基因型大豆发根诱导率和发根数的差异,选择适宜大豆基因型进行GUS基因的组织化学染色和RT-PCR分析。结果表明,34个大豆基因型发根诱导率和发根数有很大差异,选择发根诱导率大于60%以及发根数大于1.6条的20个大豆基因型毛状根进行GUS基因组织化学染色,其中Y091、Z184、P108、L010等4个大豆基因型的GUS基因转化效率较高,分别为96.2%、91.7%、87.5%、86.4%;进一步对以上4个大豆基因型毛状根进行RT-PCR分析,结果表明,GUS基因均得到了正确转录。表明大豆基因型Y091、Z184、P108、L010是发根农杆菌转化大豆较为理想的受体材料。

山西省古交市大豆胞囊线虫新小种X12分布调查

X12是具有超强致病力的大豆胞囊线虫(SCN)新小种,于2012年在山西省古交市邢家社首次发现,该小种对大豆生产有巨大威胁。定期调查X12生理小种分布,对有目的地采取防治措施阻止X12小种扩散有重要意义。本研究于2019—2020年调查古交市土样,利用Riggs模式鉴定生理小种,绘制古交市X12生理小种分布图,探讨其周围生理小种类型及分布规律。结果表明,在采集的受SCN感染的33份样本中,26份鉴定出生理小种类型,占采集样本的78.8%;2号和4号生理小种在该地区分布广泛,2号小种检出频率为57.7%;4号小种检出频率为42.3%。4号小种群体能够侵染优异抗源兴县灰皮支(ZDD2315)且胞囊指数(female index,FI)大于10,即被认定为X12小种,在此次鉴定为4号小种的11份样本中,有2份进一步鉴定为X12小种,含重复采集2012年在邢家社发现的X12样本;另有3份鉴定为4号小种的样本,其SCN群体能在兴县灰皮支上寄生,但FI未达到10。这26份样本的SCN群体能在Peking和PI88788上寄生,且FI>50的分别占73.1%和57.7%。表明,除邢家社发现有X12小种,在河口镇也发现了X12小种;在邢家社周围810 km2仅检测到2号和4号小种;有3份样本的SCN群体有可能会优先由4号小种进化为X12小种。建议在古交市采取有力、有效措施减缓SCN的致病力升级及X12小种扩散。

大豆子粒棉子糖含量与生态因子的关系

棉子糖是人与动物重要的营养成分。为了研究生态因子对大豆子粒中棉子糖含量的影响，2001--2002年在河南省夏大豆主产区的3个试点，以豫豆25为材料分13期播种，将78个样本子粒的棉子糖含量与气象、土壤养分和海拔等37个生态因子进行统计分析。诸样本棉子糖含量的变异范围为0．220％～0．869％。用逐步回归法筛选出8个生态因子与大豆棉子糖含量极显著正相关，各因子对于棉子糖含量影响的最大、最小值分别为0．392％和0．156％，按各因子的贡献大小依次为鼓粒成熟期昼夜温差、分枝期日照、土壤pH值、花荚期日照、土壤锰含量、花荚期降水、分枝期降水、出苗期降水。该结果对高棉子糖含量品种选育和配套栽培技术研究有参考价值。