大豆苗期耐淹性的遗传与QTL分析

洪涝灾害是大豆生产的主要逆境之一,培育耐涝品种是抗灾保收的重要措施。大豆耐涝性育种方案的设计必须以耐涝性遗传为前提。以苏88-M21(淹水不敏感)×新沂小黑豆(淹水敏感)衍生的175个重组自交系(NJRISX)为材料,在盆栽V2期土壤表层保持5~7 cm水层20 d的淹水条件下,研究大豆苗期耐淹性的遗传和QTL定位。通过对8个耐淹性有关性状的相关分析和主成份分析,确定以处理前后株高变化量、处理终叶龄和成熟期株高3个性状的平均耐淹指数为评价指标。NJRISX家系间耐淹性差异极显著,存在超亲分离。主基因+多基因分离分析表明该群体的耐淹性为2对连锁主基因+多基因遗传,主基因遗传率为62.83%,多基因的遗传率为8.90%。WinQTLCart2.5复合区间及多区间QTL定位分析均检测到2个QTL,位于连锁群L2上的satt229~satt527和satt527~satt286区间,对表型的解释率分别为11.76%~25.20%和10.10%~12.34%。大豆NJRISX群体苗期耐淹性遗传分离分析与QTL定位结果相对一致。     

黄淮海和南方地区大豆品种豆腐和 豆乳得率的变异特点与选优

以黄淮海和南方地区１７６份大豆品种为材料,利用改进的大批量小样品豆腐与豆乳得率实验室定量分 析技术,分析干豆腐、湿豆腐和干豆乳得率的变异特点。结果表明：（１）关内黄淮海和南方地区１００ｇ大豆干基可得 干豆腐、湿豆腐、干豆乳分别约４５．６０～７３．５３ｇ、３６８．７４～６２２．１４ｇ和５８．０５～８３．３３ｇ,最高值高于平均３１．１４％、 １７．３３％和１７．７１％,总体上变异是丰富的。黄淮海和南方地区品种得率低端接近,高得率品种南方多于黄淮海地 区;育成品种高得率材料在夏播类型中较多;１９９５年后育成品种高得率数与１９９５年前数十年的相仿。（２）遴选出 ２９份高得率品种,南方和黄淮海地区分别有１７和１２份可供生产应用或作为育种特异种质利用,其中南农菜豆５ 号、南农菜豆１号和湘春豆１６等３份“三高”种质均来自南方地区。     

中国栽培和野生大豆豆腐与豆乳得率的遗传变异

我国不同生态区大豆种质豆腐与豆乳得率的遗传变异是专用型品种选育的基础。以来自各生态区的564份地方品种、101份育成品种、193份野生大豆加上88份国外品种,合计946份大豆种质为材料,采用小样品定量分析技术,测定干豆腐与干豆乳得率,研究其遗传变异。结果表明,全国野生大豆和栽培大豆的干豆腐与干豆乳得率均存在很大变异,干豆腐得率变幅分别为25.32~69.59、25.52~85.89 g 100 g^-1,干豆乳得率变幅分别为40.75~82.86、39.05~91.86 g 100 g-1,栽培大豆两者的得率在野生豆基础上均有较大幅度改进;各生态区均存在与全国相同的变异情况,区内变异大于区间变异,但南方一些生态区栽培种豆腐(乳)得率变异程度相对较大,高得率材料相对较多,因本底（野生种）得率与地理纬度无关,推测与各地区栽培大豆利用方向的不同有关而形成了栽培种微弱的地理相关性;栽培材料中2.75%干豆腐得率超过75 g 100 g^-1,5.50%干豆乳得率超过85 g 100 g^-1,从中优选出来自Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ生态区的双高种质14份,可供各地区豆腐(乳)育种利用。     

大豆抗筛豆龟蝽Megacota cribraria (Fabricius)的QTL分析

筛豆龟蝽是我国南方大豆的主要害虫之一,本研究旨在定位筛豆龟蝽抗性QTL,分析其稳定性,为大豆抗筛豆龟蝽育种提供参考。以科丰1号×南农1138-2组合衍生的184个重组自交系群体NJRIKY（简称KY）和皖82-178×通山薄皮黄豆甲组合衍生的142个重组自交系群体NJRIWT（简称WT）为材料,2004—2006在田间自然虫源下鉴定了筛豆龟蝽抗性。不同年份内以黑霉程度为指标的方差分析结果表明家系间差异在每年都达极显著水平,遗传变异系数都相当大,遗传率中等偏高。利用Windows QTL Cartographer Version 2.5的复合区间作图法(CIM),KY群体的抗性QTL主要位于D1a和C2连锁群,WT群体的抗性QTL主要位于H和D1b连锁群。KY群体3年均检测出的qRMC-d1a-1位于D1a连锁群,贡献率为7.6%~31.4%;2005和2006两年均检测出的qRMC-c2-1位于C2连锁群,与环境有互作,效应相对较小;抗性等位基因来自南农1138-2;qRMC-d1a-1和qRMC-h-1在2005年和2006年存在显著的互作。WT群体连锁群H上的qRMC-h-1在3年中都被检测到,贡献率为16.3%~36.2%;D1b连锁群上的qRMC-d1b-2在2004和2005年被检测到,效应相对较小;抗性等位基因来自通山薄皮黄豆甲。虽然WT群体D1b和H连锁群上的这2个QTL在KY群体中也有一年被检测到,但2个群体抗性位点基本上是不同的。QTL在不同环境被重复检出,说明大豆对筛豆龟蝽的抗性由稳定的主效QTL所控制,其2侧邻近标记有希望用于标记辅助选择育种。     

1923—2005年中国大豆育成品种种质的地理来源及其遗传贡献

中国大豆育成品种的种质构成可通过追溯其祖先亲本的遗传贡献来估计。本研究搜集1923—2005年全国育成的1 300个大豆育成品种系谱资料, 追溯其祖先亲本, 计算每一育成品种祖先亲本的细胞核和细胞质遗传贡献值, 并分析其种质的地理来源及其年代演变特点。结果表明, 全国1 300个大豆育成品种来源于670个细胞核、344个细胞质终端祖先亲本, 其地理来源按国内I、II、III、IV、V、VI生态区和国外归类, 地理来源不详的另归一类, 相应的核(质)遗传贡献率分别为45.44 (49.77) %、23.23 (26.31) %、7.33 (9.62) %、4.40 (4.62) %、0.87 (1.08) %、0.55 (0.77) %、17.75 (7.00) %和0.45 (0.85) %; 各生态区育成品种的核(质)种质主要来自本区祖先亲本。近十年(1996—2005)全国育成的592个品种中, 国外、VI区和地理来源不详者祖先亲本核(质)贡献率分别增加了11.96 (8.85) %、0.89 (1.07) %和0.22 (0.62) %, I、II、III、IV和V区祖先亲本核(质)贡献率分别下降了7.83 (4.22) %、3.66 (6.13) %、0.66 (0.34) %、0.64 (0.41) %和0.27 (0.12) %; 归纳出了这期间育成品种的46个重要祖先亲本; 各生态区间种质交流虽有增加, 但所在区种质仍占绝大部分。整体上说, 十年来我国大豆育成品种种质的地理来源有所增宽, 但仍主要局限在本生态区,为了拓宽未来品种的遗传基础需进一步加强各生态区间的种质交流与利用。     

大豆重组自交系群体NJRISX豆腐和豆乳得率的QTL分析

以176个家系组成的苏88-M21×新沂小黑豆重组自交系群体NJRISX为材料, 通过MAPMAKER3.0构建了包含131个SSR标记、24个连锁群的遗传图谱, 覆盖大豆基因组2 044.6 cM, 标记平均间距15.6 cM; 经2005和2006两年试验, 所获数据按主基因加多基因混合遗传模型分析干豆腐、湿豆腐和干豆乳得率的遗传机制; 应用软件Win QTL Cartographer Version 2.5复合区间作图法(CIM)和多区间作图法(MIM)检测QTL。结果显示, 在A2连锁群的Satt424~Sat_162区间检测到控制干豆腐和干豆乳得率的主效QTL各1个, qODT-A2-1可以解释15.7%~ 28.2%的表型变异, qODS-A2-1可以解释30.0%~34.8%的表型变异。检测到湿豆腐得率2个主效QTL, qOWT-A2-1位于A2连锁群的Satt424~Sat_162区间, 可以解释20.7%~30.7%的表型变异, qOWT-L位于L连锁群的Satt481~Sat_397区间, 可以解释19.0%~27.4%的表型变异。分离分析结果表明, 干豆腐和干豆乳得率均属于1对主基因加多基因遗传, 湿豆腐得率属于2对非连锁主基因加多基因遗传模型。上述QTL定位结果与分离分析所获的主基因数、贡献率及其和多基因的相对贡献可以相互验证, 建议育种中要兼顾主基因和多基因的利用。     

中国栽培和野生大豆农艺及品质性状与SSR标记的关联分析Ⅱ.优异等位变异的发掘

在前文研究已检出与农艺品质性状显著关联的SSR位点的基础上,本文进一步对与性状关联位点的等位变异作解析,通过将携带某等位变异的所有材料表型均值与携带无效等位基因（null allele）材料表型均值做比较,估计等位变异的潜在表型效应增量（减量）,进一步利用该信息估计位点增效（减效）等位变异的平均效应,鉴别出一批农艺品质性状优异位点、等位变异及携带优异等位变异的载体材料。发现在栽培及野生种质中检出的优异等位变异有同、有异、有互补性。发现关联位点正、负效应等位变异均值间有差异,可根据育种目标性状选择要求,选取适合的位点及相应等位变异。同一标记位点可与多性状关联,其等位变异在不同性状间各有其表型效应的方向和大小;等位变异在相关性状效应上方向、大小的异同解释了性状间正、负相关的遗传原因。关联作图得到的信息可以弥补家系连锁法QTL定位信息的不足,并直接利用等位变异信息进行亲本选拔、组合选配及后代等位条带辅助选择以提高育种成效。     

大豆结荚习性、荚色和种皮色相关野生片段分析

结荚习性、荚色和种皮色是大豆的重要形态性状,与进化密切相关。利用由151个家系组成的野生大豆(Glycinne soja Sieb et Zucc.)染色体片段代换系(CSSL)群体(SojaCSSLP1),通过不同表型CSSL组间比对,分别检测到与结荚习性、荚色和种皮色相关的1个、3个和2个野生片段(基因)。其中,5个野生片段(基因)分别与前人在栽培豆中检测到的无限结荚Dt₁、荚色L₁、荚色L₂、绿种皮G和黑种皮i基因相对应,说明野生大豆与栽培大豆间、栽培大豆与栽培大豆间在这些片段上均存在等位变异分化,是与大豆进化相关的基因/片段。另一个与荚色相关的Satt273野生片段能使大豆表现黑荚,可能是本研究的新发现,但还需进一步验证。     

大豆重组自交系群体NJRSXG百粒重超亲分离的遗传解析

【目的】解析大豆重组自交系中百粒重的QTL及其等位变异效应,探究重组自交系中百粒重存在超亲分离的原因,为进一步培育不同类型百粒重大豆提供遗传依据。【方法】利用以先进2号和赶泰2-2为亲本衍生的重组自交系群体NJRSXG为材料,在2009-2011年共5种环境下测定百粒重表型数据,建立具有400个SSR标记的遗传图谱,选用QTLNetwork V2.1软件中混合模型区间作图方法（mixed model based composite interval mapping,MCIM）对表型数据和基因型数据进行大豆百粒重QTL定位研究。在定位结果基础上,分析每个重组自交系群体中每个家系百粒重QTL等位变异类型,建立百粒重QTL-allele矩阵。【结果】5种环境试验的平均结果,亲本先进2号和赶泰2-2的百粒重分别为16.92和14.14g,重组自交系百粒重变幅为12.09-25.01 g,存在超亲分离,多环境下遗传变异系数（genotypic coefficient of variation, GCV）为16.06%,遗传率为96.17%。利用MCIM方法联合5环境原始数据,总共检测到10个加性QTL和9对上位性QTL,10个加性QTL的表型变异解释率变幅为0.69%-14.93%,其中Sw-05-2、Sw-08-1、Sw-12-1和Sw-17-1的表型变异解释率较高,分别为6.91%、14.93%、7.80%和5.01%,Sw-13-3为以往未见报道并兼具加性和上位性效应的位点。上位性QTL的表型变异解释率较小,变幅为0.31%-3.44%,其中Sw-e4的表型变异解释率最高。联合多环境方差分析和QTL定位结果,解析大豆百粒重的遗传结构,发现加性QTL累积贡献了47.91%表型变异,上位性QTL累积贡献13.06%表型变异,未检测出的微效QTL累计解释了35.20%的表型变异。在定位的同时,获得了QTL等位变异的效应,分析重组自交系及其亲本中百粒重QTL等位变异的组成,建立了NJRSXG的百粒重QTL-allele矩阵;两亲本分别具有7对和3对加性增效等位变异,属互补型组合;矩阵中没有一个重组自交家系包含所有减效等位变异或增效等位变异,表明重组自交家系具有进一步改良的潜力;大粒型家系具有较多增效等位变异,小粒型家系具有较多减效等位变异;说明百粒重位点间的重组是产生超亲家系的重要原因。【结论】利用重组自交系群体能够产生超亲分离家系;联合多环境数据检测到10个加性QTL和9对上位性QTL;百粒重QTL位点间的重组是超亲分离的原因;重组自交家系间具有进一步重组的潜力。     

以农民为中心的参与式植物育种研究进展

常规育种体系无法满足欠发达边远地区和有机农业等异质环境下多目标的作物新品种需求。参与式植物育种（PPB）针对当地农民需求,突出农民主导和参与,可弥补常规育种体系的不足。PPB可提高新品种选育及推广利用效率、提升农民技能和素质、促进农业可持续发展。通过国际农业研究磋商小组等组织的参与式育种研究计划,已选育数以百计的作物新品种,并不断完善PPB的亲本选配、后代选择、良种生产与推广等技术体系。最后提出了促进我国PPB研究的建议。