大豆BIEX群体维生素E含量的遗传分析

大豆高维生素E含量专用品种的选育是现代大豆品质育种的重要方向,为给大豆高维生素E含量专用品种选育提供遗传学依据,通过对大豆重组自交系群体2008-2009年的维生素E含量进行相关的遗传分析,以Essex×ZDD2315衍生的208个重组自交家系群体BIEX为材料,用主基因+多基因混合遗传模型,分析大豆α-、γ-、δ-生育酚含量以及VE总含量的遗传机制。结果表明,α-生育酚含量、γ-生育酚含量以及VE总含量均属于2对主基因+多基因遗传模型,主基因遗传率分别为59.62%,75.99%,77.05%,多基因遗传率分别为35.90%,13.96%,15.05%;δ-生育酚含量属于1对主基因+多基因遗传模型,主基因遗传率为50.39%,多基因遗传率为38.11%。维生素E及其组分含量遗传涉及主基因和多基因,主基因遗传率在50%以上,多基因遗传率在10%以上,建议育种中要兼顾主基因和微效多基因的利用。     

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。     

基于正相高效液相色谱法的维生素E异构体含量测定

采用正相高效液相色谱法同时分离和测定生育酚和生育三烯酚的含量,确定一种简单准确测定维生素E异构体含量的方法。样品经前处理后,用Zorbax NH2柱分离,以正己烷-异丙醇为流动相洗脱,在波长292 nm处进行检测,采用外标法对七种维生素E异构体：α-生育酚、α-生育三烯酚、β-生育酚、γ-生育酚、γ-生育三烯酚、δ-生育酚和δ-生育三烯酚进行了定量分析。结果表明,各组分线性关系良好（相关系数0.9993~0.9998）,精密度高,稳定性和重现性好,加样回收率在97.0%~102.1%,方法简便准确,可用于不同样品的定量分析。     

拟南芥γ-生育酚甲基转移酶启动子在转基因烟草中的表达特性分析

γ-生育酚甲基转移酶（γ-TMT）是维生素E生物合成途径中的关键酶之一,催化γ、δ-生育酚甲基化,生成活性较高的α、β-生育酚。研究构建了含有γ-TMT启动子和GUS报告基因的植物表达载体,通过农杆菌介导转化烟草,筛选出PCR阳性植株,进行GUS组织化学染色,结果表明,在γ-TMT启动子的驱动下,报告基因GUS在烟草的根、茎、叶中均有表达。     

基因型和环境对陆地棉棉籽中主要成分含量影响

【目的】本研究旨在探究基因型和环境及两者互作对棉籽中主要成分含量的影响。【方法】以11个陆地棉品种在长江中下游流域部分棉区10个试点的样品为研究材料,测定棉籽中蛋白质、油分、棉酚、植酸、α-生育酚和γ-生育酚6种主要成分的含量,并分析其基因型、环境及其互作效应。【结果】结果表明,基因型、环境,以及两者互作对棉籽中蛋白质和油分含量均有极显著的影响;环境对棉籽中棉酚和植酸含量有极显著影响,基因型对棉籽中棉酚含量有极显著影响、对植酸含量有显著影响,但二者对棉酚和植酸含量互作效应不显著。α-生育酚和γ-生育酚的基因型效应不显著,但环境效应显著,地区间的生育酚含量差异达到极显著水平。此外,蛋白质含量与油分含量呈极显著负相关,二者之和稳定在75%左右。【结论】在棉籽品质育种中不仅要依据品种的差异,还要考虑环境以及品种与环境的互作。棉籽主要成分含量的表现是基因型和生态环境共同作用的结果。     

不同大豆材料的抗旱性鉴定及耐旱品种筛选

发掘、创新、筛选综合性状优良、具有抗旱潜力的大豆种质对于优良大豆品种的选育及满足市场的需求具有重要意义。以山西耐旱大豆品种晋豆21为对照,10份其他地区较耐旱优异大豆品种为试验材料,通过分析自然干旱胁迫和正常灌水条件下植株叶片的3个生理生化指标（叶绿素含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性）的变化,及评价成熟期植株产量相关农艺性状表现,从而筛选出适宜晋北干旱地区种植的优异抗旱大豆品种。与正常灌水处理（对照）相比,自然干旱胁迫下大豆的正常生长发育受到严重影响。自然干旱胁迫处理比正常灌水处理叶绿素损失率为9.70%~44.93%,超氧化物歧化酶活性增长率0.98%~68.10%,过氧化物酶活性增长率1.66%~58.72%。与耐旱品种晋豆21相比,绥农4、绥农14、合丰56这3份材料抗旱性较强。     

高效液相色谱法测定黑龙江省南部地区大豆维生素E含量的研究

维生素E是大豆的重要功能性成分之一,其含量与组成随品种和生长环境的不同而存在差异。本研究采用高效液相色谱法,以黑龙江省品种合丰25和加拿大品种Bayfield为材料,利用硅胶柱为固定相,甲醇:水(90:10,V/V)为流动相,测定900份黑龙江省哈尔滨、绥化、呼兰三个地区大豆资源中的维生素E含量,使用荧光检测器检测(Ex=295nm,Em=330nm),以α-生育酚、γ-生育酚,β-生育酚为标准品,分析了不同地区大豆中维生素E含量中各个成分的差异。结果显示,哈尔滨地区大豆品种中维生素E的含量最高,最适宜种植大豆维生素E品种。     

基于SSR标记的胡麻粗脂肪及脂肪酸组分的关联分析

为了深入了解胡麻种质粗脂肪及脂肪酸组分的遗传变异,以230份胡麻种质为研究对象,利用广义线性模型（GLM）进行关联分析,结果表明,粗脂肪和5种脂肪酸含量的变异系数为7.39%~22.67%,遗传多样性指数为2.66~2.80;粗脂肪和亚麻酸含量的相关系数（0.669）最大;筛选出了30对SSR引物,共扩增出365个条带,有效等位基因数在1.2168~1.8320,引物多态性含量为0.2489~0.6257;在群体结构K=4时,230份胡麻资源可分为4个类群;5种脂肪酸显著关联的SSR位点22个,粗脂肪含量相关的SSR位点4个,说明230份胡麻种质的遗传多样性丰富,5种脂肪酸和粗脂肪含量与SSR标记显著关联。     

大豆种质资源对灰斑病抗性遗传变异研究

本研究旨在为培育高抗灰斑病品种挖掘优良种质资源。以1164份大豆资源（国内915份、国外145份和野生104份）为试验材料，通过人工接种大豆灰斑病病菌条件下鉴定材料抗病性。1164份供试材料灰斑病病情指数平均为52.2%，遗传变异系数为23.9%；64.9%的品种具有灰斑病抗性；抗性最高的是‘承豆6号’，病情指数为10%；国外品种资源群体对灰斑病抗性高于野生高于国内；国内13个省份的供试材料中黑龙江群体材料对灰斑病具有较高的抗性，平均病情指数为52.0%；在黑龙江品种资源的7个主要类型中，‘垦农号’系列群体表现对灰斑病最高的抗性，93.8%品种对灰斑病具有不同程度的抗病性；其次是‘垦鉴豆号’系列和‘绥农号’系列，抗病性品种占比分别为88.2%和85.7%；同时筛选出10份对灰斑病高抗的黑龙江品种分别为‘垦农19号’、‘垦农17号’、‘黑农43号’、‘黑农47号’、‘垦鉴豆4号’、‘垦鉴豆33’、‘绥农11号’、‘绥农12号’、‘绥农15号’和‘东农43号’。大豆种质资源灰斑病的抗病性保留着丰富的遗传变异；10个高抗品种可以作为培育抗灰斑病品种的资源材料。     

江汉平原大豆品系表型分析及综合评价

种质资源是大豆育种的基础,理论方法是品种选育的关键。以64份大豆品系为材料,采用变异性分析、相关性分析、因子分析和聚类分析等多元分析方法相结合,对大豆品系的10个农艺性状及产量性状进行研究,筛选适宜江汉平原种植的大豆品系,同时探究影响大豆产量的关键因素,为选育优质高产大豆品种提供种质和理论依据。结果表明,大豆品系10个农艺性状的变异系数为4.19%~46.95%,有效分枝数变异系数最大,蛋白质含量变异系数最小;因子分析将10个农艺性状转化为4个主因子,分别为产量构成因子、株高因子、粒重因子和品质因子,累计贡献率为80.067%。由农艺性状与综合得分相关性分析可知,生育期、株高、主茎节数、单株荚数、单株粒数、单株粒重和蛋白质含量7个农艺性状可作为大豆品系综合评价指标。聚类分析将64份大豆品系分成3个类群,类群Ⅰ31份,类群Ⅱ24份,类群Ⅲ 9份,类群Ⅲ大豆品系综合表现较好,适宜在江汉平原种植。     

高油和普通玉米自交系类胡萝卜素和生育酚含量的比较分析

建立了利用高效液相色谱法同时测定玉米籽粒类胡萝卜素和生育酚各组分含量的技术体系,分析了112份黄色胚乳玉米自交系的类胡萝卜素和生育酚含量,其中包括32份高油自交系和80份在生产上广泛应用的普通玉米自交系。结果表明,不同自交系间存在广泛的变异,各组分含量变幅最大的是α-生育酚,含量相差达162倍;变幅最小的是δ-生育酚,含量相差也接近4倍。类胡萝卜素各组分含量在高油和普通玉米自交系之间并没有显著差异,但普通玉米的变异范围更为广泛;高油玉米生育酚各组分含量显著高于普通玉米,其中γ-生育酚、α-生育酚和总生育酚含量的均值分别是普通玉米均值的2.4、2.5和2.4倍。尽管供试的高油玉米材料仅32份,但其生育酚的某些组分比普通玉米具有更广泛的遗传变异。这为进一步的玉米高油、高维生素A原、高维生素E,即“三高”品质成分育种提供了有益参考。     

Identification of quantitative trait loci and candidate genes controlling the tocopherol synthesis pathway in soybean (Glycine max)

A recombinant inbred line (RIL) population was used to identify quantitative trait loci (QTLs) and their candidate genes controlling the tocopherol (Toc) synthesis pathway. The RIL population was cultivated in field conditions in 3 years. A genetic map constructed using 1624 DNA markers was used for QTL analysis. We identified 22 QTLs for seed tocopherol contents and their ratios, of which two QTL clusters on chromosomes (Chr) 9 and 14 exerted consistent large effects on tocopherol composition across the 3 years. The QTL cluster localized on Chr 9 might correspond to γ-TMT3, which controls the conversion of γ-Toc into α-Toc. The QTL cluster localized on Chr 14 was novel, which might regulate the conversion of MPBQ (a precursor of δ-Toc) into DMPBQ (the precursor of γ-Toc). The effect of the QTL cluster on Chr 14 was validated in a pair of near isogenic lines, and its candidate gene was mined. The identified QTLs and their candidate genes might be used in breeding programmes to improve α-Toc content in soybean seeds.     

利用国外大豆资源选育高油种质研究初报

研究以国外大豆种质资源（SPRIT87、HOBBIT）为核心亲本,与国内当地育成的品种（合丰42号）为改良亲本,在杂交育种遗传改良的基础上,与辐射诱变育种技术结合,经过连续定向选择,利用品质分析、抗病鉴定等方法,选育出合辐04-40、合辐04-46和合辐04-52等3个高油新种质,油分含量23.95%~24.20%,产量2259.0~2779.5 kg/hm2,产量较对照品种增产11.6%~21.2%,抗灰斑病。报道高油种质创新研究结果。     

转基因水稻中过量表达OsHPT提高胚乳中生育酚含量

为了提高稻米中生育酚的含量,本研究经农杆菌介导将由CaMV35S启动子驱动的水稻尿黑酸植基转移酶基因(OsHPT)导入粳稻品种武育粳3号,经RT-PCR等分析证明导入基因能在水稻胚乳中表达。HPLC测定结果表明,水稻中过表达OsHPT后,转基因稻米胚乳中总生育酚的含量极显著高于未转化对照,且主要表现为α-生育酚含量的提高,总生育酚和总维生素E含量最高可分别提高1.5和0.8倍。     

Characterization of a γ-tocopherol methyltransferase mutant gene in wild (Carthamus oxyacanthus M. Bieb.) and cultivated safflower (C. tinctorius L.)

Safflower (Carthamus tinctorius L.) seeds contain a high proportion of tocopherols (>90 %) in the α-tocopherol form. A mutant with a high concentration of γ-tocopherol (>85 %) was identified in germplasm of wild safflower (Carthamus oxyacanthus M. Bieb.) that showed strong introgression of C. tinctorius, which allowed selection of individuals of both species with high concentrations of either α- or γ-tocopherol. The trait is controlled by a γ-tocopherol methyltransferase (γ-TMT) locus. The objective of this research was to identify γ-TMT sequence mutations associated with the high γ-tocopherol trait. Full length genomic and cDNA sequences of the γ-TMT gene were obtained from plants of C. tinctorius and C. oxyacanthus with both tocopherol profiles. Sequences from high γ-tocopherol plants showed an 11 bp deletion in exon 6 of the γ-TMT gene that disrupted the reading frame and created a premature stop codon, resulting in a predicted protein with a drastically altered amino acid sequence downstream the frameshift site. The data suggested that the frameshift mutation was underlying the γ-TMT loss of function mutant allele that determines the high γ-tocopherol phenotype. The characterized sequence change of 11 bp deletion could be used directly as a functional marker for introgression of the high γ-tocopherol trait into elite safflower cultivars.     

外源生育酚对棉花(Gossypium spp)纤维分化发育的影响

为探究生育酚的非抗氧化功能及其在棉纤维分化发育中的作用,本研究以陆地棉标准系TM-1的胚珠为材料,在BT培养基中加入不同种类和浓度的生育酚,通过胚珠离体培养诱导棉纤维分化发育,同时使用电子显微成像技术,研究外源生育酚对棉纤维分化发育的影响。胚珠离体培养和电镜扫描试验结果表明:胚珠经离体培养3 d后,4种外源生育酚对纤维细胞分化和发育均有促进作用;α-生育酚能显著地促进胚珠表皮纤维突起数量的增加,而γ-生育酚则促进纤维细胞的伸长;胚珠在离体培养条件下,浓度为1.0μmol/L的α-和γ-生育酚对棉纤维的分化发育的促进作用最为显著。本研究将为丰富生育酚的非抗氧化功能和验证生育酚在纤维的分化发育阶段所起的作用提供了理论依据。     

QTL mapping for the tocopherols at milk stage of kernel development in sweet corn

Tocopherols have several beneficial effects in plants, and are indispensable micronutrients for humans. Sweet corn is a major source of tocopherols in high concentrations. In this investigation, tocopherol compounds in sweet corn were analyzed by high performance liquid chromatography. To detect quantitative trait loci (QTL) controlling accumulation of tocopherols at the milk stage in sweet corn, a F₂ population consisting of 229 F_2:3 lines was created from the cross between a high-total tocopherols line (A6) and a low-total tocopherols line (A57). A genetic map was constructed using 136 polymorphic molecular markers including one gene-targeted marker based on the tocopherol biosynthesis pathway (HPPD). Eleven putative QTLs for tocopherol content and composition were detected by composite interval mapping and located on Chr. 1, Chr. 2, Chr. 5, Chr. 6 and Chr. 10. Phenotypic variance explained by each QTL ranged from 4.74 to 41.16 %. Eight mapped QTLs were co-localized, suggesting that the same QTL affected the amounts of more than one tocopherol compound. One candidate gene-targeted marker (HPPD) showed co-localization with the major QTL for γ-tocopherol and total tocopherols. Only one interval (umc1177–bnlg1429) on chromosome one exhibited a QTL for α, δ, γ, and total tocopherols with high LOD and R² values. The primary conclusion of this work is that two major QTLs located on Chr. 1 and Chr. 5 can be used for improvement of sweet corn nutrition quality by marker-assisted selection.     

不同作物中维生素E含量的测定和比较

该研究利用HPLC法测定了玉米、大豆和油菜不同品种籽粒中维生素E的含量,并对3种作物及每种作物不同品种之间的维生素E含量进行了比较分析。结果表明：3种作物的VE总量为油菜>大豆>玉米;活性最高的α-生育酚含量为油菜>玉米>大豆。每种作物不同品种间VE总量与α-生育酚含量比较发现,玉米不同品种间的变化最大,其VE总量与α-生育酚含量的变化范围分别在12.05~128.63 mg/100 g之间和0.93~52.01 mg/100 g之间。这些数据为将来的基因工程育种、食用油选购等提供依据。