开花后不同光周期条件下大豆农艺性状和品质性状的QTL分析

以开花期相近的181个大豆重组自交系(RIL)为材料,研究开花后不同光照长度对大豆主要农艺性状的影响,并在利用SSR标记构建大豆遗传图谱的基础上,分别在长日(16 h)和短日(12 h)条件下检测与主要农艺性状及其光周期敏感度(PS)相关的QTL。结果表明,开花后光照处理对大豆农艺性状和品质性状有较大影响,不同性状的光周期敏感度差异明显,株高＞主茎节数＞蛋白质含量、脂肪含量＞百粒重＞单株荚数＞蛋白质和脂肪总量。利用复合区间作图法检测到12个与株高、主茎节数、单株荚数、百粒重、蛋白质和脂肪总量等性状及各性状对开花后光周期处理的敏感度相关的QTL,分别定位于A1、A2、B1、B2、C1、D1a、F、L等8个连锁群上。其中,在短日条件下检测到4个QTL,可解释的遗传变异范围在11.37%~26.63%之间;在长日条件下检测到3个QTL,可解释的遗传变异范围在11.84%~27.85%之间;检测到5个与不同性状光周期敏感度有关的QTL,可解释相对应性状表型变异的范围在6.15%~21.44%之间。针对同一性状,未检测到在长日和短日条件下均起作用的主效QTL, 说明开花后光周期对大豆产量和品质性状相关基因的表达有较大影响。     

对大豆耐萎蔫材料PO471938根系和地上部的性状鉴定、QTL定位

PI471938是从美国引进的大豆耐萎蔫抗旱种质资源。为更好了解和利用该材料,分别在灌水和干旱胁迫条件下比较PI471938与普通大豆品种Dare、丰收黄根系及地上部性状的差异,并配制杂交组合,构建分离群体,利用主基因-多基因混合遗传模型分析杂交后代根系性状的遗传规律。结果表明,在正常灌水和干旱处理条件下,PI471938的根干重、根体积、主根长均显著高于Dare和丰收黄(P<0.01),说明根系发达是PI471938耐萎蔫的重要原因。供试亲本和各世代材料的株高、地上部干重均与根干重及根体积显著正相关,可作为对根系性状进行间接选择的指标。在Dare×PI471938杂交组合的F₂代,不论在灌水还是干旱条件下,根干重均以微效多基因控制为主,主基因遗传率较低;根体积在灌水条件下表现多基因遗传,而在干旱条件下则由2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制,主基因遗传率为54.63%。在干旱条件下,丰收黄 × PI471938组合的根干重、根体积均以多基因控制为主。以在干旱条件下种植的Dare×PI471938组合的F₂代群体为材料,采用SSR标记对大豆根系及地上部性状进行QTL定位,检测到位于3个不同连锁群的5个主效QTL,表型贡献率在16.07%~38.44%之间。     

不同光周期条件下大豆生育期主基因的效应

以大豆生育期近等基因系为材料, 比较12 h短日照(SD)及16 h长日照(LD)条件下E1/e1、E2/e2、E3/e3、E4/e4、E5/e5、E7/e7等6对生育期相关主基因的效应。结果表明, 在大多数生育期基因型中, 显性位点延迟大豆的开花期和成熟期, 隐性位点提早开花期和成熟期。同一基因在不同遗传背景下的效应值不同, 显性位点可增强其他基因的效应, 说明各基因间存在互作。生育期基因的效应受光周期影响很大, 长日照可增强大豆生育期相关基因的效应, 短日照则相反。此外, 光周期对基因效应的影响因发育阶段不同而变化, 其中, E1基因在大豆营养生长阶段、E4基因在生殖生长阶段受光周期影响较大, 而E3基因在营养生长和生殖发育阶段均受光周期的严格调控。不同光照条件下生育期基因效应的分析结果, 可为不同生态区大豆品种生育期性状的定量设计提供依据。     

拮抗大豆疫霉菌植物内生细菌的筛选与鉴定

大豆疫霉根腐病是世界范围内危害严重的毁灭性大豆病害,筛选内生菌进行生物防治是未来该病害防治的重要发展方向。以大豆根系为材料筛选得到67株内生细菌,采用平板对峙生长实验,发现其中18株对大豆疫霉菌的菌丝生长具有抑制作用,其中以A2、A4、A7和B8效果最佳,抑制率分别达到72.8%、55.5%、76.0%和87.1%。利用无菌发酵滤液与大豆疫霉孢子共培养发现,A2和A4对孢子萌发具有明显抑制效果,抑制率达75.4%和85.8%。盆栽实验表明,A2和A4无菌发酵滤液能使经大豆疫霉孢子侵染后的大豆种子萌发率由63.1%分别提高到80.0%和80.3%,健康幼苗率由31.4%提高到45.7%和50.9%。根据16S rDNA序列系统发育分析,初步确定A2为假单胞菌(Pseudomonas sp.),A4、A7和B8皆为芽孢杆菌(Bacillus sp.)。     

中国不同地区科技示范县大豆单产及产量相关性状的比较

分别于2010和2011年对全国18和20个省(区)的130和141个大豆科技示范县进行抽样调查,收集当地大豆生产田的单产及其相关性状数据。在此基础上,按大豆栽培区划进行分区统计,并采用多元逐步回归方法判断不同地区影响产量的关键因素。结果表明,各地区大豆的播种期因耕作制度不同和气象条件多样而存在很大差异,变化幅度大小依次为南方>西北>东北>黄淮海;东北地区大豆种植密度最高,西北、黄淮海居中,南方最低。平均单产高低依次为西北>东北>黄淮海>南方。在农艺和产量性状中,株高以东北大豆为最高,其后依次为西北、黄淮海和南方;单株荚数与单株粒数2个性状的地域差异趋势一致,2010年均依次为南方>西北>黄淮海>东北,2011年均依次为西北>南方>黄淮海>东北;黄淮海地区大豆的百粒重最高,西北次之,东北及南方则相对偏低。多元逐步回归结果表明,在东北和南方地区,影响大豆产量的首要因素为单株粒数,而在西北及黄淮海地区则为单位面积株数。文中讨论了不同主产区提高大豆单产的主攻方向。     

免耕覆秸精量播种对大豆生长发育和产量构成因素的影响

采用随机区组设计,研究麦茬免耕覆秸精量播种、常规机械播种、人工小耧播种3种处理对种床土壤环境及大豆生长发育、产量构成因素的影响.结果表明,同常规机械播种、人工小耧播种相比,麦茬免耕覆秸精量播种能够优化种床土壤环境,促进幼苗的生长发育,改善产量构成因素,较常规机械播种、人工小耧播种分别增产96.1、180.3kg·hm-2.该技术在黄淮海地区具有广阔的应用前景.     

中国大豆主产区不同年代大面积种植品种的遗传多样性分析

利用与大豆产量、品质、抗逆性、适应性等重要性状相关的125对SSR标记对中国大豆主产区东北和黄淮海地区自20世纪40年代以来大面积种植的89个大豆品种进行遗传多样性分析。结果表明,自北向南大面积种植品种SSR标记的多态性呈逐渐升高的趋势,黑龙江北部、黑龙江中南部、吉林辽宁地区和黄淮海地区大面积种植品种标记的多态性信息含量(PIC)依次为0.414、0.469、0.522和0.562。除黑龙江北部以外,其余3个地区20世纪80年代以来大面积种植品种的多态性信息含量均比80年代以前种植的品种高。根据Nei和Li提出的遗传相似系数对供试品种进行聚类分析,发现除黄淮海北部地区的冀豆12外,东北和黄淮海地区大面积种植品种各自聚成一类,而在东北地区品种中,吉林辽宁和黑龙江地区的品种归属不同亚类,表明同一区域内大面积种植品种的同质化现象相当明显。     

播期和种植密度对大豆产量及构成因子的影响

以天津市2007年审定的大豆品种中黄39为试验材料,进行了不同播期与密度的试验及产量构成因子的影响试验.结果表明,主区处理间(不同播种时间)中黄39的大豆产量的差异达到极显著水平(F=13.75**);而副区处理间(不同保苗密度)大豆产量未达到显著差异,但播期与密度间的互作对中黄39的大豆产量影响达到极显著水平(F=4.34**).     

航天搭载和离子束注入对大豆诱变效应的初步研究

以北方春大豆主栽品种绥农14的干种子为材料,分别进行航天搭载和低能离子束注入处理。其中,航天搭载在实践八号返回式卫星上完成,离子束注入采用能量为30keV的氮离子,设置4×1016、8×1016、12×1016和16×1016N+/cm2等4个注量水平,在相同种植条件下对航天搭载和低能离子束注入处理M1代的生物学效应和M2代的变异频率进行研究,以比较两种诱变育种手段诱变效应的异同。结果表明,航天搭载处理M1代的出苗率、株高、单株荚数、单株粒数等与注量分别为4×1016和8×1016N+/cm2的离子束注入处理无显著差异。航天搭载处理M2代的总变异频率为4.41%,离子束注入处理M2代总变异频率的平均值为5.02%,两种处理间差异不显著;两种处理M2代中均有早熟、不育、多小叶、矮化、畸形茎、圆形叶片等变异类型,这些相同变异类型的总频率占航天搭载总变异频率的比例为97.3%,占离子束辐照处理总变异频率的比例为89.0%。鉴于两种处理的诱变频率和突变类型相近,但航天搭载的成本高,建议在大豆诱变育种中,可考虑选用离子束注入。     

麦秸处理和播种方式对夏大豆农艺性状及土壤物理性状的影响

【目的】在黄淮海麦豆两熟制条件下,比较不同麦秸处理和播种方式对大豆生长发育、产量及土壤物理性状的影响,探讨麦茬夏大豆免耕播种的技术关键,评估免耕覆秸精量播种技术的利用价值,以期改进黄淮海地区夏大豆生产技术。【方法】定位试验于2012-2014年在江苏徐州进行,采用裂区设计,以播种方式为主因素,秸秆还田量为副因素。播种方式有免耕覆秸精量播种、常规免耕机械条播和浅旋人工撒播3种,秸秆还田量设全量和半量2个水平,共6个处理,比较不同麦秸处理和播种方式对大豆播种和出苗质量、生育进程、产量、土壤物理性状及麦秸腐解率的影响。【结果】免耕覆秸精量播种较常规免耕机械条播出苗早1 d,较浅旋人工撒播早1-3 d,同时田间出苗率最高;免耕覆秸精量播种初花期早0.1-2.3 d,差异显著（P＜0.05）。相比之下,秸秆还田量则对出苗速度和生育进程的影响不显著。免耕覆秸精量播种处理较常规免耕机械条播增产4.12%-12.40%,较浅旋人工撒播增产1.96%-5.50%;秸秆半量还田处理的产量高于全量还田处理,但差异不显著。免耕覆秸精量播种和常规免耕机械条播与浅旋人工撒播相比,播种至出苗期土壤温度较低,土壤湿度较高,差异显著（P＜0.05）。秸秆全量还田处理土壤温度低于半量还田处理,而全量还田处理土壤湿度仅在干旱年份高于半量还田处理。浅旋人工撒播麦秸腐解率较免耕覆秸精量播种和常规免耕机械条播高,但免耕覆秸精量播种处理的麦秸不会影响下茬小麦的播种和生长。【结论】秸秆覆盖可保蓄土壤水分,降低土壤温度,防止土壤板结,提高大豆出苗率,为下茬小麦提供优良的有机肥料,是麦豆两熟制条件下良好的秸秆还田方式。免耕覆秸精量播种技术同步解决麦秸还田、大豆保苗和土壤培肥难题,适合在黄淮海及同类地区推广应用。