大豆根部水压胁迫耐逆指数遗传体系解析

大豆是重要的植物蛋白质和植物油脂来源,干旱是影响大豆产量的重要环境因子之一。为解析大豆耐旱性的遗传基础,本研究在PEG水压胁迫条件下,对由409个家系组成的巢式关联作图群体(具有1个共同亲本的2个重组自交系群体组成)进行叶片脯氨酸含量测定,通过限制性二阶段多位点全基因组关联分析(restrictivetwo-stagemultilocus genome-wide association study,RTM-GWAS),解析了大豆根部水压胁迫耐逆指数(root hydraulic stress tolerance index,RHSTI)的遗传体系。结果表明,在春季和夏季环境下,3个亲本蒙8260(共同亲本)、通山薄皮黄豆甲和正阳白毛平顶在RHSTI上均存在显著差异,其衍生群体RHSTI表型变异丰富,变幅分别为0.11~2.94和0.03~1.93,遗传力分别为97.7%和97.9%;2个环境联合分析发现,家系遗传力和家系与环境互作遗传力分别为37.9%和60.1%,说明群体RHSTI的变异受遗传和环境共同控制。通过RTM-GWAS方法,共检测到45个与RHSTI相关的QTL,分布在大豆18条染色体上,可以解释37.58%的表型变异,其中7个QTL的表型贡献率超过1%,为大贡献位点;这些QTL中,有34个位点与环境存在显著互作,可以解释12.50%的表型变异。结合PEG胁迫下大豆转录组数据,在定位区间500kb范围内共筛选到38个差异表达基因,可归为ABA响应因子、逆境响应因子、转录因子、发育因子、蛋白代谢因子、未知功能和其他等7类,其中逆境响应因子、转录因子和发育因子是最大的3类;其中位于主效位点的6个基因,与ABA响应因子、逆境响应因子、转录因子相关,应为主要候选基因。上述结果表明,大豆耐旱性是一个由多位点、多基因控制的复杂数量性状,且与环境存在互作,遗传基础复杂。研究结果为大豆耐旱性分子育种提供了依据。     

大豆分枝数和叶柄夹角的相关野生片段分析

【目的】从以栽培大豆为遗传背景的野生大豆染色体片段代换系(CSSL)群体中检测出与分枝数和叶柄夹角有关的野生片段,估计其遗传效应,为未来基因克隆和功能研究提供材料基础。【方法】利用由151个家系组成的野生大豆CSSL群体（SojaCSSLP1）,通过单标记分析、区间作图、完备复合区间作图和基于混合线性模型的复合区间作图等四种定位方法,结合与轮回亲本有显著差异的染色体片段代换系间相互比对,检测与分枝数和叶柄夹角相关的野生片段。【结果】累计共检测到3个分枝数相关的野生等位变异/片段和5个叶柄夹角相关野生等位变异/片段,其中与分枝数相关的Sat_160野生片段和与叶柄夹角相关的Sat_286野生片段能分别被所有方法检测到。在这些QTL/片段中,Sat_286位点最高能解释22%的叶柄夹角表型变异;在所有检测到的位点（片段）上,来自野生大豆的等位基因均具有正向的加性效应,这与2个亲本的表型差异相吻合。【结论】所发现的3个分枝数和5个叶柄夹角野生等位变异/片段均来自未报道的QTL/片段,体现了野生大豆的特点。     

关于Mapmaker/Exp遗传作图中标记分群和排序操作技术的讨论

Mapmaker/Exp (3.0)是国内外广泛使用的遗传连锁数据分析软件, 在分子标记数量大时(多于500个)往往出现所绘制连锁图谱图距偏大的现象。本文从标记分群和标记排序两个遗传作图环节分析原因并概括出以下两个实施要点：(1)标记分群不应强求同一LOD值, 对特殊的连锁群可试用不同LOD值; (2)在标记排序时, 一次order命令后用ripple命令反复梳理有时并不能获得最佳排列顺序, 而应多次使用order, 每次order后用ripple反复梳理, 经反复比较才能得出最佳排列顺序, 必要时还须结合人工调整。通过大豆遗传作图实例比较了软件推荐思路2的通常用法和作者建议的新用法所构建的遗传图谱及相应QTL定位的差异, 认为新用法具有更好的效果。     

大豆叶茸毛着生状态的变异及其与豆卷叶螟抗性的相关性

大量观察发现大豆叶柄茸毛着生状态有别于叶片茸毛着生状态.根据对392份来自全国各生态区的代表性样本的观察,将叶片茸毛着生状态分为匍匐、半匍匐和斜立3类,将叶柄茸毛着生状态分为紧贴、倾斜和直立3类.发现茸毛着生状态与地理来源有关,纬度增大,斜立型叶片茸毛和直立型叶柄茸毛有增加的趋势.叶片和叶柄茸毛着生状态存在极显著相关性,X2为164.72.叶片茸毛着生状态和叶柄茸毛着生状态与豆卷叶螟抗性等级间也存在极显著相关,X2分别为187.46和123.44.匍匐、半匍匐叶片茸毛和紧贴、倾斜叶柄茸毛是抗虫性状,而斜立叶片茸毛和直立叶柄茸毛是感虫性状.卷叶率、虫包在叶片和叶柄茸毛着生状态间都存在显著差异.匍匐型、半匍匐型叶片茸毛能分别降低32.25%和3.72%的虫包数,51.37%和6.89%的卷叶率.紧贴型、倾斜型叶柄茸毛能分别降低25.93%和46.40%的虫包数.42.20%和62.81%的卷叶率,大豆叶茸毛着生状态呵作为豆卷叶螟扰性的指示性状,用于大豆抗豆卷叶螟的种质筛选和育种.     

RTM-GWAS方法应用于大豆RIL群体百粒重QTL检测的功效

【目的】为全面解析大豆重组自交系群体中调控百粒重性状的QTL体系,将限制性两阶段多位点全基因组关联分析方法（RTM-GWAS）和不同定位方法进行比较、优选,为后续候选基因体系探索及分子标记辅助育种设计提供依据。【方法】利用以科丰1号和南农1138-2为亲本衍生的重组自交系群体NJRIKY的427个家系,通过由全基因组39 353个SNP构建的3 683个SNPLDB标记及3个环境下的百粒重表型数据,选用复合区间作图法（CIM）、基于混合线性模型的全基因组关联分析方法（MLM-GWAS）和RTM-GWAS3种方法检测百粒重QTL,通过QTL数目和总的表型变异解释率比较检测功效,挑选最佳定位结果进行NJRIKY群体中的百粒重遗传体系解析。通过候选基因体系的功能注释,挖掘调控大豆百粒重的生物学途径。【结果】科丰1号与南农1138-2的百粒重差异较大,多环境平均数分别为9.0和17.9 g,遗传变异系数为12.4%,遗传率为85.4%,适用于百粒重性状的遗传解析。比较3种方法定位结果表明RTM-GWAS方法表现最佳,检测QTL数目最多（57个）,解释表型变异最多（70.78%）。而CIM仅检测到14个QTL,解释了56.47%的表型变异,MLM-GWAS仅定位到6个QTL,解释了18.47%的表型变异。RTM-GWAS共检测到57个QTL,分布在19条染色体上,表型变异解释率为0.03%—7.57%,其中41个QTL覆盖了已报道的来自30个双亲群体的81个百粒重QTL,16个QTL为新发现位点,包含一个表型变异解释率大于3%的大效应位点Sw-09-2。此外,检测的57个QTL中有20个位点与环境存在互作效应。这57个QTL构成了影响NJRIKY群体百粒重性状的遗传体系。通过SNPLDB标记与预测基因内的SNP进行χ²检验,共筛选到36个候选基因,其中4个候选基因来自大效应QTL,剩余32个候选基因来自小效应QTL。通过GO注释发现这些候选基因功能注释丰富,其中13个候选基因与籽粒发育直接相关,剩余的候选基因功能丰富,包含转运、转录调节因子等,表明不同生物学途径的基因共同调控NJRIKY群体中百粒重性状的表达。【结论】3种定位方法中,高效的RTM-GWAS方法检测到较为全面的NJRIKY群体的百粒重QTL,更适用于双亲RIL群体的QTL定位。不同功能的候选基因共同调控了复杂的百粒重性状的表达。     

大豆巢式关联作图群体蛋白质含量的遗传解析

【目的】大豆是重要的经济作物,是人类植物蛋白质和油脂的主要来源。蛋白质含量作为大豆育种的主要目标之一,属于多基因控制的复杂数量性状,并且受环境条件的影响。通过对大豆巢式关联作图群体的蛋白质含量进行全基因组关联分析,解析其遗传构成,为高蛋白质含量的大豆品种育种提供理论基础。【方法】以蒙8206为共同亲本,对临河×蒙8206、正阳×蒙8206、蒙8206×通山与蒙8206×WSB分别杂交,通过单粒传法自交7代衍生的4个重组自交系群体,共计623个家系,整合为一个大豆巢式关联作图群体,利用RAD-seq技术进行SNP标记基因分型,并于2012年至2014年将该群体种植在5个不同田间环境,在大豆完熟期R8时测定蛋白质含量,利用限制性两阶段多位点全基因组关联分析方法（RTM-GWAS）来解析蛋白质含量的遗传构成。【结果】试验群体的蛋白质含量变异较大,蛋白质含量性状遗传率较高,遗传变异可解释85.00%的表型变异。多环境联合方差分析表明,蛋白质含量的基因型、环境以及基因型×环境均达到差异极显著水平。全基因组关联分析共检测到90个蛋白质含量QTL,其中新检测到20个QTL,每个QTL的表型变异解释率为0.06%—3.99%,贡献率总和为45.60%。每个QTL包含2—5个等位变异,等位变异效应为-2.434%—2.845%,大多数等位变异效应为-1.000%—1.000%,表明大多数等位变异的效应较小。根据检测的90个蛋白质含量QTL,预测了73个蛋白质含量相关基因,其中Glyma20g24830参与甘氨酸与芳香族氨基酸代谢,Glyma18g03540参与半胱氨酸生物合成,推测其为重要蛋白质含量候选基因。根据试验群体的蛋白质含量QTL-allele矩阵,预测出潜在杂交组合的纯系后代的蛋白质含量育种潜力高达56.5%。【结论】检测到90个大豆蛋白质含量QTL,新检测到20个QTL,预测到73个蛋白质含量相关基因,表明大豆蛋白质含量是由多基因控制的数量性状。     

大豆种子中嘌呤含量的HPLC测定方法

根据检测不同高氯酸浓度和水解温度对大豆种子的水解效果,检测不同流动相对鸟嘌呤、腺嘌呤、次黄嘌呤、黄嘌呤4种成分的分离效果,建立了稳定准确的大豆种子中多组分嘌呤含量的高效液相色谱分析方法。结果表明:在100℃条件下,35%(v/v)的高氯酸处理60 min时豆粉水解效果最佳;使用Welch Ultimate Polar RP18(4.6 mm×250 mm,5.0μm)色谱柱以0.02 mol·L~(-1)磷酸二氢钾缓冲液(pH2.9)作为流动相时,4种嘌呤在0.05~25 mg·L~(-1)浓度范围内均可完全分离且响应峰面积与浓度呈良好线性相关(r0.999 9),相对标准偏差为2.97%~6.25%,加标回收率为89.19%~110.97%。     

大豆结荚习性、荚色和种皮色相关野生片段分析

结荚习性、荚色和种皮色是大豆的重要形态性状,与进化密切相关。利用由151个家系组成的野生大豆(Glycinne soja Sieb et Zucc.)染色体片段代换系(CSSL)群体(SojaCSSLP1),通过不同表型CSSL组间比对,分别检测到与结荚习性、荚色和种皮色相关的1个、3个和2个野生片段(基因)。其中,5个野生片段(基因)分别与前人在栽培豆中检测到的无限结荚Dt₁、荚色L₁、荚色L₂、绿种皮G和黑种皮i基因相对应,说明野生大豆与栽培大豆间、栽培大豆与栽培大豆间在这些片段上均存在等位变异分化,是与大豆进化相关的基因/片段。另一个与荚色相关的Satt273野生片段能使大豆表现黑荚,可能是本研究的新发现,但还需进一步验证。     

生物统计教学中用SAS程序讲解抽样分布

抽样分布是统计推断理论的基础。介绍了利用SAS程序从有限总体和无限总体中模拟抽样的方法,使学生能直观形象地理解样本平均数的抽样分布,掌握总体参数和抽样分布特征数的关系,提高了学生的学习兴趣和理解能力。     

大豆对豆卷叶螟Lamprosema indicata (Fabricius)抗性的遗传分析

豆卷叶螟是我国南方大豆的主要食叶性害虫之一, 危害严重。本文在观察豆卷叶螟田间发生情况及其在大豆上特殊的卷叶危害特征基础上, 以虫包数、卷叶率、子粒产量为抗性(危害)指标, 应用3个抗感杂交组合[科丰1号×南农1138-2(NJRIKY)、皖82-178×通山薄皮黄豆甲(NJRIWT)和苏88-M21×新沂小黑豆(NJRISX)]衍生的重组自交系群体, 在田间自然虫源条件下于2004—2006年对大豆抗豆卷叶螟的植株反应进行了抗性鉴定。各类指标在各群体均表现有相当大的遗传变异和遗传率, 其中卷叶率指标比其他2类指标遗传变异和遗传率相对较大, 年度间更稳定且与产量的负相关更明显, 因而提出9月上旬卷叶率为鉴定大豆对豆卷叶螟抗性的最佳指标。对NJRIKY、NJRIWT和NJRISX 3个群体抗性遗传分离分析的结果一致表明, 大豆对豆卷叶螟抗性符合2对主基因+多基因的混合遗传模型, 主基因遗传率分别为51.0%、80.5%和56.3%, 多基因遗传率分别为39.1%、11.4%和29.1%。2对主基因的作用方式表现组合间有差异。在此基础上对群体各家系的主基因基因型作了归类, 可供家系抗性选择参考。