大豆抗细菌性斑疹病抗性鉴定以及抗病相关QTL定位

黄单胞杆菌(Xanthomonas axonopodis pv. glycines)引起的大豆细菌性斑疹病是影响大豆稳产、高产的一种严重的细菌性病害。然而关于大豆细菌性斑疹病抗性相关QTL标记研究甚少。因此,本研究利用细菌性斑疹病致病菌在重组自交系群体(RIL)室内接种的发病表型结果,定位得到大豆抗细菌性斑疹病相关的QTL,为大豆抗细菌性斑疹病的抗病育种提供指导。致病菌‘Xagneau001’(分离于佳木斯地区大面积发病的大豆叶片)接种到‘Charleston9’(♀)ב东农594’(♂)杂交衍生高世代重组自交系。并基于该RIL群体构建的SNP高密度遗传图谱,利用winQTLcart2.5遗传模型定位相关的QTL,并对每一个标记中基因的功能进行注释,揭示候选基因在大豆防御病原菌入侵的过程中参与的信号通路。针对定位到的3个大豆抗细菌斑疹病相关的QTL。对每个QTL位点上下1 Mb区间基因注释,分析注释结果筛选得到7个可能与大豆抗细菌性斑疹病相关的基因,并对候选基因的结构域和同源基因做了更进一步的注释分析。研究结果对大豆抗细菌性斑疹病抗病基因的挖掘以及抗病品种筛选的分子辅助育种具有重要意义。     

不同温度对大豆种子萌发影响的研究

通过对东农42、东农43、东农163、合丰25、绥农10号采用4、8、12、15、20、25℃6种发芽温度对大豆种子萌发影响的研究,结果表明:4℃和8℃温度过低,在调查期间种子一直没有发芽.其他几个温度的发芽率以15℃最高,12℃最低.同一温度不同品种的发芽率、平均芽长在品种问差异显著,说明种子萌发受遗传因素影响,同一品种不同温度之间的平均芽长随温度的升高依次升高.     

大豆复杂性状候选位点的效应分析

借助Bootstrap的思想,设计了一种复杂性状候选位点的筛选方法-随机抽样评判法。采用多次抽样的方式,对抽样获得的子集逐个进行分析,并对获得的结果进行综合评价,最终确定因子的贡献率。通过对实际数据的分析表明,该方法有效地降低了因数据和方法的不同给分析结果带来的影响。     

作物回交导入系的构建与应用

回交导入系是利用回交及标记辅助选择的手段构建而成的遗传与育种材料。经过多代回交,后代材料在轮回亲本的遗传背景下只包含一个或少量供体亲本染色体片段,因此,可作为QTL分析的重要材料。同时,多代回交有利于打破优异基因与不良基因的连锁,优异基因导入到整体表现优良的轮回亲本材料中,进而实现对育种材料的改良。鉴于其一致的遗传背景,导入系在QTL精细定位和基因克隆、QTL间互作研究、遗传验证及作物聚合育种和分子设计育种中均发挥重要的作用。本文对回交导入系的构建及其在作物遗传育种中的应用进行综述。     

基于大豆导入系群体结瘤相关性状QTL定位及基因挖掘

氮元素是植物生长所需的重要营养元素之一,生物固氮是大豆生长所需氮元素的重要来源。本实验室以绥农14为母本,野生豆ZYD00006为父本构建一套覆盖野生大豆全基因组的导入系群体。基于大豆导入系群体对结瘤数目和干重进行QTL定位,定位到3个QTL与根瘤干重相关,分布在N、M和D2这3个连锁群上,定位到5个QTL与根瘤数相关,分布在K、F、J和D2这4个连锁群上,在D2连锁群这两个性状有重叠区段(7.20-7.79Mb)。针对这个重叠区段的63个基因进行基因注释,选择到6个与共生、抗病相关的基因作为候选基因进行下一步验证。qRT-PCR分析表明根瘤菌侵染期间Glyma.17G097000基因表达模式与对照相比差异很大。Glyma.17G097000属于GmHIR基因家族,在大豆基因组中发现了11个家族成员。GmHIR家族基因结构相似性很高,基因表达有组织特异性。大豆HIR蛋白有Stomatins和Prohibitin两个结构域,能够参与离子通道调节等生理过程,与植物抗病和细胞周期有关。GmHIR基因来源于四个祖先,进化过程中是高度保守的。对GmHIR基因家族11个成员qRT-PCR检测,结果显示根瘤菌感染期间Glyma.05G029800、Glyma.09G154400和Glyma.17G097000这三个基因与对照相比表达模式差异较大。结果表明这三个基因可能在大豆共生体系建立中起着重要的作用,参与根瘤菌与大豆共生体系建立过程中的离子通道调节和免疫反应。本研究为大豆-根瘤菌共生机制研究奠定基础并提供有效候选基因。     

大豆四粒荚数QTL分析及位点交互群体验证

为定位年际间稳定、群体间通用的大豆四粒荚QTL,以2013-2016年表型数据为基础,利用RIL群体结合SLAF-seq高密度遗传图谱对大豆四粒荚数进行QTL分析,利用含目标区间的导入系个体对QTL进行表型验证。结果表明:RILs群体大豆四粒荚QTL分析共获得8个QTL,其中在Gm06染色体上检测到4个位置相近的QTLs,加性效应为正值,区间大小0.62Mb,在Gm16染色体上检测到4个位置相同的QTL,加性效应为负值,区间大小1.04Mb,这些QTL是不同年际间稳定存在的位点。共有5个导入系个体含有Gm06染色体目标区间,这些个体在不同年际间的四粒荚表型值均显著高于轮回亲本,共有7个导入系个体含有Gm16染色体目标区间,这些个体在不同年际间的四粒荚数表型值均显著低于轮回亲本,表明目标区间的导入对导入系四粒荚数表型具有相应的增效或减效作用,从而在全基因组导入系群体中验证了QTL的准确性与通用性。研究结果为大豆四粒荚数候选基因挖掘及分子辅助育种提供理论依据。     

大豆耐旱选择群体QTL定位

以红丰11为轮回亲本、Clark为供体亲本构建回交群体进行耐旱性鉴定,对获得选择群体进行全基因组SSR标记扫描,计算供体基因型导入频率,利用卡方测验检测偏分离SSR位点,并结合GGT软件对各连锁群分析, 对5个耐旱相关性状进行QTL定位。以卡方测验检测到23个SSR偏分离位点(超导入),分布于10条连锁群。方差分析表明,8个叶片持水能力QTL分布于A₁、B₁、C₂、E、L和N连锁群;9个根长QTL分布于C₂、F、G和I连锁群;11个根干重QTL分布于A₂、B₁、B₂、E、F、K、L、M和O连锁群;12个产量QTL分布于B₁、D₁a、E、F、G、I、L、M和O连锁群;7个生物量QTL分布于E、F、G、K、L和N连锁群。在E连锁群的Sat_136位点,对于叶片持水能力、根干重、产量和生物量具有一致性;在F连锁群的GMRUBP位点,对于根干重和生物量具有一致性,Satt586位点,对于根长、根干重和产量具有一致性;在K连锁群的Satt167位点,对于根干重和生物量具有一致性,SOYPRP1位点,对于根长和生物量具有一致性;在L连锁群的Satt398位点,对于根长和产量具有一致性,Satt694位点对于叶片持水能力和生物量具有一致性;在M连锁群的GMSL514位点,对于根干重和产量具有一致性;以上位点均与卡方测验检测到的“超导入”位点具有一致性。经过供体等位基因卡方测验和耐旱QTL定位,共检测到33个QTL,其中有17个同时被检测到。这些位点可能是控制大豆耐旱性的重要位点。     

大豆株高QTL发育动态分析

应用分子遗传连锁图谱和条件QTL定位方法对性状进行动态分析是发育遗传学新的研究方法。采用来自Charleston ×东农594的143个重组自交系（RILs），构建了一个20条连锁群的大豆分子遗传连锁图谱，以此为基础，采用复合区间作图法共定位了28个显著影响株高发育的非条件QTL，以条件分析方法和复合区间作图法相结合定位了21个影响株高发育的条件QTL。不同发育时期显著影响株高的QTL数目和遗传效应的变化，说明控制株高发育的数量基因位点是选择性表达的。因此，进行标记辅助选择时综合考虑不同发育时期表达的QTL，才能取得较好的效果。     

大豆蛋白质含量相关QTL间的上位效应和QE互作效应

利用Charleston×东农594重组自交系构建的SSR遗传图谱及混合线性模型方法对2002—2006连续5年的大豆蛋白质含量进行QTL定位,并作加性效应,加性×加性上位互作效应及环境互作效应分析。共检测到10个控制蛋白质含量的QTL,分别位于第B2、C2、D1a、E和N连锁群,其中1个表现为遗传正效应,9个表现为遗传负效应,另检测到15对影响蛋白质含量的加性×加性上位互作效应的QTL,解释该性状总变异的13.75%。环境互作检测中,发现9个QTL与环境存在互作,贡献率达到4.47%。     

沙打旺的栽培及饲用价值

沙打旺是豆科黄芪属多年生草本植物,喜温、耐旱、怕湿,抗寒力强,幼苗能耐-3℃～-4℃的寒冷,根部在-30℃时可安全越冬。沙打旺不耐潮湿和水淹,低湿积水会引起根系腐烂或叶片脱落,种子落粒性强。