大豆耐盐基因的PCR标记

 以大豆耐盐品种和盐敏感品种及“耐盐品种×盐敏感品种”组合的F2群体为试验材料,筛选和鉴定与大豆耐盐性基因紧密连锁的PCR标记,旨在建立快速准确的大豆耐盐性鉴定方法。利用BSA法,对耐(敏)盐品种池和一个组合F2的耐(敏)盐池进行了鉴定,获得一个共显性标记。经F2分析,在盐敏感个体中仅扩增出约600bp的特异片段;在耐盐性个体中扩增出约700bp的特异片段或2个特异片段(700bp/600bp),经过连锁值测定,表明该标记与大豆耐盐基因位点紧密连锁。此外,该标记在其它2个组合F2群体及12个耐盐品种和13个盐敏感品种中得到验证,表明此标记可用于大豆耐盐种质鉴定及大豆耐盐遗传育种的分子标记辅助选择,使大豆耐盐性室内鉴定成为可能。为此,大豆耐盐性基因的分子标记及其获得方法和应用已申请了中华人民共和国发明专利。     

大豆耐盐性鉴定研究进展

大豆属中度耐盐作物,盐渍条件严重影响大豆生长、农艺性状及种子品质,因而造成大豆减产。该文从盐碱对大豆的影响、大豆耐盐机制、大豆耐盐性鉴定方法及优异耐盐种质筛选4个方面概述大豆耐盐性鉴定的研究进展。     

大豆耐盐基因定位及耐盐基因克隆研究进展

土壤的盐渍化和次生盐渍化是影响农业生产和生态环境的重要因素之一.大豆作为油料作物和经济作物,在食品工业和农业生产中占重要地位.大豆品种资源丰富,不同品种间耐盐性差异较大,使得培育耐盐高产等优良性状聚合的大豆品种成为可能.相对于常规育种改良大豆的耐盐性,分子标记辅助选择和转基因等新技术为我们改良大豆的耐盐能力提供了新途径.本文综述了大豆耐盐基因定位及耐盐基因克隆的研究进展,并探讨了分子标记辅助育种及转基因育种在大豆耐盐育种中的潜力和作用.     

山东大豆种质资源耐盐性鉴定

１９８６～１９８９年鉴定了山东省７６０个大豆品种的耐盐性。从中筛选出芽期耐盐品种１４１份，苗期耐盐品种９０份，并筛选出２５个芽期和苗期均耐盐的大豆品种。不同大豆品种及同一品种不同生育期耐盐性不同，芽期与苗期耐盐性无明显关系；大多数耐盐品种来源于盐碱地和干旱少雨地区；耐盐品种一般植株较高，分枝较多，成熟偏晚，亚有限或无限结荚习性，籽粒较小，籽形椭圆或长（扁）椭圆形。     

作物耐盐性状研究进展

阐述了作物耐盐性含义、耐盐种类、耐盐机理、耐盐性的鉴定技术和指标,并浅析了提高耐盐性的栽培措施。重点综述了耐盐品种的选育,包括分子标记辅助选择聚合育种(水稻、小麦、大豆)、转基因育种(棉花、大麦)、分子设计育种等。最后对作物耐盐性状研究进行了展望。     

大豆种质资源芽期耐盐性鉴定及耐盐品种筛选

盐胁迫严重抑制大豆的生长发育进程,筛选耐盐种质资源对选育大豆耐盐品种具有重要意义。对9份大豆品种进行不同浓度的NaCl处理,测定了大豆的发芽率、胚根长、株高、须根数等指标,分析了各处理下的相对盐害指数,评价了各品种的耐盐性。试验表明,在0.5%的盐溶液处理下,9个品种都是高耐盐品种;在1.0%的盐溶液处理下,有3个品种是高耐盐品种;在1.5%的盐溶液处理下,临豆10号的耐盐性最强,属于较耐盐品种。相关性分析表明,不同盐浓度处理的相对盐害指数与发芽率均呈极显著负相关关系,能够准确地反映大豆的耐盐性。     

大豆耐盐基因标记的开发

利用目前大豆中已经克隆的耐盐相关基因及EST序列，设计43对引物，分别对大豆耐盐品种文丰7号和盐敏感品种union的基因组DNA，RNA进行检测，开发了6个可用于大豆种质耐盐性鉴定的标记。     

大豆耐盐相关基因GmNcl1功能标记的开发及验证

土壤盐渍化严重影响大豆生产,因而鉴定大豆耐盐种质的分子标记对大豆耐盐新品种的培育具有重要意义。本研究分析了大豆耐盐相关基因Gm Ncl1等位变异位点的限制性酶切位点,通过酶切PCR产物,琼脂糖凝胶电泳和酶切片段分析,开发建立了分子标记CAPS/Xba I。利用该标记对10份不同耐盐大豆种质进行酶切分型鉴定,然后通过测序试验进行验证。结果表明,用所开发的共显性标记CAPS/Xba I对10份大豆种质进行耐盐性鉴定,鉴定结果与依据表型进行鉴定的结果一致。由此可见,CAPS/Xba I可用于大豆品种的耐盐性鉴定。     

大豆染色体片段代换系群体苗期耐盐性鉴定及评价

研究以大豆染色体片段代换系群体2019年收获的183个株系和2020年收获的165个株系为试验材料,采用水培法,120 mmol·L-1盐处理5 d后,调查大豆株系苗期株高、根长、地上鲜重和地下鲜重,通过计算相对值、权重、耐盐指数(D值)及主成分、隶属函数分析综合评价染色体片段代换系材料耐盐能力,以鉴定染色体片段代换系群体苗期耐盐能力.结果表明,大豆染色体片段代换系群体通过主成分分析,将耐盐性状分为两个主成分,其总变异累计值贡献率2019年和2020年分别为72.61％和67.08％.根据两个主成分的权重和隶属函数分析,计算综合评价D值,可知,大豆染色体片段代换系群体中耐盐性较强材料有12份,较弱材料有13份.研究旨在比较大豆染色体片段代换系株系间苗期对盐胁迫耐受性,筛选耐盐材料,为大豆耐盐种质挖掘和遗传育种提供理论参考和基础材料.     

基于盐逆境下植物CLC同源基因的发掘和功能解析的研究进展

植物盐害的阴离子毒害主要由Cl~-造成,盐逆境下植物体内Cl~-吸收、运输及其调控的分子机制已成为植物耐盐性研究不可忽视的重要方面,但有关Cl~-毒害问题相对Na~+毒害和适应的研究在过去较少受到关注。Cl~-通道(chloride channels,CLCs)是一类广泛分布于原核和真核生物细胞膜(主要是内膜系统),以介导Cl~-为代表的阴离子运输的重要转运蛋白家族。本文对目前已报道的包括拟南芥、大豆、水稻等多种植物的CLC同源基因及其编码蛋白进行了系统的生物信息学分析,并对植物CLC同源基因参与耐氯(盐)功能解析方面的研究进展进行了归纳,为今后进一步发掘和利用植物耐氯(盐)基因,全面揭示植物耐盐性的分子机制和最终寻求提高大豆、水稻等作物耐氯(盐)性的分子育种途径,指明可借鉴的研究方向。     

Advances in salinity tolerance of soybean: Genetic diversity,heredity, and gene identification contribute to improving salinity tolerance

Salt stress is one of the major abiotic stresses affecting soybean growth. Genetic improvement for salt tolerance is an effective way to protect soybean yield under salt stress conditions. Successful improvement of salt tolerance in soybean relies on identifying genetic variation that confers tolerance in soybean germplasm and subsequently incorporating these genetic resources into cultivars. In this review, we summarize the progress in genetic diversity and genetics of salt tolerance in soybean, which includes identifying genetic diversity for salt tolerant germplasm; mapping QTLs conferring salt tolerance; map-based cloning; and conducting genome-wide association study (GWAS) analysis in soybean. Future research avenues are also discussed, including high throughput phenotyping technology, the CRISPR/Cas9 Genome-Editing System, and genomic selection technology for molecular breeding of salt tolerance.     

盐胁迫下不同抗性野生大豆(Glycine soja)生理生化性状比较分析

盐胁迫严重影响植物的生长发育,野生大豆与栽培大豆相比具有更广泛的区域多样性、遗传多样性、环境适应性等优异特征,可能蕴藏着丰富的耐盐基因。以高度耐盐野生大豆资源ST-335和盐敏感资源SS-736为材料,比较了二者在盐胁迫下的生理生化特性;并通过在大豆发状根中过表达离子转运相关基因,分析了这些基因对大豆复合体耐盐性的影响。结果表明:盐胁迫条件下,与盐敏感品种SS-736相比,耐盐品种ST-335的可溶性糖含量高;SOD、POD和CAT活性高;Na~+/K~+低;且KOR、NHX和NSCC基因表达量低,而SKOR和SOS1基因表达量高。在大豆发状根中过表达SKOR和SOS1基因,提高了大豆复合体的耐盐能力;而过表达NSCC基因,提高了大豆复合体对高盐胁迫的敏感性。说明ST-335与SS-736相比具有较高的抗氧化能力并能较好的维持植物体内Na~+、K~+的平衡,综合解析了不同抗性野生大豆资源应对高盐胁迫的机理,为野生大豆耐盐资源筛选及耐盐机理解析提供了理论基础。     

Tagging Salt Tolerant Gene Using PCR Markers in Soybean

The purpose of this study was to screen and identify PCR markers associated with salt tolerant gene in soybean( Glycine soja L. ) so that salt tolerance can be identified efficiently and accurately. Between these tolerant and sensitivity to salt and three crosses were tested in this experiment. By BSA method, two codominant PCR markers were identified through the salt tolerant (sensitive) cuitivars bulks and the salt tolerant (sensitive) individual bulks of a F2 population. There was a 600bp band in the sensitive individuals and a 700bp band or two 700bp/600bp bands in the tolerant individuals. The markers were closely linked with salt tolerant/sensitive alleles. Moreover the markers were tested in the other two F2 populations from “salt tolerant cultivar × sensitive cuitivar“ and confirmed by 12 salt tolerance cultivars and 13 salt sensitive cultivars with different genetic background. It indicated that the markers (700bp and 600bp) could be applied in salt tolerant identification of the soybean germplasm resources, and markers-assisted selection in salt tolerant breeding of soybean. The markers, its obtained method and application were patented for invention in 1998.     

大豆种质资源耐盐性鉴定与评价

【目的】 研究120份大豆种质资源芽期和苗期耐盐特性,筛选大豆耐盐资源,为新疆大豆耐盐新品种选育提供参考。【方法】 120份供试材料按照农业部《大豆耐盐性鉴定评价技术规范》 NY/PZ001-2002的标准,在萌发期设置2个不同NaCl(1.2%和1.5%)溶液处理,测定萌发期发芽率;大豆苗期用1.5% NaCl溶液对5 d的幼苗进行处理15 d后,测定株高、根长、植株鲜重、根鲜重、植株干重和根干重。【结果】 在1.2% NaCl浓度处理下,筛选出高耐盐品种2份,分别是中黄30号和FtC099,占参试材料的1.67%,相对盐害率为20.1%～40.0%的2级耐盐材料有10份,占8.33%;芽期在1.5%NaCl浓度处理下,筛选出2级耐盐材料为来自日本的FtC099,占参试验材料的0.83%。苗期中筛选出高耐盐材料有1份(日本引进品种S11-5),占0.83%。苗期2级耐盐材料有12份,占10%。【结论】 大豆种质资源芽期和苗期耐盐性表现不同,在盐胁迫条件下,盐敏感品种比耐盐品种受盐胁迫影响更大。     

Constitutive Overexpression of Myo-inositol-1-Phosphate Synthase Gene (GsMIPS2) fromGlycine soja Confers Enhanced Salt Tolerance at Various Growth Stages inArabidopsis

The enzymemyo-inositol-1-phosphate synthase (MIPS EC 5.5.1.4) catalyzes the first step ofmyo-inositol biosynthesis, a product that plays crucial roles in plants as an osmoprotectant, transduction molecule, cell wall constituent and production of stress related molecule. Previous reports highlighted an important role of MIPS family genes in abiotic stresses particularly under salt stress tolerance in several plant species; however, little is known about the cellular and physiological functions ofMIPS2 genes under abiotic conditions. In this study, a novel salt stress responsive gene designatedGsMIPS2 from wild soybean Glycine soja07256 was functionally characterized contained an open reading frame (ORF) of 1 533 bp coding a peptide sequence of 510 amino acids along with mass of 56 445 ku. Multiple sequence alignment analysis revealed its 92%-99% similarity with other MIPS family members in legume proteins. Quantitative real-time PCR results demonstrated thatGsMIPS2 was induced by salt stress and expressed in roots of soybean. The positive function ofGsMIPS2 under salt response at different growth stages of transgenicArabidopsis was also elucidated. The results showed thatGsMIPS2 transgenic lines displayed increased tolerance as compared to WT andatmips2 mutant lines under salt stress. Furthermore, the expression levels of some salt stress responsive marker genes, including KIN1,RD29A, RD29B,P5CsandCOR47 were significantly up-regulated inGsMIPS2 overexpression lines than wild type andatmips2 mutant. Collectively, these results suggested thatGsMIPS2 gene was a positive regulator of plant tolerance to salt stress. This was the first report to demonstrate that overexpression ofGsMIPS2 gene from wild soybean improved salt tolerance in transgenicArabidopsis.     

盐胁迫下苗期栽培大豆生理响应及Na~+动态平衡关键基因的表达

【目的】研究耐盐栽培大豆和盐敏感栽培大豆对盐胁迫的响应,特别是盐胁迫对大豆幼苗光合特性、离子含量及Na~+动态平衡相关基因表达的影响,通过比较盐胁迫下不同大豆品种的响应差异,揭示不同基因型大豆耐盐机制,为大豆栽培管理、耐盐品种的选育及人工调控提供理论参考。【方法】以耐盐栽培大豆(Y8D6008、Y8D6013)和盐敏感栽培大豆(Y8D6132、Y8D6136)为材料,选取长势一致的大豆幼苗于1/2×Hoagland营养液中培养,待第一片复叶完全展开时,营养液中加入Na Cl,每天递增50 mmol·L~(-1)到达处理浓度150 mmol·L~(-1),处理持续7 d。以不加Na Cl的1/2×Hoagland营养液作为对照,研究盐胁迫下大豆幼苗的光合特性、离子含量及Na~+动态平衡相关基因表达变化。【结果】150 mmol·L~(-1) Na Cl不同程度地抑制了4种大豆幼苗生长,同时显著降低SPAD值、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,但是Na Cl胁迫对盐敏感大豆影响程度显著高于耐盐品种;盐胁迫显著降低耐盐大豆的胞间CO2浓度,而盐敏感大豆与之相反,说明150 mmol·L~(-1) Na Cl处理下气孔限制是引起耐盐品种光合速率下降主要因素,而盐敏感品种光合速率下降主要因素是非气孔限制。对大豆植株的不同离子含量进行测定,发现盐胁迫下4种大豆叶片中Na~+积累均显著升高,盐敏感品种上升幅度显著高于耐盐品种,而K~+含量与Na~+含量的变化规律相反。盐敏感大豆叶片中磷含量(P)均受盐胁迫显著下降,而耐盐大豆叶片P在胁迫后略有增加。相关分析表明净光合速率变化幅度与叶片中Na~+、K~+和P含量变化幅度存在显著的相关性。对6个参与大豆植株体内Na~+动态平衡相关基因Gm SOS1、Gm Ncl1、Gm SALT3、Gm NHX1(离子通道基因)、Gm CIPK1(信号转导基因)和Gm AVP1(能量运输相关基因)相对表达量进行分析,发现盐胁迫后4种大豆的Gm Ncl1表达量均显著上调,盐敏感品种上调倍数高于耐盐大豆品种,这种表达变化与大豆的耐盐性具有一定的关联性,而其他5个基因表达量与大豆的耐盐性没有明显的关联性。【结论】与盐敏感大豆相比,耐盐大豆在盐胁迫环境条件下减少Na~+在叶片中的积累,保持相对较高的K~+和P含量,并维持相对较高的光合速率,这是耐盐大豆比盐敏感大豆具有较强耐盐特性的因素之一,另外Na~+动态平衡相关基因GmNcl1可能与大豆耐盐特性有一定关联性。