大豆蛋白质和油分含量QTL定位及互作分析

【目的】定位大豆蛋白质和油分含量QTL及互作分析,为大豆品质性状QTL精细定位和分子辅助育种提供基础。【方法】以Charleston和东农594为亲本,构建了含147个株系的重组自交系,以F2:19-F2:20代重组自交系为试验材料,利用Windows QTL Cartographer V. 2.5软件的复合区间作图法和多重区间作图法,对该群体的蛋白质和油分含量进行QTL定位分析,并利用QTL Network 2.1软件分析QTL间的上位性效应及环境互作效应。【结果】采用CIM和MIM 2种算法在2011和2012年哈尔滨、红兴隆、佳木斯和牡丹江每年3个地点共6个种植环境下共定位了9个蛋白质和11个油分含量QTL。蛋白质含量QTL分布在6个连锁群,分别在A1、C2、D1a、G、H和O连锁群上,对表型效应的贡献率为5.3%-18.6%,在H连锁群上的qPro-H-1贡献率最大,为18.6%,在D1a连锁群上的qPro-D1a-2贡献率最小,为5.3%,在单种植环境下有5个蛋白质含量QTL被2种算法同时检测到,分别是qPro-O-1、qPro-A1-1、qPro-D1a-1、qPro-D1a-2和qPro-C2-2。油分含量QTL分布在8个连锁群,分别在A1、A2、B1、C2、D1a、E、L和M连锁群上,对表型效应的贡献率为7.1%-24.4%,在B1连锁群上的qOil-B1-2贡献率最大,为24.4%,在C2连锁上的qOil-C2-3贡献率最小,为7.1%,在单种植环境下有2个油分含量的QTL被2种算法同时检测到,分别为qOil-C2-1和qOil-M-1。另外,有2个油分含量QTL在2个以上种植环境重复检测到,为2011年哈尔滨和2011年红兴隆2个种植环境下同时检测出的qOil-A1-1,2011红兴隆、2011牡丹江和2012哈尔滨3个地点同时被检测出的qOil-B1-2。在互作效应分析中,共检测出3对蛋白质上位效应QTL和4对油分上位效应QTL,在蛋白质上位性分析中,上位效应值在0.2068-0.3124,贡献率在0.0227%-0.0265%,分布在A1、C2、D1和E连锁群上,其中,qPro-A1-3与qPro-C2-1效应值为负,其余2对效应值为正,连锁群A1,D1a均有2个QTL发生互作。在油分上位性分析中,上位效应值在0.0926-0.1682,贡献率在0.0294%-0.0754%,分布在A1、C2、I、J、N和O连锁群上,其中,qOil-C2-4与qOil-N-1效应值为负,其余3对效应值为正,在N连锁群的qOil-N-1同时与2个QTL发生互作,分别是C2连锁群上的qOil-C2-1和qOil-C2-4。在与环境互作中,qPro-D1a-3与qPro-E-1在2012年佳木斯地点没检测出,其余6对都检测出与环境的互作效应,贡献率分别为0.0001%-0.0378%,互作效应都较小,明显小于自身的加性效应。【结论】定位到9个蛋白质相关QTL和11个油分相关QTL,并发现3对蛋白质含量上位性效应QTL和4对油分含量上位性QTL。     

大豆导入系群体芽期耐低温位点的基因型分析及QTL定位

利用美国大豆品种Clark (供体亲本)与主栽品种红丰11 (轮回亲本)所构建的回交导入系,经过严格的芽期耐低温筛选鉴定,得到46个在芽期耐低温性状上明显超过轮回亲本的导入系个体。利用这套选择群体结合随机对照群体和基因型分析,通过基于遗传搭车原理的卡方分析和单向方差分析方法,检测到分布于大豆10个连锁群的14个与大豆芽期耐低温相关的QTL。其中卡方分析检测到12个供体片段的超导入位点,对芽期耐低温性状表现为正效应。方差分析检测到5个位点,也表现为正效应,且其中Satt237、SOYPRP1和Satt540 3个位点是两种方法共同检测到的,应视为与耐低温直接相关的QTL。本研究旨在创建大豆芽期耐低温分子育种的检测方法平台,为大豆芽期耐低温研究提供有用的分子标记。     

蚜虫胁迫下两种栽培模式大豆生理指标及光谱特征分析

在垄三栽培和窄行密植栽培中,利用植物光谱仪测定受害叶片的光谱反射率变化。结果表明,大豆蚜虫危害程度可以在大豆叶片的光谱中得到响应,且近红外区比可见光区更明显。大豆植株受蚜虫危害后,其株高、SPAD、叶面积和地上部干重均有所下降。不同时期两种栽培模式下受大豆蚜虫危害的植株与正常植株相比,其株高和叶面积差异都达到了显著水平。SPAD值表现略有不同,垄三栽培模式下,受虫害植株与正常植株间差异显著;密植栽培模式下,正常植株的SPAD值极显著高于受虫害植株。地上部干物重在垄三栽培模式下,正常植株与虫害植株不存在显著差异;密植模式下,虫害植株干物重显著低于正常植株。     

大豆回交群体耐旱耐盐的选择牵连效应及响应分析

本研究利用回交群体和多位点扫描分析方法研究了逆境胁迫下的选择牵连效应,找到相应的基因组区段,并分析了这些区段对不同选择条件的响应。结果如下：随机群体标记偏分离率为34.38%（P＜0.0001）,相比,经耐旱、耐盐选择后标记偏分离率分别扩大到51.56%和55.88%。说明经过耐旱、耐盐选择后回交导入系群体等位基因偏分离更为严重,群体基因型结构发生变化,明确显示了选择牵连效应的存在。基于牵连效应的选择响应,根据供体等位基因导入频率在耐旱、耐盐选择群体与随机群体中的表现,经卡方分析在0.0001水平下检测到3个耐旱相关位点（Satt338、Satt640和S at_108）,5个耐盐相关位点（Sat_271、Satt726、Satt640、Satt513和Sat_108）。本研究为选择牵连效应分析方法的有效应用和大豆分子设计育种奠定了基础。     

拟南芥NUP107-160亚复合物突变体表型分析

核孔复合物(NPC)是真核细胞核膜上比较大的蛋白复合物之一,它通过调节核质间的物质运输,参与生物的多种生长发育过程。目前,植物中只有少数NPC组分的功能得到了初步分析。通过对NUP107-160亚复合物中各组分突变体的鉴定,发现nup160、nup96、nup85、nup107和seh1突变体的叶片振动周期延长,主根的伸长受到抑制,其中nup160、nup96和nup107三种突变体在长日照条件下开花时间显著提前。结果表明NUP107-160亚复合物可能参与拟南芥生物节律、根生长和开花时间的调节。     

大豆产量相关性状的多年多点QTL分析

目前大豆和其他高产作物相比,相对产量偏低,提高大豆产量潜力是大豆育种的重要任务。产量是一个综合性状,受多个形态、生理以及农艺性状的影响。定位大豆产量性状QTL,具有重要的研究和应用价值。以美国大豆品种Charleston为母本,东北农业大学大豆品系东农594为父本及其F2:14代重组自交系的154个株系为试验材料,164个SSR引物经亲本筛选后用于群体扩增,并构建遗传图谱。在两年同一地点下对亲本间表现多态的12个与产量相关的农艺性状进行了调查及QTL分析。产量相关性状包括荚数、荚长、荚宽、百粒重等。QTL检测结果表明,在两年的种植环境下,12个产量相关性状共检测到QTL 33个。每个性状的QTLs在两种环境下共检出个数1~9个不等,其中6个QTLs在2个环境下被检测到,它们受环境的影响较小,为较稳定的QTLs。其他产量QTLs只在单一环境下被检测到,说明产量相关QTLs与环境之间存在明显的互作。与国内外对应农艺性状QTLs检测结果相比,多个性状的QTLs位点均一致,说明QTLs检测准确率较高。利用分子标记遗传图谱,定位控制产量相关性状的QTL,为利用分子标记改良大豆产量潜力提供了有力手段。     

大豆乙酰羟基酸异构还原酶基因GmAHRI的克隆与分析

基于电子克隆获得的大豆GmAHRI基因cDNA序列编码区设计特异引物,以高异亮氨酸大豆品种“和龙早熟豆”总RNA为模板,通过RT-PCR获得了约1764 bp的cDNA片段,T/A克隆后进行序列测定.测序结果显示:GmAHRI基因家族有2个成员,分别命名为GmAHRI1( FJ594399.1)和GmAHRI2( JN...     

中国北方春大豆区大豆花叶病毒株系的鉴定与分布

从我国北方春大豆区的黑龙江、吉林、辽宁、内蒙、河北承德以及北京采集典型症状的大豆叶片病样,经Top-Crop离体叶单斑分离以及DAS-ELISA抗血清免疫鉴定,共获得112个SMV阳性反应分离物.根据112个分离物在合丰25、文丰5号、诱变30、8101、铁丰25、Davis、Buffalo、早熟18、广吉、科丰1号、齐黄22共11个鉴别寄主上的症状反应,将我国北方春大豆区的SMV分成8个株系群.各株系群所占比例分析表明,北方春大豆区以SC-11株系群为主,其次为SC-8,各占病样总数的比例分别为51.7%和17.9%,SC-11和SC-8分别在黑龙江和辽宁分布最广,占当地株系群的比例分别为67.8%和75.0%.与以往株系划分系统的初步比较表明,SC-11与东北原1号株系群,SC-12和SC-16与东北原2号株系群,SC-4、SC-7、SC-8、SC-13和SC-17与东北原3号株系群在鉴别寄主上的反应相似.SC-16和SC-17为2个新发现的株系群.     

黑龙江省小豆地方种质农艺性状遗传多样性分析

选用126份黑龙江小豆种质资源,观察记载供试小豆资源农艺性状,并结合通径与聚类分析研究每种表型性状。结果表明,126份小豆品种资源表现一定变异性,供试小豆资源变异系数9.31%～58.18%,平均变异系数28.85%;多样性指数2.05～1.72,平均多样性指数1.94,供试资源具有较大变异性及多样性。由相关性及通径分析可知,直接调控单株产量的性状有主茎粗、株高、荚长、粒长、单荚粒数,通过聚类分析将供试小豆资源分为6个类群,分析不同类群特点,为小豆品种筛选及群体构建提供依据。     

大豆再生相关基因GmLEC的克隆及生物信息学分析

利用同源克隆技术,对拟南芥再生相关基因LEC进行同源序列比对,从大豆中克隆LEC基因两个成员的全长CDS序列,得到大豆再生相关基因Gm LEC1-a,Gm LEC1-b及Gm LEC2-a,Gm LEC2-b,用生物信息学方法对大豆Gm LEC1及Gm LEC2基因核苷酸序列以及蛋白质结构、亲水性和疏水性及进化树等进行分析。结果表明,大豆再生相关基因Gm LEC1-a编码区长度为672 bp,编码223个氨基酸,Gm LEC1-b编码区长度为681 bp,编码226个氨基酸,Gm LEC2-a编码区长度为2 205 bp,编码734个氨基酸,Gm LEC2-b编码区长度为2 196 bp,编码731个氨基酸,Gm LEC蛋白为亲水性不稳定蛋白;通过对LEC蛋白功能结构域进行分析发现,Gm LEC1为H4超家族成员,Gm LEC2为B3超家族成员,并均与拟南芥属植物亲缘较近。