硫酸盐对土壤铁矿物还原转化及砷释放的影响

为研究硫酸盐对受酸性矿山废水污染土壤中Fe和As转化释放的影响,设计开展灭菌、非灭菌和加硫非灭菌3组淹水释放实验,在厌氧手套箱中连续处理30 d,每5天取样一次,测定上清液pH、氧化还原电位(Eh)、Fe(Ⅱ)和As浓度,以及土壤中盐酸提取态Fe(Ⅱ)和As的含量。结果表明:实验初始阶段,在微生物的作用下,土壤悬液pH升高、Eh降低,硫酸盐的添加会增强这一趋势。实验前5 d为铁矿物还原转化阶段,土壤中Fe和As活化速率较高,释放速率也较大,硫酸盐的加入会增大活化释放量。之后,随还原性增强,硫酸盐大量被还原,亚铁硫化物矿物生成,土壤中的铁矿物被继续活化但速率降低,加硫非灭菌组仍有较高的活化量,同时土壤被活化的As含量减少,释放Fe和As的过程被抑制,促使溶液中Fe(Ⅱ)和As的浓度降低。实验后15 d,虽然受生成铁矿物沉淀的控制,溶液Fe浓度能够持续维持在较低水平,但As浓度却持续增加,硫酸盐的加入会增加As的释放量。     

栽培大豆×半野生大豆高密度遗传图谱构建及株高QTL定位

采用中SNP160K芯片对丰收24×通交83-611 F2群体252个植株及其亲本进行基因分型,构建了一张由5861个SNP标记组成的全长为3661.46 cM的高密度遗传连锁图谱。利用完备区间作图法(ICIM)定位到7个株高QTL,每个QTL可解释2.56%～10.41%的株高变异。qPH-6-1具有最高的表型变异贡献率和显性效应,可解释10.41%的株高变异,加性效应和显性效应分别为–1.72和18.94; qPH-18-1贡献率次之,可解释9.64%的株高变异,但具有最高的加性效应,达-12.42。在F2群体中筛选出11个qPH-6-1和qPH-18-1基因型为Q6Q6/Q18Q18的单株,平均株高167.00 cm;筛选出16个基因型为q6q6/q18q18的植株,平均株高为91.25 cm。在qPH-18-1定位区间内外增加23个SNP标记,将定位区间由766.97kb缩小至66.03kb,包含8个基因,结合基因注释和相对表达量差异分析,推测Glyma.18G279800和Glyma.18G280200可能与大豆的株高相关。本研究为大豆株型的改良提供了分子参考依据和遗传基础。     

基于783份大豆种质资源的叶柄夹角全基因组关联分析

叶柄夹角是影响植株高效受光态势的重要因素,通过调节叶柄夹角实现大豆株型改良,对大豆产量提高非常重要。大豆叶柄夹角为数量性状,目前大多数研究处于QTL定位阶段,已报道的控制叶柄夹角GmILPA1基因也是从突变体中克隆得到,因此亟须发掘更多调控基因及优异等位变异,以促进大豆叶柄夹角调控机制的解析及育种利用。本研究于2019年和2020年分别在海南、北京种植783份和690份大豆种质资源并调查叶柄夹角表型,通过分布于大豆全基因组的单核苷酸多态性(SNP)标记对叶柄夹角进行关联分析。结果表明,不同节位叶柄夹角呈现正态分布,属于典型的数量遗传特征。全基因组关联分析共统计到325个与叶柄夹角显著相关的SNP位点,在顶部节位关联到51个SNP位点,中部节位关联到230个SNP位点,底部节位关联到10个SNPs位点, 3个节位的平均值关联到34个SNP位点。显著位点LDblock进一步分析得到3个候选基因,第1个是生长素类调节蛋白相关的基因Glyma.05G059700,在茎尖分生组织中特异性表达,第2个是生长素反应因子(AFR)类蛋白相关基因Glyma.06G076900,在叶片和茎尖分生组织中高表...     

高油酸低脂氧合酶(FAD-LOX)多基因编辑大豆优异种质创制

大豆是植物油和蛋白质的主要来源。不饱和脂肪酸的含量是影响植物油品质的主要因素，油酸是不饱和脂肪酸中含量最丰富的成分之一，具有较强的氧化稳定性和热稳定性。增加油酸的含量可以提高大豆油的耐储存性，也有利于人体健康。GmFAD2-1A和GmFAD2-1B是大豆编码脂肪酸去饱和酶，调控油酸向亚油酸转化的关键基因。脂氧合酶是大豆种子中的抗营养因子之一。它在酶促氧化的条件下产生豆腥味，限制了大豆产品的应用。为满足不同人群的需要和降低加工成本，有必要培育无脂氧合酶的突变品系。大豆中GmLOX基因(包括GmLOX1、GmLOX2、GmLOX3)编码脂氧合酶。脂氧酶也能催化亚油酸氧化生成脂质氢过氧化物，然后形成豆腥味。因此，降低亚油酸的含量有助于减少豆腥味的形成。同时编码脂氧酶也能延缓豆油的酸败。本研究利用CRISPR/Cas9对中吉602的GmFAD2-1A、GmFAD2-1B、GmLOX1、GmLOX2和GmLOX3基因进行编辑。通过农杆菌介导的大豆遗传转化，在T₂代分离到7个具有不同等位变异的优异新种质。与中吉602相比，突变体种子中脂氧合酶活性显著降低，油酸含量提高至81....     

大豆蛋白含量主效位点qPRO-20-1的精细定位

蛋白质含量是大豆重要的品质性状,受多基因控制,定位大豆蛋白质含量相关位点并挖掘候选基因,对定向培育高蛋白含量大豆品种具有重要意义。本研究以优良品种黑农88作为母本与高蛋白优异种质P73-6B作为父本杂交,构建了一个由265个单株组成的F₂群体,利用中豆芯1号对F₂群体进行基因型鉴定并构建图谱,结合蛋白质含量表型数据,采用IciMapping 4.2软件在20号染色体上定位了一个QTL,物理距离为2.46 Mb,在区间附近筛选出11个多态性SSR标记并分析群体,将定位区间从2.46 Mb缩小至100.8 kb。增加Gm20＿28349696、Gm20＿30805913、Gm20＿31341532和Gm20＿31483719共4个SNP位点,进一步将区间缩小到95.8kb。对区间内包含的4个基因的9个不同组织在Phytozomev13.1和PPRDRNA-seq2个数据库中的表达量分析得到了2个候选基因,分别为Glyma.20g081800和Glyma.20g082000基因,本试验结果为大豆蛋白质含量基因克隆及蛋白质调控机制研究提供了理论基础,...     

基于高密度遗传图谱定位大豆蛋白质含量相关的QTL

大豆是重要的粮食作物和经济作物,其籽粒蛋白约为40%,是优质植物蛋白主要来源之一。挖掘控制大豆高蛋白数量性状位点(Quantitativetraitloci,QTL)以及分子标记育种对高蛋白大豆培育具有重要的意义。本研究利用蛋白含量存在明显差异的中黄35 (Zhonghuang 35, ZH35)和中黄13 (Zhonghuang 13, ZH13)杂交构建的包含192个株系的重组自交系群体为供试材料,通过对两亲本及RIL群体重测序,构建了包含4879个bin标记的高密度遗传图谱,总遗传距离为3760.71 cM,相邻标记间的遗传距离为0.77 cM。RIL群体及亲本分别于北京顺义和河南濮阳种植, 2个环境共检测到15个蛋白含量相关QTL位点,分布于5号、12号、15号、17号、18号、19号和20号染色体,贡献率为4.36%～11.39%。其中,北京顺义和河南濮阳检测到qPro-20-1和qPro-20-3, 2个QTL贡献率分别为7.65%和7.58%,重叠区域包括33个基因。本研究有助于精细定位和图位克隆大豆蛋白含量相关基因,并为进一步培育高蛋白大豆品种提供基因资源。     

大豆微核心种质资源抗旱性评价

抗旱性是大豆在干旱胁迫下高产稳产的重要生态性状，筛选耐旱种质资源提高新品种的抗旱能力，是保障大豆高产稳产的重要途径之一。以大豆微核心种质为研究对象，采用大豆成株期抗旱性鉴定方法，利用海南冬季干旱少雨的气候特点，系统调查了干旱对163份不同大豆资源的株高、主茎节数、单株荚数和单株粒数等4个农艺性状的影响。再利用加权隶属函数分析和聚类分析的方法，对163份微核心种质的抗旱性进行综合评价。结果表明，供试的163份大豆微核心种质可划分为5个抗旱等级，并鉴定出高抗旱（1级）种质4份（ZDD02159、ZDD10430、ZDD13560和ZDD16874）、抗旱（2级）种质14份、中抗旱（3级）种质52份、敏感（4级）种质74份以及高敏感（5级）种质19份。这些研究结果和抗旱种质的挖掘，为利用资源拓宽遗传基础，培育抗旱大豆新品种和抗旱基因发掘与功能研究提供了参考。     

黄淮海夏大豆在海南快速加代技术研究

在海南三亚以4个黄淮海地区大豆品种（系）为试验材料，在鼓粒期采集不同厚度的鲜荚，对自然阴干后的种子状态、百粒重及发芽能力进行研究。结果表明，鲜荚厚度为7～8mm的种子发芽率和发芽势均最高，分别达96.7%和85.8%，分别超过正常收获种子的8.6%和10.3%，因此在海南冬季最适宜提前收获的鲜荚厚度为7～8mm。利用提前摘荚技术，从播种至收获需要50d左右，阴干处理15d，一个世代共需要65d。10月底至次年5月初之间在海南种植，可连续繁殖3代，该技术可为大豆的快速育种提供技术支撑。     

脂肪酸去饱和酶FAD3蛋白特征及其在大豆中的遗传演化分析

微体ω-3脂肪酸去饱和酶(Fatty Acid Desaturase 3,FAD3)是植物种子α-亚麻酸生物合成的关键酶。尽管很多FAD3基因被分离和鉴定，植物FAD3蛋白结构特征及遗传演化研究较少。为了探究脂肪酸去饱和酶FAD3蛋白特征及其在大豆中的遗传演化情况，本研究分析了37个物种(包括33种植物、2种蓝藻和2种真菌)的51个FAD3蛋白的序列特征和进化关系，并分析了大豆3个GmFAD3(GmFAD3A、GmFAD3B和GmFAD3C)基因在598份材料中的单倍型及其编码蛋白构象。结果发现，植物FAD3蛋白序列和结构较为保守，其进化关系与植物分化进程一致。GmFAD3A、GmFAD3B和GmFAD3C分别包含14,4和4种单倍型。GmFAD3A-1(Hap1/2)在各大豆种植区域均有分布，Hap3/4/5除华南和西北地区外，其他地区均有分布。虽然GmFAD3A-1(Hap1/2/4)和GmFAD3A-1(Hap3/5)编码蛋白构象差异较大，但可能与地理分布并无关联。而GmFAD3A-2(Hap1～5)编码蛋白构象基本相同，表明GmFAD3A-2可能并未受到选择。GmFAD3B(H...