大豆抗胞囊线虫4号生理小种SSR标记筛选及优异种质鉴定

大豆抗胞囊线虫的表型鉴定工作量较大,鉴定结果易受环境影响,是抗源筛选和抗病品种选育的限制因素之一。不受时间、环境限制的分子标记鉴定为抗病鉴定提供了一种高效快捷准确简单的鉴定方法。为筛选可用于抗大豆胞囊线虫4号生理小种分子标记引物,本研究采用基因型鉴定和人工接种鉴定相结合的方法鉴定193份大豆资源的大豆胞囊线豆抗性。以部分高抗大豆资源和高感资源为材料,对1 000对SSR引物进行初筛,用初筛获得的引物扩增193份抗、感大豆资源,筛选抗胞囊线虫4号生理小种(SCN 4)SSR标记引物,用于大豆抗胞囊线虫4号生理小种分子标记辅助鉴定。结果表明:筛选出4个与大豆胞囊线虫4号生理小种相关的SSR标记,分别为Satt400、Satt680、Satt533和Satt504。Satt400、Satt680、Satt533和Satt504对感病资源的检出率均为100%,对抗病资源的检出率分别为70.58%、63.15%、92.3%和57.14%。结合人工接种鉴定结果显示,4个标记组合鉴定可提高对胞囊线虫4号生理小种抗性的选择效率,达100%。经人工接种鉴定,从193份资源中筛选出12份抗病资源,其中10份资源为高抗,2份资源为中抗。这12份抗源的4个SSR标记带型均为抗病带型,其余感病和高感资源的4个SSR标记带型则至少有一个为感病带型。因此,利用分子标记评价抗感特性的标准为被1个或1个以上的感病带型检出的资源为感病资源,当4个标记均为抗病带型,该资源为抗病资源。利用该引物组合对山西省种质库提供的100份资源进行鉴定。筛选出4份抗源,人工接种鉴定结果表明,黑豆、小颗黑和晋1265(茶)3份资源抗性级别为高抗,大黑豆抗性级别为中抗。因此,该引物组合可有效辅助鉴定大豆对胞囊线虫4号生理小种的抗性。     

大豆种子活力相关性状优异等位变异的发掘

发掘与大豆种子活力性状相关联的标记及优异等位变异是选育高活力品种的基础。本研究利用标准发芽实验对我国北方地区174份大豆品种7个种子活力相关性状进行连续两年（2018-2019年）的表型鉴定,并结合覆盖大豆20条染色体上的210对SSR标记进行表型和标记的关联分析。结果表明：供试品种表型变异系数为15.58%~38.31%。将群体划分为2个亚群,检测到27个与活力性状相关联的标记,累计60个（次）,其中24个SSR标记在两年共同被检测到,对表型变异解释率为2.68%~23.60%,Sat-267对苗长的表型变异解释率最高,为23.60%,Satt250对发芽势的表型变异解释率为23.15%;标记Satt311、Satt250、Satt606、Satt-267与两个以上的活力性状关联。共获得108个增效优异等位变异及相应的载体材料,其中Satt250-217bp对侧根长的增效值最大,并对发芽势也具有增效作用;典型载体材料北疆1号和合农75号携带了两个以上活力性状的最大增效等位变异。     

大豆品种安豆1498对大豆疫霉菌株PsJS2的抗性遗传分析及基因定位

为发掘新的抗病基因以增强大豆对疫霉根腐病的抗性,本研究以大豆品种安豆1498和Williams为材料,采用下胚轴创伤接种法鉴定二者对Race1、Race3、Race4、NKI、USAR2、Ps41-1、PsMC1和PsJS2等8个大豆疫霉菌株的抗性;对安豆1498与Williams杂交组合获得167个F2:3代家系群体接种PsJS2菌株,进行抗性遗传分析;并利用618个SSR分子标记对抗性基因进行初步定位.结果 表明:安豆1498对Race1、Race3、Race4、Ps41-1、PsMC1和PsJS2等6个大豆疫霉菌株表现为抗病,表明安豆1498是一个优良的疫霉根腐病抗性材料;抗性遗传分析结果显示安豆1498和F1代都表现抗病,Williams表现感病,F2:3代群体中抗病:分离:感病株数表现为1∶2∶1的分离比,表明安豆1498对大豆疫霉菌株PsJS2的抗性由单个显性基因控制,暂命名为Rps1498;基因定位结果显示Rps1498与大豆3号染色体(N连锁群)上的5个SSR标记(Satt152、Satt631、Sat_186、Satt683和Satt624)连锁,通过分子作图分析Rps1498位于SSR标记Sat_186和Satt683之间,遗传距离分别为5.1和9.3 cM.     

大豆灰斑病1号生理小种抗性基因的SSR标记分析

针对中国大豆灰斑病1号生理小种,以抗所有生理小种的品系东农40566为母本,以感1号生理小种的品种东农410为父本配制杂交组合,杂交得到F2代后连续自交3代得到F5代群体.该群体经人工接种灰斑病1号生理小种后,利用BSA法对500个SSR标记进行筛选,其中3个标记Satt565、SOYGPATR和Satt396在抗、感池间表现出稳定的多态性,并且在F2代个体中表现出抗性与多态性协同分离的趋势.这3个标记与抗性基因的连锁顺序为Satt565-SOYGPATR-Hrcs1-Satt396,它们与抗性基因的连锁距离分别为12.7cM、6.5cM、14.7cM.推测抗大豆灰斑病1号生理小种的基因可能位于C1连锁群上.     

应用关联分析挖掘大豆对灰斑病12号生理小种的抗性位点

利用126份SSR标记对320份对大豆灰斑病12号生理小种具有不同抗性的大豆材料进行基因组扫描、群体结构和连锁不平衡分析,并用STRUCTURE软件、TASSEL软件中的GLM分析方法对大豆抗性进行关联分析。结果表明:320份大豆品种中有23个表现高抗,53个表现抗病,178个表现中抗,56个感病,10个高感。找到与大豆抗灰斑病12号生理小种的相关位点共7个:H连锁群上的Satt052、F连锁群上的Satt335、C2连锁群上的Satt557、A1连锁群上的Sat_368、D1a连锁群上的Sat_346、O连锁群上的Satt243、J连锁群上的Sat_151。     

大豆花叶病毒病N1株系抗性基因定位分析

对大豆花叶病毒病N1株系不同抗性材料东农93046(抗)与品1246(感)所衍生的F8∶9代群体进行成株抗性鉴定,同时利用分子标记对其抗性基因进行确认并获得用于分子辅助选择的分子标记。结果表明:F8∶9代抗病家系数与感病家系数基本符合1∶1的比例,说明东农93-046对N1株系的成株抗性表现为质量性状,其抗性受一对等位基因控制。同时,根据前人研究结果利用76个SSR分子标记对父母本进行筛选,构建了一个包括13个SSR分子标记的F连锁群的遗传连锁图谱,并且单标记分析法和复合区间分析法的结果均表明东农93-046抗性基因位点位于SSR分子标记Satt114附近,对后代群体中抗病和感病株系各60份进行分子标记准确性评价,结果表明Satt114选择准确率可达80.00%,这为分子标记辅助选择奠定了良好的基础。     

大豆光合性状QTL的初步定位

光合速率的提高对大豆产量改良具有重要作用.本研究利用波高和南农94-156杂交所构建的RIL群体对4个光合性状QTL进行了初步定位.结果表明,大豆籽粒与光合速率间存在微弱的正相关,而4个光合性状间除光合速率与胞间CO2浓度外均为极显著的正相关.分别检测到1、2、1和2个QTL位点与光合速率(O连锁群)、气孔导度(A1和D1b W连锁群)、胞间COz浓度(G连锁群)和蒸腾速率(H和M连锁群)有关,相互间均不共位,前3个QTL解释的表型变异略低于10%,而后3个QTL可解释表型变异的10%以上.     

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。     

大豆SMV 3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M型细胞质雄性不育恢复基因SSR标记初步定位

鉴于细胞质雄性不育(Cytoplasmic Male Sterility,CMS)在作物杂种优势利用中的良好应用前景及分子标记对恢复系选育的应用价值,试验采用SSR分子标记对大豆CMS恢复系WR016恢复基因进行初步定位.利用197对大豆SSR引物对不育系W931A和恢复系WR016单株进行多态性筛选,52对引物在双亲间表现多态性,多态性频率26.39%,进一步利用这52对引物对10株不育系W931A和恢复系WR016单株、不育基因池、可育基因池和半不育基因池进行分析,表明位于A连锁群上的Satt276表现出良好的多态性.再利用合成的Satt276附近的引物进行分析,表明Satt684和Satt572也有良好的多态性.据此,可将大豆M-CMS恢复系WR016的恢复基因初步定位在A连锁群上.     

大豆分子标记遗传图谱的整合及其应用

图谱整合是弥补单个作图群体因分子标记多态性的局限性而难以构建高密度图谱的有效方法.利用具明显农艺性状差异的大豆品种间杂交组合(科丰1号×南农1138-2、南农87-23×NG94-156、苏88-M21×新沂小黑豆和皖82-178×通山薄皮黄豆甲)所衍生的重组自交系群体分别构建了含有560,223,195,133个分子标记的遗传连锁图谱.以各图谱共有SSR标记作为锚定标记,使用JoinMap3.0进行图谱整合,得到一张包含20个连锁群,795个分子标记,总遗传距离2 772.9 cM,平均间距3.49 cM的整合图谱.各连锁群的标记个数在24～69之间,遗传距离在77.1～224.7 cM之间.与Song等的公共图谱比较,标记在连锁群上的分布和位置高度吻合,并增加了5个公共图谱上没有的SSR标记,另有6个SSR标记定位在不同的连锁群上.通过整合图谱可将关联分析所获基因/QTL定位到连锁群区间;便于不同群体定位结果间的比较;并找寻与之连锁更紧密的邻近标记.鉴于本图谱所用作图群体的亲本与国内育种常用材料的遗传来源相近,将更便于国内育种性状的QTL定位研究.     

基于SSR标记关联分析挖掘大豆灰斑病10号生理小种抗病资源

培育灰斑病抗性品种可降低灰斑病对大豆生产的危害。本研究以202份黑龙江省近25年主栽的大豆品种构建关联群体,在人工接种条件下鉴定大豆品种对灰斑病10号生理小种抗病指数。利用187对SSR标记对遗传多样性、群体结构和连锁不平衡位点进行分析,通过GLM 和MLM两种模型对大豆品种的灰斑病抗性与标记进行关联分析,进一步分析抗性关联位点等位变异与抗性表型效应关系。结果表明：202份大豆品种对灰斑病10号生理小种抗性遗传变异系数为14.26%;187个标记在群体中共获得809个等位变异,平均等位变异为4.42个,变幅2~10个,其中17号染色体的平均PIC值最高（0.64）,12号染色体的平均PIC值最低（0.26）;检测到稀有等位变异146个,特有等位变异位点58个;无论共线性组合位点还是非共线性组合位点均存在不同程度LD,连锁不平衡P<0.05支持的对数占总对数的21.65%;202份大豆品种被划分为3个亚群,亚群POP1与POP3之间遗传距离最小（0.03）,亚群POP2与POP3之间遗传距离最大（0.35）;两种模型共同检测到11个SSR标记与灰斑病10号生理小种抗性显著关联,其中位于3号染色体上的Satt549的贡献率最大,可解释表型变异14.74%;具有增效效应的等位变异共有24个,增效效应超过10的等位变异有7个,增效效应最大为Satt703-247（19.62）,典型载体材料为合丰29;其次是Satt587-185（19.58）,典型载体材料为东农50;Satt549位点增效等位变异的平均效应值最高（13.87）,Sat_366位点增效等位变异的平均效应值最低（0.84）。聚合优异等位变异和载体材料可为培育抗灰斑病品种的亲本选配和后代等位条带辅助选择提供依据。     

耐大豆疫霉根腐病QTL定位的研究

利用1200个RAPD随机引物和341对SSR引物对Conrad×OX760的重组自交系(RIL)F2:6群体的耐大豆疫霉根腐病基因进行QTL定位。试验设两个地点、两个年限,在MLG D1b+W和MLG M连锁群上检测到3个QTL,即QP-1(OPL18-800bp)、QP-2(OPN03-600bp)和QP-3(Satt536和Satt463)。每个QTL对病害损失率的贡献率从13.34%到22.31%不等。QP-1和QP-2经多重QTL分析(Mapmaker/QTL1.1)对两年(2000年和2001年)两点(Wood-slee和Werver)平均病害损失率的贡献率合计达44.5%,QP-3对2001年Woodslee试验点的病害损失率的贡献率为15.2%,QP-1对2000年Woodslee试验点的病害损失率的贡献率为21.55%,对2000年Wever试验点的病害损失率的贡献率16.71%,及对两年两点平均病害损失率的贡献率为22.31%。在大多数生态环境下能稳定的、再次被检测出的QTL,可以作为育种工作中的重点选择指标,用以指导耐大豆疫霉根腐病品种的分子辅助选育。     

利用重组近交系群体检测花生青枯病抗性SSR标记

用抗青枯病花生品种远杂9102与感病品种Chico杂交，从F2起用单粒传法构建了花生重组近交系群体（RIL）F6和F7。采用354对SSR引物对重组近交系F6群体的基因组DNA鉴定，获得多态性标记45个。结合重组近交系群体F6和F7青枯病抗性鉴定结果，应用相关软件统计分析，构建了栽培种花生部分遗传连锁图。图谱总长度为603.9cM，含29个标记（28个SSR标记和1个表型标记）的8个连锁群，还有17个独立的SSR标记；获得了与青枯病抗性相关的SSR标记2个（7G02和PM137），位于该图谱的第1连锁群上，与青枯病抗性基因间的遗传距离为10.9cM和13.8cM，并且位于抗性基因的两侧，两标记间的距离为23.7cM。     

Dissection of gene loci underlying pasting temperature in cassava

In this study, a fine genetic map within the quantitative trait loci (QTL) underlying pasting temperature (PT) of cassava (Manihot esculenta Crantz) was constructed using newly developed simple sequence repeat (SSR) markers. The SSRs were designed on the basis of two scaffolds (S11341 and S4043) of the cassava genome, which covered previously identified QTL regions of the PT trait. A total of 55 and 61 SSR markers derived from S11341 and S4043, respectively, representing 0.29% of the cassava genome, were generated; of which 23 and 19 showed informative polymorphic patterns. Consequently, all identified informative polymorphic markers were used to genotype 200 F₁ progeny plants. The genotypic data were then analyzed, and the results showed that 480 markers were distributed across 23 linkage groups (LGs) with total length of 1,334 centimorgans (cM). An analysis of QTL underlying the PT trait revealed that marker EME81 on LG 1 had significant associations (P < 0.0001) in all environments evaluated. Four candidate genes were identified and selected for gene expression analysis in the parents, and among F₁ lines with high and low PT values. Significant differences were observed in relative expression of carbohydrate phosphorylase (CP) and starch synthase II (SSII) between high and low PT in 6-month-old cassava. We found CP and SSII genes to potentially control the PT trait. In addition, the marker EME81 was found to be a promising marker for specific PT trait selection in cassava populations, which should facilitate marker-assisted selection for desired PT traits.     

大豆M型细胞质雄性不育恢复基因标记定位

鉴于与恢复基因紧密连锁的分子标记在分子辅助选择育种中的应用前景,采用SSR标记法定位大豆CMS恢复系WR016的恢复基因.根据(W931A×WR016)F1、F2的植株育性,分析表明大豆M型不育系统为单基因配子体不育.由于大豆M-CMS恢复系WR016的恢复基因定位在A1连锁群上,利用A1连锁群上的大豆SSR引物对不育系W931A和恢复系WR016构建的F,分离群体进行分析,获得了与恢复基因连锁的三个标记Satt684、Satt276和Sat545,遗传距离分别为29.5cM、10.7 cM和14.1 cM.虽然10.7 cM还是一个较远的距离,但为进一步精确定位恢复基因,并最终克隆恢复基因打下了基础.     

大豆生育期相关性状QTL定位

以野生大豆江浦野生豆-5为母本,栽培大豆南农06-17为父本杂交所得的316个F2单株及其衍生F2∶3和F2∶4家系为材料,利用JoinMap3.0软件,构建了一张包含210个标记(分子标记207个、形态标记3个),共24个连锁群的大豆分子连锁图谱,覆盖基因组长度2 205.85 cM,标记间平均距离为11.09 cM。利用混合线性模型复合区间作图方法,对2007年F2单株、2008年F2∶3家系及2009年F2∶4家系的全生育期、营养生长期、生殖生长期和生育期结构4个生育期相关性状进行联合世代QTL分析,共检测到15个加性显性QTL和9对上位性QTL;存在QTL共位性(同一标记区间存在不同性状的QTL)以及QTL互作网络(一个QTL可以与多个QTL互作)的现象;贡献率最大的3个QTL为qVP-H-1、qWGP-H-1和qRV-H-1,加性效应解释的遗传变异分别为21.31%、13.14%和9.37%,qWGP-H-1和qVP-H-1的增效等位基因来源于江浦野生豆-5,qRV-H-1的增效等位基因来源于南农06-17。研究结果为生育期性状的分子标记辅助选择、野生大豆优异基因的挖掘及栽培大豆遗传基础的拓宽提供了依据。