不同大豆品种品质性状的动态积累

大豆是重要的经济作物,目前大豆的品质性状是大豆育种的主要目标,因此对大豆品质性状的研究对其育种和生产均有重要意义。实验利用高油品种东农47、高产品种黑农37、高蛋白品种东农42,通过生殖生长期的动态取样研究品质性状积累规律。研究表明,大豆的蛋白质含量在积累过程中高蛋白品种始终最高,高油品种基本处于最低水平,高产品种介于其间;大豆油分含量在积累过程中高油品种始终最高,高蛋白品种最低,高产品种仍介于其间。蛋白质含量占籽粒干物质的比重在籽粒形成初期就已确定,到籽粒成熟期比重变化很小。油分含量也具有同样特性。     

大豆荚数性状相关QTL的加性、上位性及QE互作效应分析

本研究利用Charleston×东农594得到的147个F2:14-F2:19重组自交系群体,对11个环境条件下大豆荚数性状相关QTL的加性、上位性及其与环境互作效应进行了分析.在6年11个不同遗传背景条件下的多环境联合分析中定位了11个QTL具有加性效应,其加性(A)贡献率和AE互作贡献率都是微效的.联合分析同时定位到20对QTL具有上位效应,并发现上位QTL的2种作用模式,一种是同一连锁群上2个QTL间的上位性互作,另一种是不同连锁群上2个QTL间的上位性互作.鉴定出9个具有加性效应的QTL能在多个环境条件下被检测到,17对具有上位性效应的QTL能在多个环境条件下被检测到,部分QTL的上位性效应解释的表型变异大于5％.这些在不同环境或不同遗传背景下检测到的QTL,可作为大豆荚数相关性状改良的候选标记,用于分子标记辅助选择或图位克隆.     

大豆二粒荚长、宽相关QTL间上位效应和QE互作效应分析

【目的】定位大豆二粒荚长、宽QTL,并分析QTL间的上位效应和与环境（QTL-by-environment, QE）的互作效应。【方法】利用Charleston×东农594重组自交系及其F2:14-F2:18代的重组自交系的147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构建的SSR遗传图谱,利用混合区间作图法,对2006-2010年连续5年一个地点的大豆二粒荚长、宽进行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。【结果】检测到8对有加性效应的二粒荚长QTL,加性效应的总贡献率27.2%,与环境互作总贡献率达到10.19%;6对有加性效应的二粒荚宽QTL,加性效应的总贡献率16.27%,与环境互作总贡献率达到12.18%。9对影响二粒荚长的加性×加性上位互作效应的QTL,可解释该性状总变异的9.02%;8对影响二粒荚宽的加性×加性上位互作效应的QTL,可解释该性状总变异的8.81%。【结论】上位效应和环境效应在二粒荚长、宽性状的遗传中起了重要作用,因此,在分子标记辅助育种中应该考虑对效应起主要作用的QTL和上位性QTL,又要考虑微效多基因的聚合。     

大豆苯丙氨酸代谢途径关键酶基因的挖掘定位及结构分析

利用大豆基因组物理图和遗传图的整合图谱,应用blast软件将基因序列与大豆基因组数据库进行比对,完成了9个大豆天冬氨酸代谢途径中关键酶基因的定位以及结构分析。结果表明:9个基因分别定位在大豆的13个连锁群D1a、B1、N、I、O、C1、C2、F、L、A2、J、D1b以及B2上,并获得了基因所在序列两侧标记。利用大豆的cDNA和gDNA序列信息,获得了9个基因的结构,外显子数目为5～12个,内含子数目为4～11个。     

大豆百粒重QTL的上位效应和基因型×环境互作效应

基于Charleston×东农594重组自交系群体,采用完备区间作图和混合线性模型对2006-2010年连续5年的百粒重QTL进行定位,并进行基因×环境互作及上位性分析。结果定位了16个与大豆百粒重性状相关的QTL,其中有5个QTL分别与环境发生互作,互作贡献率在0.11%～0.52%之间;定位了8对上位互作位点,贡献率在1.15%～2.59%之间。     

大豆GmDRR与互作基因GmDIP1的亚细胞定位及原核表达

本实验室通过疫霉菌诱导大豆绥农10号后,获得差异表达蛋白点,通过序列拼接比对和分析,获得一个新的大豆GmDRR基因,并通过酵母双杂筛选文库的方式获得其互作基因GmDIP1。为进一步明确两个基因关系,对两个基因分别进行亚细胞定位和原核表达以及重组蛋白的纯化。GmDRR蛋白为外分泌蛋白,定位于细胞膜与细胞质中,GmDIP1基因定位于线粒体膜上,二者都成功进行了原核表达,从而获得了有表达功能和生物学活性的蛋白。     

大豆根瘤菌HH103ΩNopAAΩNopD双突变体构建及结瘤能力鉴定

大豆—根瘤菌的共生模式为大豆提供了丰富的氮源。根瘤菌Ⅲ型效应因子是影响共生结瘤的关键信号分子之一,通过对HH103ΩNopAA与HH103ΩNopD的结瘤鉴定表明两个突变体对绥农14和ZYD00006的宿主亲和性不同,而后通过三亲杂交方法在HH103ΩNopAA基础上构建HH103ΩNopAAΩNopD的双突变体。利用绥农14与野生豆ZYD00006对突变体进行结瘤鉴定,HH103ΩNopAAΩNopD的根瘤数与根瘤重与HH103ΩNopAA无显著性差异。而后利用前期收集的100份大豆资源进行结瘤鉴定,分析NopAA与NopD的突变在不同遗传背景下的大豆品种的结瘤特性,绝大多数品种根瘤数明显减少,部分品种根瘤数在接种单突变体与双突变体存在显著差异。该研究为后续解析NopAA与NopD的共生信号传导以及根瘤菌与大豆品种亲和性提供新的思路。同时可以根据基因型的差异,筛选与不同根瘤菌均有较高亲和性的大豆品种,为进一步培育高结瘤、高固氮的大豆品种提供支撑。     

大豆结瘤相关性状的Meta分析及候选基因挖掘

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。结瘤数目与重量等是研究共生结瘤的主要性状,对共生结瘤相关性状进行基因定位具有重要的意义。鉴于根瘤相关性状的QTL定位结果比较分散,需要选择合适的公共图谱并整合前人结果,将其真正应用于实践中。故对大豆结瘤相关性状的47个QTL进行Meta分析,得到2个"通用QTL",并将得到的"通用QTL"进行大豆基因组注释,在置信区间内找到8个可能与调节大豆结瘤相关的基因。通过转录表达分析发现,有6个大豆基因受根瘤菌诱导表达,其中有4个基因表达变化幅度较大,并且在绥农14与野生豆ZYD00006中表达均有差异;另2个基因未检测到信号。进一步的蛋白结构域分析发现,这些基因分别含有糖基水解酶、酪氨酸蛋白激酶、亮氨酸重复序列型类受体蛋白激酶和钙钠交换蛋白等结构域,结合已有研究结果表明这些差异表达基因编码蛋白的结构域均与植物抗病、植物免疫反应有关,这为研究大豆与根瘤菌间的共生关系提供理论基础。     

1970—2020年间黄淮海夏大豆部分育成品种(系)结瘤能力鉴定

为了确定黄淮海地区大豆育成品种(系)的结瘤能力差异，本研究以1970—2020年黄淮海地区育成的143份大豆品种(系)为试验材料，在盆栽条件下接种根瘤菌菌株USDA110,以单株根瘤数、单株根瘤干重作为结瘤能力鉴定指标，筛选结瘤能力强和弱的大豆种质。同时比较黄淮海地区不同省市参试材料的结瘤差异，分析结瘤差异与产量、育成年份、蛋白含量、油分含量和蛋油总含量的相关性。结果表明：参试的不同大豆品种(系)间单株根瘤数最大值为35个，最小值为6个，均值为17个，单株根瘤干重最大值为124.89 mg,最小值为26.44 mg,均值为53.81 mg。筛选出结瘤能力前5%品种(系),包括安豆1311、灌云大四粒、沿大粒、太丰6号、商豆7号、黄豆ZDD08405和08Y观205,作为培育强结瘤能力品种的亲本。不同地域来源参试材料间结瘤能力也存在差异：江苏省材料单株根瘤干重和单株根瘤数最大，分别为64.30 mg和20个；山东省材料单株根瘤干重最小，为48.50 mg;山西省和安徽省材料单株根瘤数最小，均为15个。单株根瘤干重与籽粒蛋白含量成正相关。研究结果可为黄淮海地区大豆育种提供强固氮亲本材料。