大豆育成品种农艺性状QTL与SSR标记的关联分析

利用85个SSR标记,对大豆育成品种群体(190份代表性材料)的基因组进行扫描,在检测群体结构基础上搜索连锁不平衡位点,并采用TASSEL软件的GLM方法对11个大豆农艺性状QTL进行关联分析。结果表明：(1) 在公共图谱上共线性或非共线性的SSR位点组合均广泛存在连锁不平衡(LD),但不平衡程度D′>0.5的组合数只占总位点组合的1.71%,共线位点D′值随遗传距离衰减较快;(2) SSR数据遗传结构分析表明,育成品种群体由7个亚群体组成,矫正后全群体共有45个位点累计136个位点(次)与11个大豆农艺性状QTL关联,其中22个位点(次)与家系连锁定位的QTL区间相重,有43个位点(次) 2年重复出现;(3) 一些标记同时与2个或多个性状关联,可能是性状相关或一因多效的遗传基础;(4) 育成品种群体关联位点与地方品种群体和野生群体只有少数相同,群体间育种性状的遗传结构有相当大差异;(5) 发掘出农艺性状优异等位变异及其载体品种,包括增效最大的产量等位变异Satt347-300 (+932 kg hm^-2,中豆26),生物量等位变异Satt365-294(+3 123 kg hm^-2,黄毛豆),蛋白质含量等位变异Be475343-198 (+0.41%,淮豆4号),脂肪含量等位变异Satt150-273 (+2.32%,科丰15)等。在此基础上作了设计育种的探讨。     

中国野生大豆群体特征和地理分化的遗传分析

【目的】从分子标记等位变异水平上探讨中国野生大豆群体的遗传特征、连锁不平衡特点和地理生态分化的遗传机制,并以重要生态性状全生育期为代表解析性状地理分化的遗传基础。【方法】从全国24个省区不同地理生态型的野生大豆材料中抽选174份组成代表性样本,选用204个SSR标记,利用TASSEL及STRUCTURE 2.2软件进行群体连锁不平衡（linkage disequilibrium,LD）和群体遗传结构分析。在此基础上对群体的地理分化、亚群体特异性及全生育期位点等位变异的地理分化进行遗传分析。【结果】中国野生大豆群体蕴含丰富的遗传变异,20条连锁群中,I和C2连锁群有相对较多的位点平均等位变异和遗传分化。不论是共线性组合,还是非共线性组合,都有一定程度的LD存在,说明历史上发生过连锁群间的大量重组;野生群体D ′平均值为0.34,高值多,比栽培大豆高,说明野生群体发生过更多的重组,保留下较高的LD。采用H-W平衡模型将野生群体聚成4类,模型聚类亚群划分与地理生态分类相关、有交叉,推测各地理亚群体发生过材料的迁移。各地理亚群经长期自然选择,各位点等位基因的频率发生变化,还有新生的与绝灭的,因此,各地理亚群间产生明显的等位基因分化。与地理生态性状全生育期关联的有15个位点160个等位变异,其中,亚群特有等位变异共58个,来自14个位点,同一位点可以在多个亚群体产生不同的特有等位变异,其效应从南至北逐渐下降,这说明生态区间不仅有强烈的遗传分化,而且是有规律的遗传分化。【结论】中国野生大豆群体遗传多样性高,共线、非共线位点间连锁不平衡程度高,4个生态亚群体间位点高度遗传分化,产生大量地区特有等位变异,全生育期还表现由南向北降效的规律性遗传分化。     

中国野生大豆群体农艺加工性状与SSR关联分析和特异材料的遗传构成

选用204对SSR标记对全国野生大豆群体(174份代表性样本)的基因组扫描,采用TASSEL软件的GLM (general linear model)方法对百粒重、开花期、成熟期、干豆腐得率、干豆乳得率和耐淹性性状值关联分析,解析与性状关联位点的优异等位变异,鉴别出一批与农艺、加工性状关联的优异等位变异及携带优异等位变异的载体材料;进一步分析极值表型材料的遗传构成。结果表明: (1)累计51个位点(次)与性状关联,有些标记同时与2个或多个性状相关联,可能是性状相关的遗传基础;关联位点中累计16位点(次)与连锁分析定位的QTL一致;(2)与地方品种群体和育成品种群体的关联位点比较,发现野生群体关联位点只有少数与之相同,群体间育种性状的遗传结构有明显差异。(3)与多性状关联的位点其等位变异对不同性状的效应方向可相同可不同,如GMES5532a-A332对百粒重和耐淹性的相对死苗率都是增效效应,而GMES5532a-A344对百粒重是减效效应,对相对死苗率是增效效应;(4)极值表型材料间的遗传构成有很大差异。表型值大的材料携带较多增效效应大的位点等位变异,例如N23349的百粒重是9.08 g,含有4个增效效应较大的位点等位变异;表型值小的材料携带较多减效效应大的位点等位变异,如N23387的百粒重是0.75 g,含有4个减效效应较大的位点等位变异。关联作图得到的信息可以弥补连锁定位信息的不足,尤其是全基因组位点上复等位变异的信息为育种提供了亲本选配和后代等位条带辅助选择的依据。     

大豆地方品种叶片叶柄茸毛性状的形态变异及其与豆卷叶螟抗性的相关分析

大豆茎、叶、荚普遍着生茸毛,表现有末端形态、密度、长度和角度(着生状态)的差异.本文利用地方品种群体研究了大豆叶片和叶柄茸毛性状的变异、区域差异、相互关系及其与大豆对豆卷叶螟抗性的关系.大豆叶片茸毛密度、长度、角度和叶柄茸毛角度在全国393份代表性大豆地方品种间存在大幅度变异,变幅分别为4.8～105.9根·10 mm-2(无茸毛品种除外),0.22～0.94 mm,0°～88°和5°～90°.叶片茸毛密度、长度和角度大的品种较少,而叶柄茸毛角度小的品种较少.393份大豆地方品种中尖型茸毛末端品种127份.叶片茸毛长度、角度、末端形态及叶柄茸毛角度与地理生态区有关,生态区Ⅰ的叶片茸毛较长,生态区Ⅰ和Ⅱ的叶片茸毛角度较大,生态区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的钝型茸毛末端比率较高,生态区Ⅰ、Ⅱ和Ⅴ的叶柄茸毛角度较大,而叶片茸毛密度与生态区无关.叶柄、叶片茸毛角度及叶片茸毛长度间相互呈极显著正相关,叶片茸毛密度与长度间呈极显著负相关.叶片茸毛密度和长度在茸毛末端形态间也有显著差异,尖型茸毛末端的品种茸毛密度较大,长度较短.豆卷叶螟引起的虫包数和卷叶率与叶片、叶柄茸毛角度及叶片茸毛长度极显著正相关,而与叶片茸毛密度显著负相关,与茸毛末端形态无关.叶片茸毛角度与抗虫性指标相关性最强,角度越小越抗虫,是大豆抗豆卷叶螟的重要因子.     

大豆突变体NJS-1H核雄性不育性的细胞学与遗传学分析

利用化学诱变剂叠氮化钠(NaN3)处理大豆品种南农86-4,获得雄性不育突变体NJS-1H。细胞学观察发现,该突变体不育株NJS-1H(s)的小孢子在减数分裂前期I染色体联会异常,出现单价体;减数分裂过程中出现染色体落后、不对称或不同步分裂等现象;在四分体阶段,出现各种畸形多分体及大量微核;所形成单核小孢子细胞核消失,细胞质变稀薄,最后成熟花粉粒无内容物,完全不育。从减数分裂到花粉粒发育成熟都有败育发生,但大量败育主要发生在减数分裂阶段。人工平行杂交试验表明其雌性育性不正常。对突变体后代育性分离株系及株系群的遗传分析,发现NJS-1H的雄性不育性受1对隐性核基因控制。     

亚洲地区中、外大豆品种幼苗期耐淹性与SSR标记的关联分析

利用自然群体进行关联分析是检测目标性状QTL、揭示其遗传基础的有效方法。对国内黄淮和南方地区和东亚、东南亚、南亚291份大豆品种幼苗期耐淹性和64个SSR标记的关联分析结果表明,整个群体由国内和国外2个不同的亚群体组成,2个亚群均存在连锁不平衡。在群体1(国内)中分别检测到相对死苗率、相对失绿率、相对萎蔫率的关联位点3、7和12个,群体2(国外)中相应位点6、3和5个;多个位点兼与2个或者3个耐淹性状关联;部分关联位点与连锁定位结果一致。在2个群体中分别筛选出3个耐淹性状减效最大(最耐淹)的优异等位变异24个和22个。相对死苗率优异等位变异在黄淮、南方地区5个主要系谱中分布不同,育种轮次间有波动。结合基因型和耐性表现,从国内材料中优选出合豆2号、黔豆3号、诱变31、南农493-1,从国外材料中优选出PI208432、PI377576、PI481690等耐淹载体材料,为耐淹育种奠定材料和标记辅助选择育种的基础。     

江淮大豆育种种质对细菌性斑点病S1菌株的抗性鉴定

大豆细菌性斑点病是江淮地区大豆生产中常见病害,但大豆种质资源抗性水平及抗源鉴定工作较少。本研究采用对大豆叶片正反面高压喷雾的接种方法鉴定了江淮地区309份育成品种(系)及亲本材料对大豆细菌性斑点病生理小种S1的抗感反应。结果表明:供试材料抗性差异明显,分别鉴定出高抗和中抗材料61和68份,占总数的19.74%和22.1%,表现为感病和高感的材料共有180份,占总数的58.25%。适合淮北和淮南地区种植的140和169份品种(系)中,抗病材料(高抗+中抗)分别有68和61份,感病材料(感病+高感)分别有72和108份,江淮淮北地区抗病品种(系)的比例高于淮南地区。供试材料抗性反应等级与成熟期等性状存在相关性。同时还发掘出徐豆18、南农99-6等高抗品种,及具有高蛋白、高油特性的优质抗性种质材料。     

大豆异黄酮组分HPLC快速分析技术及其在豆腐加工中的应用

大豆异黄酮育种与大豆制品加工研究需要进行大批量样品12种异黄酮组分的快速定量分析。在前人研究基础上利用Agilent 1100高效液相色谱(HPLC)系统,以大豆品种南农95C-13为材料,研究大豆苷元,大豆苷,乙酰基大豆苷,丙二酰基大豆苷,染料木苷元,染料木苷,乙酰基染料木苷,丙二酰基染料木苷,黄豆苷元,黄豆苷,乙酰基黄豆苷,丙二酰基黄豆苷等12种标准品外标法快速定量技术。从样品制备与色谱条件对分析12种异黄酮组分的准确度和分离度入手,确定分析流程,以(科丰1号×南农1138-2)的184个重组自交系(NJRIKY)为材料,研究豆腐加工中总量和各组分的变化特点。(1)样品以80%甲醇水溶液50℃超声1 h提取;色谱条件为,检测波长254 nm, 柱温36℃,流速2.0 mL min^–1, 进样量 10 μL, 流动相0.1%(V/V)乙酸水溶液(A)和100%甲醇(B),0~2 min,27% B (V/V)→2~3 min,27%~38% B→3~10 min, 38% B→10~12 min,38%~39% B→12~14 min, 39% B→14~15 min, 39~27% B梯度洗脱;在15 min内将12个组分良好分离,各组分峰面积与其相应浓度均呈良好线性关系(R²为0.9976~0.9999);加标回收率均大于99%,变异系数低于2%。(2)NJRIKY群体籽粒、豆乳、豆腐异黄酮总量和组分的大量分析验证了HPLC快速技术的效果。籽粒异黄酮总含量(3 695.00 μg g^–1)在豆乳加工中平均85.15%转入豆乳 (3 146.12 μg g^–1),14.85% (548.88 μg g^–1)进入豆渣。传统豆腐加工通过硫酸钙絮凝,只有17.32% (639.89 μg g^–1)转入豆腐,67.83% (2 506.23 μg g^–1)留在黄浆水中。豆乳中12种组分含量比籽粒稍低,均以丙酰基染料木苷含量最高;而豆腐中乙酰基染料木苷和乙酰基黄豆苷缺失,以染料木苷元与大豆苷元含量较高。大豆科丰1号与南农1138-2杂交重组后家系间的异黄酮遗传变异增大,增加了对其遗传改良的潜力。     

大豆质核互作雄性不育系NJCMS3A双亲雄性育性基因的SSR标记

利用大豆质核互作雄性不育系NJMCS3A的质、核供体亲本N21566和N21249构建F₂和BC₁F₁育性分离群体进行雄性育性的遗传分析与基因定位。结果表明, F₁正反交可育,F₂和BC₁F₁的可育株与不育株分离比例经χ²测验分别符合3∶1和1∶1,表明NJCMS3A供体亲本雄性育性由一对基因控制,可育等位基因为显性。该基因可能是NJCMS3A的一个恢复基因。选用793对SSR引物对F₂和BC₁F₁群体分别进行育性基因定位,发现该育性基因位于O连锁群上,在Satt331和Satt477标记之间,与Satt331、CSSR133和Satt477标记距离的次序一致,分别为8.1~10.4 cM、11.4~16.4 cM、13.3~19.2 cM。     

大豆不同产量水平生物量积累与分配的动态分析

利用亲本间生物量、产量有较大差异的重组自交家系群体(NJRIKY),在相对控制遗传背景的条件下研究地下和地上部生物量与产量相关的动态,比较高中低产家系生物量累积和分配的动态特征,为大豆高产栽培管理和育种提供生物量动态调控与选择的依据。结果表明: (1) 地下部和地上部生物量与产量显著相关,随生长进程,相关系数逐渐增加,至鼓粒期(R5~R6期)相关系数达到最大,r分别约0.76和0.79;(2) 大田条件2 500~2 800 kg hm^-2以上的高产家系,地下部和地上部生物量显著高于中、低产家系,最大累积值均出现在鼓粒期,地下部和地上部生物量最大值分别为660~700 kg hm^-2和7 200~7 800 kg hm^-2。(3) 两年高产组所包含的家系不尽相同,产量下降的家系相应生物量也下降,这归因于环境所致的生物量累积不足;(4) 高产家系各器官生物量分配动态特征为茎秆、叶柄占同时期全生物量的比例显著高于中、低产家系,R5时分别为30.8%和10.6%,而叶、根比例显著低于中、低产家系,R5时分别为34.1%和9.7%。未来大豆产量的突破有赖于品种生物量与收获指数的综合改良和生长调控技术的继续改进。