大豆育成品种的遗传多样性及核心种质研究进展

大豆育成品种综合了祖先亲本和部分育成品种的遗传基础,对其遗传多样性进行准确的评价可以为亲本选配、后代遗传变异程度及杂种优势水平的预测提供指导。本文从常规表型、生化和分子三个方面阐述大豆育成品种的遗传多样性的研究进展,最后概述了大豆育成品种核心种质构建的进展。     

大豆品种吉林20、30对育成品种的遗传贡献分析

通过对吉林省农业科学院育成的大豆品种吉林20和吉林30的遗传贡献率分析表明,具有吉林20血缘的育成品种83个,核遗传贡献占50%的有32个,核遗传贡献占25%～31.25%的34个;具有吉林30血缘的育成品种17个,核遗传贡献占50%以上的有15个品种.具有吉林20和吉林30细胞质来源的品种分别占其育成品种15.7%和76.5%.系谱分析表明,吉林20、吉林30不仅融入黑龙江和辽宁优异血缘,而且融入了日本和美国的优异血缘.     

国外种质对中国大豆育成品种遗传贡献的分子证据

用SSR标记对32份中国大豆品种与40份国外引进大豆育成品种祖先亲本的遗传多样性进行分析,以明确引进国外大豆种质对中国大豆育种的遗传贡献。结果表明,在22个SSR位点共检测到170个等位变异,中国大豆和引进国外大豆平均等位变异数分别为6.0和6.9个,遗传多样性指数都为0.71,国外品种中检测到48个特有等位变异,而中国大豆中仅检测到22个,且共有等位变异在中外大豆中的分布频率差异较大。聚类分析也发现中国育成品种与国外引进大豆存在较大差异。遗传组成分析发现,Amsoy和十胜长叶2个国外种质的引入使5个中国大豆育成品种增加了23个国外种质特有等位变异;其在育成品种中的保留比例为29.13%,但不同遗传背景中保留的等位变异不同,说明国外种质在中国大豆育种中起着重要作用,而且仍有很多特有等位变异没有被利用,可以继续作为亲本在中国大豆改良中发挥作用。     

保山市农科所育成大麦品种及其系谱分析

系谱分析能够简便有效地阐明育成品种的整体遗传基础,掌握育成品种的遗传基础可揭示品种演变特点,总结亲本选配的经验,并指导育种。本研究对保山市农业科学研究所2000年以后育成的21个大麦系列品种的育种途径及其品种系谱进行分析,结果表明,杂交育种是保山市农业科学研究所大麦育种的主要方法,76.2%的品种是通过杂交育种育成的,23.8%的品种是经过系统选择育种而成。所育成的21个大麦系列品种来源于20个细胞核祖先亲本和10个细胞质祖先亲本。来源于墨西哥的亲本细胞核遗传贡献值最大,为62.35%,表明保大麦系列品种祖先亲本主要来源于墨西哥。来源于墨西哥的亲本‘YS500’、‘V008’、‘8640’、‘Peaosanhos-174’累计细胞核贡献值最大、衍生品种最多,为核心祖先亲本。     

"十五"大豆创新种质和1963-1995年间育成品种的SSR遗传结构及遗传多样性分析

对22份"十五"攻关培育的创新种质和22份大豆育成品种进行了24个SSR标记的分析比较,目的是在分子水平上阐明创新种质的遗传结构特点,为拓宽我国大豆育成品种遗传基础及亲本选择提供理论依据。本研究在24个SSR位点共检测出231个等位变异,其中15.8%(36个等位变异)为创新种质所特有,特别是在与大豆胞囊线虫紧密连锁的Satt309位点上验证了一个我国独有的等位变异。结合UPGMA和Model-based聚类结果,将创新种质和育成品种分为4组,第Ⅰ组由13份来自东北和山西的创新种质组成;第Ⅱ组由8份来自东北的育成品种组成;第Ⅲ组由8份来自黄淮海和南方的大豆种质组成,其中创新种质和育成品种各为4份;第Ⅳ组由4份育成品种组成,分别来自吉林、黑龙江、河南和山西。遗传多样性分析结果表明,利用国外种质和野生大豆创造的创新种质丰富了东北地区育成品种的遗传多样性。因此,应加强利用国外种质、我国栽培大豆地方品种和野生大豆等优异资源,在创造优异大豆新种质的同时,拓宽我国大豆的遗传基础。     

“十五”大豆创新种质和1968—1995年间育成品种的SSR遗传结构及遗传多样性分析

对22份“十五”攻关培育的创新种质和22份大豆育成品种进行了24个SSR标记的分析比较,目的是在分子水平上阐明创新种质的遗传结构特点,为拓宽我国大豆育成品种遗传基础及亲本选择提供理论依据。本研究在24个SSR位点共发现231个等位变异,其中15.8%（36个等位变异）为创新种质所特有,特别是在与大豆胞囊线虫紧密连锁的Satt309位点上验证了一个我国独有的等位变异。结合UPGMA和Model-based聚类结果,将创新种质和育成品种分为4组,第Ⅰ组由13份来自东北和山西的创新种质组成;第Ⅱ组由8份来自东北的育成品种组成;第Ⅲ组由8份来自黄淮海和南方的大豆种质组成,其中创新种质和育成品种各为4份;第Ⅳ组由4份育成品种组成,分别来自吉林、黑龙江、河南和山西。遗传多样性分析结果表明,利用国外种质和野生大豆创造的创新种质丰富了东北地区育成品种的遗传多样性。因此,应加强利用国外种质、我国栽培大豆地方品种和野生大豆等优异资源,在创造优异大豆新种质的同时,拓宽我国大豆的遗传基础。     

大豆品种‘周豆23号’系谱分析及育种应用

为研究高产、多抗且配合力较高的大豆品种‘周豆23号’及其衍生的10个新品种(系)的特征特性,深入挖掘‘周豆23号’在种质资源创新及新品种培育方面的应用价值,本研究通过追踪‘周豆23号’的系谱,计算其原始亲本的细胞质及细胞核贡献率,并与其衍生的10个优异新品种(系)的产量、农艺性状及抗性进行对比分析。结果显示,‘周豆23号’聚合了50个原始亲本的优良基因,地理来源涉及美国和中国7个省市;在高产、稳产、抗倒伏等特性具有较强的遗传力,不仅是作为种质资源创新、培育新品种重要的材料,同时也是通过分子水平探求大豆高产、稳产、多抗特性的重要研究材料。     

中国东北大豆育成品种遗传多样性和群体遗传结构分析

1923—2005年中国育成1 300个大豆品种, 其中东北育成682个品种。选用大豆基因组64个SSR标记分析东北169份大豆育成品种的遗传变异, 探讨东北大豆育成品种群体遗传多样性及分时期亚群间、分省亚群间的遗传多样性和互补性, 及该地区育成品种群体的遗传结构。结果表明, 东北大豆育成品种遗传多样性丰富, 分时期亚群随着时间推移旧的等位变异在消失而新的等位变异不断增加, 新增加的多于消失的旧等位变异。分省亚群(黑龙江、吉林、辽宁)间都存在较多互补等位变异数, 最多的在黑龙江与辽宁亚群间。分时期亚群间、分省亚群间分别拥有各自特有或特缺的等位变异。东北大豆育成品种分省亚群、分时期亚群分类与SSR标记遗传距离聚类间有显著相关, 省份分群、时期分群都有其相应的遗传基础。东北大豆育成品种可能源自两个血缘群体, 分别占I、II类群的绝大部分, 和III、IV类群中较大比例; 黑龙江品种兼有两方面血缘, 吉林、辽宁品种则侧重在同一种血缘, 前者遗传基础较后两者广; 东北各分时期亚群均有2种血缘。研究结果启示在新品种选育中应加强东北3省间大豆育成品种种质的交流、增加优异基因相互渗透, 从而拓宽大豆品种的遗传基础。     

1983-2010年北京市大豆育成品种的亲缘关系分析

追溯北京市1983—2010年90个大豆品种的系谱信息,计算其亲本间及品种组合间亲缘系数(coefficient of parentage,COP)并据此聚类,旨在探讨北京市育成大豆品种的遗传多样性特点。结果表明,19个品种的父母本间存在亲缘关系,占品种总数的21.11%;90个品种间共组成4005个组合,其中63.62%存在亲缘关系,COP平均值为0.031,表明大部分品种亲缘关系相对较远。随着时间的推移,品种间亲缘系数呈下降趋势,但从2005年至2010年亲缘系数值增大。除12个品种各自独为一类外,其余78个品种被聚成10类,从中可见不同年代的育种特征和品种的演化过程;中品661等9份种质对北京市大豆品种贡献较大,是骨干亲本。北京市品种总体的遗传背景丰富,但随年代推移,遗传多样性有逐渐降低趋势。     

中国大豆育成品种10个重要家族的遗传相似性和特异性

以我国10个大豆育成品种重要家族的179个品种为材料,选用161个均匀分布于大豆基因组的SSR分子标记,采用PowerMarker Ver. 3.25软件分析参试材料的遗传多样性、相似性与特异性。结果表明,161个位点上共检测到1697个等位变异,单位点变幅为5~24个,平均10.5个;多态信息含量在0.549~0.947间,平均0.832;群体具有丰富的遗传变异。聚类分析表明,179个品种可归为6大类11小类,同一家族的品种有聚为一类的趋势。品种间亲本系数和遗传相似系数显著相关(r = 0.67);山东寿张县无名地方品种(A295)、即墨油豆(A133)、滑县大绿豆(A122)和铜山天鹅蛋(A231) 4个家族亲本系数和相似系数均较小,遗传基础较宽广;矮脚早(A291)、上海六月白(A201)、奉贤穗稻黄(A084)和51-83 (A002) 4个家族亲本系数和相似系数较大,遗传基础较狭窄,这与选择育种品种较多有关;东北白眉(A019)家族与其他家族间的亲本系数和遗传相似系数均最小。家族间特异性分析表明,东北白眉(A019)家族和其他9个家族地理距离较远,存在较多互补、特有、特缺等位变异;而III区和II区地理位置较近,种质交流较多,两区家族间特有、特缺等位点数较少,其中A002、A231和A122三个家族无特有等位变异,A084、A201、A034和A231四个家族无特缺等位变异。本研究结果对拓宽大豆育成品种遗传基础具有指导意义。     

中国栽培和野生大豆豆腐与豆乳得率的遗传变异

我国不同生态区大豆种质豆腐与豆乳得率的遗传变异是专用型品种选育的基础。以来自各生态区的564份地方品种、101份育成品种、193份野生大豆加上88份国外品种,合计946份大豆种质为材料,采用小样品定量分析技术,测定干豆腐与干豆乳得率,研究其遗传变异。结果表明,全国野生大豆和栽培大豆的干豆腐与干豆乳得率均存在很大变异,干豆腐得率变幅分别为25.32~69.59、25.52~85.89 g 100 g^-1,干豆乳得率变幅分别为40.75~82.86、39.05~91.86 g 100 g-1,栽培大豆两者的得率在野生豆基础上均有较大幅度改进;各生态区均存在与全国相同的变异情况,区内变异大于区间变异,但南方一些生态区栽培种豆腐(乳)得率变异程度相对较大,高得率材料相对较多,因本底（野生种）得率与地理纬度无关,推测与各地区栽培大豆利用方向的不同有关而形成了栽培种微弱的地理相关性;栽培材料中2.75%干豆腐得率超过75 g 100 g^-1,5.50%干豆乳得率超过85 g 100 g^-1,从中优选出来自Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ生态区的双高种质14份,可供各地区豆腐(乳)育种利用。     

广西主要杂交大豆育成品种系谱分析

对1981~2005年间广西杂交育成的大豆品种及有代表性的杂交育成品系进行了亲本来源分析,并在此基础上,采用共祖先度方法分析了它们之间的亲缘关系。结果表明,这17个大豆品种（系）共涉及25个原始亲本,其中广西地方品种8个,外省品种14个,外国品种3个,平均每个品种含有2.9个原始亲本。大多数亲本只衍生一个品种,衍生品种最多的亲本为“靖西早黄豆”（7个）,其次为“北京豆”（6个）、“平果豆”、“杂交混选”和“矮脚早”均为3个,“青仁乌”和“玉林大豆”均衍生2个品种。杂交方式以单交为主,17个杂交育成品种中,采用单交方式杂交选育的有16个,仅有1个为复合杂交育成。祖先度分析阐明了原始亲本和杂交育成品种之间的亲缘关系远近,可为育种提供参考。     

中国三系杂交稻恢复系资源的遗传多样性

以来自全国6个稻区16个省（市、自治区）及外引的128份三系杂交稻恢复系为试验材料，采用均匀分布于水稻12条染色体的36对SSR引物及9个表型性状标记进行遗传多样性分析。根据SSR标记检测结果，基于遗传距离的Neibor-jointing聚类显示128份恢复系可分为6个类群，籼亚种（83.2%）和野败型（82.6%）大多数分布于类群1和类群2，粳亚种（81.5%）和BT型（78.6%）大部分聚在类群3，红莲型（75%）相对集中于类群1。系谱分析显示，含有IR24血缘的材料分布于4个聚类群，而明恢63及其衍生系则分布非常集中。36对SSR引物在128份恢复系中共检测出281个等位变异，平均每个位点8.0个，平均遗传多样性指数(He)为0.6190，其中籼亚种（0.5770）略高于粳亚种（0.5656），但未达显著水平。按恢保类型，BT型(0.5816)>野败型(0.5705)>红莲型(0.4989)，野败型与BT型无显著差异，但二者均显著高于红莲型。按不同地理来源，He呈现南方稻区大于北方稻区，以华中双单季稻稻区(0.6057)最高，与其他稻区差异极显著差异；其次为西南高原单双季稻稻区(0.5326)；华北单季稻稻区(0.3902)最小，与其他稻区也差异极显著。表型性状检测的标记表明，平均Shannon-Weiner多样性指数为1.3980，其中籼、粳亚种分别为1.3746和1.3789，未达显著差异；不同恢保类型表现为BT型(1.4026)>野败型(1.3567)>红莲型(1.1732)。表型性状与SSR标记结果表现出一致性，相关系数分别为0.9981*（按亚种）、0.9418（按恢保类型）和0.8835**（按稻区）。     

节瓜抗镰刀菌酸突变体的筛选和特性研究

枯萎病是节瓜的主要病害之一。为了创新节瓜抗枯萎病资源,利用枯萎病毒素镰刀菌酸（FA）为胁迫剂,以节瓜不定芽为筛选材料,进行了节瓜抗镰刀菌酸变异体离体筛选研究。试验结果表明,FA胁迫的适宜浓度为60~80mg•L-1。筛选出的抗性细胞系继代培养后仍保持对FA抗性,其再生植株的R1、R3代株系对节瓜枯萎病的抗性可以达到中抗至抗病级;与供体材料相比,再生系后代株系除枯萎病抗性增强外,其他主要农艺性状没有明显变化。表明利用抗FA细胞系离体筛选技术改良和创新节瓜抗枯萎病材料是可行的。     

不同促成栽培草莓果实品质及采后生理的研究

以不同促成栽培草莓品种果实为试材,测定其品质和果实采后生理变化,为引进新品种和延长草莓货架期提供理论依据。结果表明, “甜查理”品质和适应性最好,耐贮藏。随着贮藏时间的延长,果实硬度逐渐下降,腐烂指数逐渐增大,各品种果实呼吸速率第3d后明显增强（P<0.05）, Vc含量与SOD活性总体呈先上升后下降的变化趋势, MDA含量以及O2&#8226;-代谢速率与腐烂指数呈线性正相关,这也表明了果实腐烂与O2&#8226;-以及MDA积累有密切关系。     

Agronomic and qualitative traits of T. turgidum ssp. dicoccum genotypes cultivated in Italy

Summary The increasing popularity of organic agriculture and health food products has led to a renewed interest in hulled wheat species such as emmer (Triticum turgidum ssp. dicoccumSchubler). Knowledge on agronomic and quality traits is required for effective and efficient use of germplasm collections in breeding programs. The objective of this study was to estimate agronomic and grain quality traits of emmer wheat cultivated in Italy. A total of 20 emmer accessions consisting of landraces, breeding lines or cultivars selected from landraces and modern cultivars were examined under low input conditions. The study was conducted for three successive years (2002–2004) at one location of Southern Italy (Foggia). The entries were characterized for agronomic and qualitative traits [grain yield (t ha⁻¹), thousand grain weight (g), test weight (kg hl⁻¹), grain protein content (%), HMWG composition, dry gluten content (%), gluten index and yellow index, alveograph indices and Total Organic Matter (TOM) on cooked pasta]. The results showed a large genetic variability for most of the traits measured and, even if most of the accessions showed inferior bread- and pasta-making performance, modern cultivars exhibited improved quality traits with some potential to perform healthy and tasty food.     

Wheat grain yield and stability assessed through regional trials in the Eastern Gangetic Plains of South Asia

Improving the level and stability of grain yield is the primary objective of wheat breeding programs in the Eastern Gangetic Plains (EGP) of South Asia. A regional wheat trial, the Eastern Gangetic Plains Yield Trial (EGPYT), was initiated by CIMMYT in collaboration with national wheat research programs in Bangladesh, Nepal, and India in 1999–2000 to identify wheat genotypes with high and stable grain yield, disease resistance, and superior agronomic traits for the EGP region. A set of 21 wheat experimental genotypes selected from a regional wheat screening nursery in South Asia, three improved widely grown cultivars (Kanchan, PBW343 and Bhrikuti), and one long-term cultivar (Sonalika) were tested at 9–11 sites in six wheat growing seasons (2000–2005) in the EGP. The 21 experimental genotypes were different in each year, whereas the four check cultivars were common. In each year, one or more of the experimental genotypes showed high and stable grain yield and acceptable maturity, plant height, and disease resistance compared to the check cultivars. Three improved cultivars have already been commercially released in the region through EGPYT and many germplasm lines have been used in the breeding programs as parents. Identification of wheat genotypes with high-grain yield in individual sites and high and stable yield across the EGP region underlines their value for regional wheat breeding programs attempting to improve grain yield and agronomic performance.     

大棚生菜平衡施肥研究 ——以北京松各庄为例

为了探索保护地土壤供肥特点和氮、磷、钾肥施用效应,以生菜为供试作物,在北京顺义杨镇松各庄布置了“3414”平衡施肥试验。结果表明,施氮210 kg&#8226;hm-2、磷（P2O5）90 kg&#8226;hm-2和钾（K2O）150 kg&#8226;hm-2时,生菜产量最高,达59967.0 kg&#8226;hm-2。施磷、钾肥对产量无显著影响,揭示大棚土壤并不缺磷钾。回归分析表明,氮164 kg&#8226;hm-2,为最佳经济施肥量,此时生菜产量为59115.8 kg&#8226;hm-2。该田块肥料利用率低,钾最高只有12.0%,氮肥最高利用率为5.9%,而磷肥最高也只有5.1%左右。在氮、磷、钾养分平衡指数中最高的钾只有1.73,最低的磷只有0.27。生产实践中应及时监测土壤养分状况,合理施肥,避免资源浪费。     

Germplasm evaluation and transfer of Verticillium wilt resistance from Pima (<Emphasis Type="Italic">Gossypium barbadense</Emphasis>) to Upland cotton (<Emphasis Type="Italic">G. hirsutum</Emphasis>)

Verticillium wilt (VW, Verticillium dahliae) is a worldwide destructive soil-borne fungal disease and employment of VW resistant cultivars is the most economic and efficient method in sustainable cotton production. However, information concerning VW resistance in current commercial cotton cultivars and transfer of VW resistance from Pima (Gossypium barbadense) to Upland (Gossypium hirsutum) cotton is lacking. The objective of the current study was to report findings in evaluating commercial cotton cultivars and germplasm lines for VW resistance in field and greenhouse (GH) experiments conducted in 2003, 2006, and 2007. In the study, 267 cultivars and germplasm lines were screened in the GH, while 357 genotypes were screened in the field. The results indicated that (1) VW significantly reduced cotton yield, lint percentage, 50% span length and micronaire, but not 2.5% span length and fiber strength, when healthy and diseased plants in 23 cultivars were compared; (2) some commercial cotton cultivars developed by major cotton seed companies in the US displayed good VW resistance; (3) many Acala cotton cultivars released in the past also had good VW resistance, but not all Acala cotton germplasm are resistant; (4) Pima cotton possessed higher levels of VW resistance than Upland cotton, but the performance was reversed when the root system was wounded after inoculation; (5) VW resistance in some conventional cultivars was transferred into their transgenic version through backcrossing; and (6) some advanced backcross inbred lines developed from a cross between Upland and Pima cotton showed good VW resistance. The successful development of VW resistant transgenic cultivars and transfer of VW resistance from Pima to Upland cotton implies that VW resistance is associated with a few genes if not a major one.