大豆短叶柄性状的遗传分析和RAPD标记研究

高产一直是大豆育种的核心目标,如何协调大豆个体与群体间的关系,充分利用地力并提高光能利用率,是众多学者关心的问题.禾谷类作物的"绿色革命"启示大豆育种家考虑从群体、株型以及光能利用方面实现产量的突破[1,2].     

大豆野生与栽培资源苗期耐淹性的鉴定、生态区特征和优异种质发掘

大豆资源耐涝性鉴定，是开展大豆耐涝育种的基础。耐涝性可分为耐湿（渍）性和耐淹性。研究旨在通过对大豆资源的耐淹性评价筛选出耐性强的种质，为大豆耐涝性育种提供耐源。抽取不同来源地的栽培大豆和野生材料，以相对死苗率为鉴定指标，在苗期进行耐淹性盆栽鉴定试验。结果表明，野生和栽培大豆耐淹性均存在相当大的遗传变异；野生大豆中的极端耐淹材料略比栽培大豆的多，但在全国二者大部分材料的耐淹性差异不大；野生大豆的耐淹性在区域内和区域间均存在一定的变异，栽培种的耐淹性在区域内的变异比区域间的变异大，各个区域内均存在丰富的变异，变异系数均在30．0oA以上。耐淹性与地理纬度、种皮色、籽粒大小、生育期长短及脂肪含量等有低程度相关；筛选出N24835．0、N24850．0、N23444．0、N04974．1等11份耐淹性极强的野生和栽培优异种质。     

大豆重组自交系群体异黄酮含量QTL连锁定位与关联定位的比较研究

【目的】异黄酮是大豆等豆类植物中富含的一类次生代谢产物,对食品和保健产业有重要作用。大豆籽粒可分离出12种异黄酮组分,可归为三大类：大豆苷类异黄酮、染料木苷类异黄酮和黄豆苷类异黄酮。通过鉴定大豆籽粒异黄酮总含量及3个组分含量性状的加性及上位性QTL,进而全面解析其复杂的遗传构成。【方法】利用先进2号和赶泰2-2双亲衍生的大豆重组自交系群体NJRSXG,在5个环境下测定4个异黄酮含量性状：异黄酮总含量（total isoflavone content,SIFC）、大豆苷类异黄酮总含量（total daidzin group content,TDC）、染料木苷类异黄酮总含量（total genistin group content,TGC）和黄豆苷类异黄酮总含量（total glycitin group content,TGLC）。选用混合模型复合区间作图法（mixed-model-based composite interval mapping,MCIM）和限制性两阶段多位点全基因组关联分析方法（restricted two-stage multi-locus genome-wide association analysis,RTM-GWAS）进行异黄酮含量QTL检测。【结果】2个亲本在4个异黄酮含量性状上均存在较大差异,重组自交系群体异黄酮含量在高值、低值2个方向上均出现超亲分离,低值方向分离趋势强于高值方向。利用连锁定位MCIM方法共检测到4个异黄酮含量性状的19个加性QTL和16对上位性QTL,分布于15条染色体上。第14染色体重要标记区间GNE186b—Sat020内检测到3个新加性QTL：qSifc-14-1、qTdc-14-2和qTgc-14-1,且表型变异解释率最高。利用关联定位RTM-GWAS方法分别检测到4个异黄酮含量性状的51、66、42和36个关联标记位点,表型变异解释率为39.7%—52.5%,检测到的位点中覆盖了MCIM方法检测的19个加性QTL中的11个以及11个上位性QTL。候选基因分析分别在加性QTL区域和上位性QTL区域检测到93和100个候选基因,富集分析显示在第14染色体重要标记区间GNE186b—Satt020内,Glyma14g33227、Glyma14g33244和Glyma14g33715的功能与异黄酮代谢有关。【结论】连锁定位和关联定位2种方法结合能相对全面地检测异黄酮含量QTL。与连锁定位方法MCIM相比,关联定位方法RTM-GWAS检测的QTL更多,总遗传贡献率更高,但尚不能检测上位性QTL,2种方法定位结果可相互验证补充,大豆籽粒异黄酮含量由大量QTL/基因控制。     

大豆查尔酮还原酶基因GmCHR的克隆与植物表达载体构建

黄酮类化合物在植物中参与过滤紫外线、固氮和花色形成等过程,异黄酮对人体有抗氧化、预防乳腺癌等保健作用。查尔酮还原酶(chalcone reductase,CHR)是植物中参与黄酮类化合物代谢的重要酶。克隆大豆查尔酮还原酶基因并构建植物表达载体,有助于进一步研究其功能和异黄酮的代谢过程。采用RT-PCR方法,从栽培大豆(Gly-cine max)南农1138-2中,克隆得到了第14号染色体上的一个编码大豆查尔酮还原酶(chalcone reductase,CHR)的基因,命名为GmCHR。该基因含有948 bp长的编码区序列(Coding DNA Sequence,CDS),编码315个氨基酸。预测其蛋白质分子量为35.5 kDa,等电点为6.32。与其他豆科植物中的查尔酮还原酶相比,GmCHR蛋白序列与葛藤(Puerari-ae montana)CHR的相似性最高,达94%。组织表达分析表明,在自然生长条件下GmCHR在叶中的表达量最大;其次是种子;在花和茎中相同;在根中的表达量最小。利用Gateway方法获得植物过表达载体pMDC83-GmCHR,经检测表明过表达载体已成功转化农杆菌EHA105,为今后进一步了解GmCHR在大豆异黄酮代谢过程中的功能提供材料基础。     

栽培大豆起源与演化研究进展

 从大豆属物种的系统进化和栽培大豆起源研究的方法等方面评述了栽培大豆中国东北起源、黄河中下游起源、长江流域及南方起源、日本南部起源等多种假设的依据。在此基础上讨论了多样性中心与起源中心的关系、栽培物种起源与演化的研究方法,以及运用比较实验生物学研究作物进化时的技术性问题。作者倾向于支持栽培大豆南方起源假设。     

转基因大豆的应用潜力

大豆不仅是世界上重要的脂肪和植物蛋白来源,它还具有极高的保健价值：可以降血脂,抗氧化,延缓糖尿病、高血压的发展并减少并发症,显著减少女性绝经后综合征的发生,防止骨质疏松,减少前列腺癌、乳腺癌的发生等。这些突出的特点使大豆受到了人们更多的青睐,对大豆需求从以往常规的油脂和蛋白食品加工向多样化营养保健目标发展。常规育种开发相对较慢,并且许多性状无法通过此方法获得，已满足不了需求。自1996年在美国被批准商业化以来。转基因大豆生产发展迅猛。目前科学家对转基因大豆的研究已更为深入和广泛。利用转基因技术可以获得更多有价值的大豆品种类型，本文从多个角度讲述其潜力。     

利用高光谱技术估测大豆育种材料的叶面积指数

叶面积指数(LAI)是反映田间作物长势及产量潜力的重要参数,规模化育种要求及时、快速、无损地获取大量育种材料的田间生长信息。本研究利用52份大豆品种(系)的2年田间试验,在盛花期(R2)、盛荚期(R4)及鼓粒初期(R5)测定大豆冠层反射光谱,同步测定大豆LAI和地上部生物量(ABM)。结果表明,不同生育期LAI与冠层光谱在可见光波段(426~710 nm)均表现显著负相关(P0.05),在近红外波段(748~1331 nm)均表现为显著正相关(P0.05)。根据文献已报道的植被指数与LAI的线性相关性分析,NDVI和RVI类型的植被指数能够较好地指示大豆LAI,进而在全光谱250~2500 nm范围内涵盖上述两种类型的植被指数,经对建立的大豆LAI线性与非线性模型综合评价,遴选出不同生育期敏感植被指数的最优估测模型。其中,R2期RVI(825,586)所建模型(y=0.03x1.83)、R4期RVI(763,606)所建模型(y=0.38e0.14x)及R5期RVI(744,580)所建模型(y=0.06x1.79)的预测表现最好,决定系数(R2)分别为0.677、0.639和0.664,相对标准误(RRMSE)均小于20%;模型验证的决定系数(R2*)分别为0.643、0.612和0.634,均根方误差(RRMSE*)约20%。进而发现针对LAI和ABM的RVI共性核心波段组合为R2期的825 nm和586 nm、R4期的763 nm和606 nm以及R5期的744 nm和580 nm。本研究结果可望为大豆规模化育种中获取大量不设重复试验材料的田间长势信息提供快速无损预测的技术支持。     

"十五"大豆创新种质和1963-1995年间育成品种的SSR遗传结构及遗传多样性分析

对22份"十五"攻关培育的创新种质和22份大豆育成品种进行了24个SSR标记的分析比较,目的是在分子水平上阐明创新种质的遗传结构特点,为拓宽我国大豆育成品种遗传基础及亲本选择提供理论依据。本研究在24个SSR位点共检测出231个等位变异,其中15.8%(36个等位变异)为创新种质所特有,特别是在与大豆胞囊线虫紧密连锁的Satt309位点上验证了一个我国独有的等位变异。结合UPGMA和Model-based聚类结果,将创新种质和育成品种分为4组,第Ⅰ组由13份来自东北和山西的创新种质组成;第Ⅱ组由8份来自东北的育成品种组成;第Ⅲ组由8份来自黄淮海和南方的大豆种质组成,其中创新种质和育成品种各为4份;第Ⅳ组由4份育成品种组成,分别来自吉林、黑龙江、河南和山西。遗传多样性分析结果表明,利用国外种质和野生大豆创造的创新种质丰富了东北地区育成品种的遗传多样性。因此,应加强利用国外种质、我国栽培大豆地方品种和野生大豆等优异资源,在创造优异大豆新种质的同时,拓宽我国大豆的遗传基础。     

氮、磷和钾肥对菜用大豆籽粒产量和主要矿质元素积累的影响

以大豆专用型品种南农9610为材料,研究了温室大棚条件下,氮、磷和钾肥不同肥料水平对菜用大豆籽粒产量和主要矿质元素含量的影响.结果表明:适量增施氮、磷和钾肥均可明显提高大豆籽粒产量,但施肥过多则降低产量.氮肥和磷肥对菜用大豆籽粒中氮有明显促进作用,磷和钾肥对籽粒磷有促进作用,氮、磷、钾肥对籽粒钾含量均具有明显的促进作用,而钾肥对籽粒中氮含量、氮对籽粒中磷含量具有负作用.施氮使籽粒中Mg、Mn和Fe的含量和积累量先上升再下降;而籽粒中Ca则在低氮时大幅度下降,此后逐渐回升;施磷和钾使Mg、Mn、Fe和Ca含量先上升再下降.     

大豆叶突变体abl-CT的发掘与特性分析

从300 Gy60Co辐照处理的大豆品种南农CT-2后代筛选出1个叶异常突变体abl-CT.abl-CT在V3～V4期后新生叶片出现严重皱缩,叶缘卷曲,表现类似病毒感染症状.与正常植株相比,abl-CT出现叶片、栅栏组织、海绵组织变厚,叶脉突起度显著变小,其中abl-CT栅栏组织厚度增加明显,皱叶特性受1对隐性基因控制.通过连续自交,已获得该突变的近等基因系,为揭示大豆对病原特别是病毒的反应机制、提高大豆抗病性研究与育种利用奠定了材料基础.