抗草甘膦栽培大豆种质挖掘及抗性生理研究

利用田间试验结合生物化学分析研究了不同的栽培大豆品系对草甘膦的抗性,试验结果显示:在草甘膦有效剂量为0.31~0.92 kg·hm~(-2)时,不同栽培大豆品种对草甘膦抗性存在明显差异,在草甘膦剂量为0.92 kg·hm~(-2)时,石豆1号存活率为100%,表现了较高的抗性,8份材料的存活率为4%~48%,表现出一定的抗性;44份材料表现敏感,存活率为0。试验研究了抗性材料石豆1号、中抗材料Williams和敏感材料中黄35对草甘膦的生理生化反应的差异,结果表明:随着草甘膦处理剂量的增加和处理时间的延长,石豆1号莽草酸含量、叶绿素含量和超氧化物歧化酶(SOD)相对活性没有明显变化。而Williams和中黄35的莽草酸含量和SOD相对活性明显升高,叶绿素含量明显降低。结果表明草甘膦(浓度0.92 kg·hm~(-2))处理下,不同抗性栽培大豆叶片中莽草酸含量有明显差异,处理5~14 d时敏感材料叶片中莽草酸含量保持较高水平,因此栽培大豆叶片莽草酸含量可以作为判断其对草甘膦抗性高低的主要生理指标之一,而SOD的活性和叶绿素含量可以作为判断栽培大豆对草甘膦抗性的辅助生理指标。     

大豆巢式关联作图(NAM)群体构建及花色和种皮色遗传分析

巢式关联作图(Nested Association Mapping, NAM)群体在作物学遗传与育种研究中具有广泛的应用。本研究在前期大豆种质资源评价基础上,利用35份不同地区来源的代表性种质与中豆41 (公共母本)杂交,构建了一套大豆NAM群体。PCA和聚类分析发现,不同亲本组合的RIL群体基本聚在一起,显示出清晰的遗传结构。利用该NAM群体亲本间花色和种皮色具有显著差异的RIL群体进行全基因组关联分析,定位到1个主要位点qFC13-1与花色显著关联,该位点与W1位点重合;定位到12个位点与种皮色显著相关,其中9个位点为3种以上方法共定位,3个位点为2种方法共定位,包括4个已知位点和8个新位点。研究结果表明,构建的NAM群体适于进行大豆相关性状遗传分析,为大豆复杂性状的遗传解析和育种实践提供了良好的基础材料。     

基于近红外光谱的大豆茎秆化学组分含量检测模型构建与应用

【目的】大豆茎秆化学组分（纤维素、半纤维素、木质素和粗纤维等）与其茎秆抗倒伏能力密切相关,但由于目前大豆茎秆化学组分检测多采用传统的化学分析技术,测定过程操作复杂、耗时耗力、成本昂贵且易造成环境污染,不适合大规模育种应用,因此,通过构建一套低成本、快速、科学、无污染的大豆茎秆化学组分检测方法,为大豆种质资源茎秆组分分布规律及其与大豆生长习性和倒伏性关系的研究提供方法基础。【方法】通过建立一套基于近红外光谱检测技术的大豆茎秆化学组分检测模型,并利用该模型对大豆种质资源茎秆中的中性洗涤纤维（neutral detergent fiber,NDF）、酸性洗涤纤维（acid detergent fiber,ADF）和粗纤维（crude fiber,CF）等化学组分进行检测分析,通过方差分析、多重比较和小提琴图分析,明确大豆茎秆CF含量与其生长习性及抗倒伏性之间的内在关系。【结果】基于构建的大豆茎秆化学组分近红外光谱快速检测模型对茎秆NDF、ADF和CF组分检测数值的校正相关系数（R_C）均在0.90以上。利用16份模型外大豆茎秆样本对模型的有效性进行验证发现,常规化学检测与该模型检测结果之间无显著性差异（P > 0.05）。利用该模型对2017年和2018年种植的393份大豆茎秆CF含量及其生长习性之间的关系进行分析,结果表明,大豆茎秆CF含量符合正态分布规律,在CF含量50.00%以上的材料中,2年数据均表现出直立型（91.67%和86.14%）显著高于蔓生型（8.33%和13.86%）,表明大豆茎秆CF含量与其生长习性呈极显著正相关（P < 0.01）。【结论】构建的近红外光谱模型具有低成本、快速高效、无污染的特点。此外,茎秆中CF含量高的大豆品种植株具有更强的抗弯曲度,可作为大豆抗倒伏育种亲本筛选的重要指标。     

一种简便大豆原位转基因方法研究

以萌发大豆幼苗顶芽为外植体,经纵切及农杆菌侵染后种植到大田中,转化植株用除草剂进行表型鉴定,存活植株进行PCR验证,并分析目的基因EPSPS在T2代转基因植株中的遗传情况;总计获得草铵膦涂抹表型鉴定阳性T0植株75株,草甘膦喷雾鉴定阳性T1植株65个,PCR测序阳性T1植株6个,PCR测序检测转化效率为0.14%;获得T2代PCR阳性植株52个,初步证明目的基因EPSPS能在子代中遗传;该方法能有效解决基因型依赖及再生植株困难等问题,缩短转化周期,为根癌农杆菌阶段的大豆遗传转化体系的优化与改良提供了参考。     

高油酸低脂氧合酶(FAD-LOX)多基因编辑大豆优异种质创制

大豆是植物油和蛋白质的主要来源。不饱和脂肪酸的含量是影响植物油品质的主要因素，油酸是不饱和脂肪酸中含量最丰富的成分之一，具有较强的氧化稳定性和热稳定性。增加油酸的含量可以提高大豆油的耐储存性，也有利于人体健康。GmFAD2-1A和GmFAD2-1B是大豆编码脂肪酸去饱和酶，调控油酸向亚油酸转化的关键基因。脂氧合酶是大豆种子中的抗营养因子之一。它在酶促氧化的条件下产生豆腥味，限制了大豆产品的应用。为满足不同人群的需要和降低加工成本，有必要培育无脂氧合酶的突变品系。大豆中GmLOX基因(包括GmLOX1、GmLOX2、GmLOX3)编码脂氧合酶。脂氧酶也能催化亚油酸氧化生成脂质氢过氧化物，然后形成豆腥味。因此，降低亚油酸的含量有助于减少豆腥味的形成。同时编码脂氧酶也能延缓豆油的酸败。本研究利用CRISPR/Cas9对中吉602的GmFAD2-1A、GmFAD2-1B、GmLOX1、GmLOX2和GmLOX3基因进行编辑。通过农杆菌介导的大豆遗传转化，在T₂代分离到7个具有不同等位变异的优异新种质。与中吉602相比，突变体种子中脂氧合酶活性显著降低，油酸含量提高至81....     

大豆微核心种质资源抗旱性评价

抗旱性是大豆在干旱胁迫下高产稳产的重要生态性状，筛选耐旱种质资源提高新品种的抗旱能力，是保障大豆高产稳产的重要途径之一。以大豆微核心种质为研究对象，采用大豆成株期抗旱性鉴定方法，利用海南冬季干旱少雨的气候特点，系统调查了干旱对163份不同大豆资源的株高、主茎节数、单株荚数和单株粒数等4个农艺性状的影响。再利用加权隶属函数分析和聚类分析的方法，对163份微核心种质的抗旱性进行综合评价。结果表明，供试的163份大豆微核心种质可划分为5个抗旱等级，并鉴定出高抗旱（1级）种质4份（ZDD02159、ZDD10430、ZDD13560和ZDD16874）、抗旱（2级）种质14份、中抗旱（3级）种质52份、敏感（4级）种质74份以及高敏感（5级）种质19份。这些研究结果和抗旱种质的挖掘，为利用资源拓宽遗传基础，培育抗旱大豆新品种和抗旱基因发掘与功能研究提供了参考。