大豆磷高效基因GmPHR1和GmPAP4共转化及新种质创制

磷对大豆生长发育至关重要,土壤有效磷缺乏严重影响其产量和品质。目前已有学者通过转基因手段将磷高效相关基因转入大豆,并获得转基因新材料,但多数集中于单基因转化,而双基因共转化研究甚少。本研究在前期获得转磷高效相关基因GmPHR1、GmPAP4大豆新材料基础上,利用农杆菌介导与常规杂交技术进行双基因共转化,结果发现,采用这2种方案均可实现双基因共转化,获得了经PCR及DNA测序分析验证正确的转GmPHR1与GmPAP4双基因新材料“JD12-PHR1-PAP4”。     

大豆细胞色素P450家族GmCYP78A71固氮功能解析

大豆可与根瘤菌互作进行共生固氮,有效缓解其对土壤氮素的依赖。细胞色素P450(cytochrome P450,CYP450)是一种血红素单加氧酶,参与植物信号分子、植物激素和黄酮类等多种次生代谢物的合成,为探究其在大豆结瘤固氮中的生物学功能,分析了该家族GmCYP78A71基因的结构,并对其表达模式及生物学功能进行了深入解析。qRT-PCR和转启动子大豆毛根的根瘤GUS染色表明,GmCYP78A71在根瘤中特异表达,且随着根瘤的发育表达量逐渐增高,在成熟根瘤中达到峰值;与对照相比,超表达复合植株的根瘤个数、鲜重、固氮酶活性等显著提高,而RNAi毛状根的根瘤个数、鲜重、固氮酶活性等显著降低。上述结果表明GmCYP78A71对根瘤的生长发育和固氮发挥重要作用。     

转GmPTF1大豆耐低磷优异新材料创制研究

本试验以课题组前期获得的转耐低磷转录因子GmPTF1大豆为材料,分析其在低磷、适磷条件下的性状表现,研究其在来源物种中的生物学功能,并遴选优异转基因新材料。结果表明:目的基因GmPTF1已稳定整合至受体品种基因组,且可在RNA和蛋白水平正常转录翻译表达;土壤低磷处理条件下,2个转基因株系OE-2、OE-4单株荚数、单株粒数、单株粒重等产量相关性状显著优于野生型对照,并以OE-2株系表现较优,为进一步选育耐低磷大豆新品系(种)奠定了重要物质基础。     

低氮条件下响应接种根瘤菌的大豆产量相关性状遗传位点及基因挖掘

发掘响应接种根瘤菌的大豆产量相关性状遗传位点和基因,对于大豆固氮能力改良的分子育种至关重要。本研究通过在低氮条件下对大豆重组自交系群体和自然群体分别接种根瘤菌,进而发掘了株高、主茎节数、分枝数、单株荚数、单株粒数、单株粒重和百粒重等产量相关性状QTL位点和候选基因。通过关联分析共获得分布于10条染色体上的59个产量相关性状显著性SNP,有8个SNP与单株荚数、单株粒重和百粒重等重要产量性状显著关联。在RIL群体中,共定位到23个产量相关性状加性QTL和13对上位性QTL,其中加性QTL分布于8条染色体,表型贡献率为5.90%～32.87%。在这些QTL中,控制单株荚数和百粒重的QTL各有2个、控制单株粒数和单株粒重的QTL各有3个,对表型的贡献率为5.95%～24.60%。进一步分析发现,在自然群体和RIL群体中的产量相关性状一致性QTL主要位于6号与19号染色体上,有23个可能的候选基因位于这些一致性QTL附近的基因组区域。     

大豆籽粒生育酚及其组分含量鉴定与优异种质筛选

生育酚（维生素E）具有防止人体动脉硬化、降低胆固醇、增强血液循环和防治心血管疾病等多种功效。大豆较其他植物含有更为丰富的生育酚,但目前大规模筛选优异种质的工作开展较少且研究不够深入。鉴于此,利用299份大豆品种资源,通过高效液相色谱法测定其籽粒生育酚及其组分含量,明确其遗传变异及相关性,并筛选生育酚含量高的特异种质。结果表明,供试大豆品种生育酚及其组分含量存在丰富的遗传变异,其δ-、γ-、α-生育酚及总生育酚平均含量分别为44.15、143.05、66.81及254.01μg/g,变异系数在15.37%~38.04%之间,α-生育酚变异系数最高;3种成分占总含量比值分别为17.47%、56.57%和25.96%,变异系数为11.78%~32.21%,α-生育酚比值变异系数最高;同时发现,总含量与3种组分含量间的相关系数均达到极显著水平,δ-生育酚与γ-及α-生育酚的相关系数也达极显著水平;基于各供试品种生育酚及其组分含量,将其分为3类,并筛选出13份高生育酚含量特异种质,其中包括黑河44、合丰50、合农75和绥农28等,为今后通过常规及分子育种方法实现生育酚及其组分含量遗传改良奠定了材料基础。     

大豆耐低磷性状鉴定及优异种质筛选

为发掘耐低磷大豆新种质,培育耐低磷新品种,以前期构建的含有247个株系的大豆耐低磷遗传群体为材料,在低磷和适磷处理下分别测定各株系的株高、根长、根鲜质量、根干质量、地上部鲜质量、地上部干质量、根冠比、根系磷含量和根系磷利用率等9个耐低磷相关性状,并评价供试株系的耐低磷特性,筛选耐低磷优异种质。结果表明,9个参试性状中,除株高外,其余8个性状在不同磷处理间、供试材料间均存在显著或极显著差异,说明低磷处理有效且各株系对低磷逆境的适应性不同。主成分分析将上述8个存在显著差异的单一性状转化为2个综合指标,根据隶属函数和株系耐低磷综合评价值,结合聚类分析将供试247个株系分为耐低磷、中间型和不耐低磷3种类型,明确了各株系的耐低磷特性,并筛选出ZN-251、ZN-299、ZN-229等14个耐低磷优异种质。     

大豆类胡萝卜素裂解双加氧酶GmCCD8固氮功能解析

大豆可与根瘤菌共生进行生物固氮,固氮机制受许多基因诱导调控,类胡萝卜素裂解双加氧酶(carotenoid cleavage dioxygenases,CCDs)可调控多种植物激素、色素、芳香类化合物的合成与代谢.为探讨其在大豆生物固氮中的功能,从大豆育成品种中黄15中克隆类胡萝卜素裂解双加氧酶GmCCD8基因,分析了该...     

大豆鲜荚籽粒上位性QTL及其互作效应分析

荚粒是大豆主要的收获器官,直接影响鲜食大豆品种审定和产品出口。然而,荚粒性状由多基因控制,目前主要集中在加性数量性状位点（quantitative trait loci,QTL）发掘方面,对上位性QTL及其互作效应报道甚少。鉴于此,通过鉴定大豆重组自交系（recombinant inbred line,RIL）群体2年4种环境条件下鲜荚和籽粒的长度、宽度、重量等相关性状,发掘控制其上位性QTLs,并研究其互作效应,结果发现,8种测试性状共检测到321对“加性×加性”上位性QTLs,涉及所有染色体,构成复杂的上位性QTLs互作网络,其中包括144对正向效应和177对负向效应QTLs,并以13号染色体分布数量最多;进一步分析发现,存在34对“一因多效”加性×加性上位性QTLs,且加性×加性上位性QTLs间的互作贡献率为1.89%~4.85%,高于其与环境互作贡献率,说明遗传因素为主;上述34对QTLs涉及18条染色体,其中包含定位区间一致的23对“一因多效”QTLs,并有6组上位性QTLs以“一对多”方式发挥功能,16组以“一对一”方式发挥作用。上述结果不仅为实现大豆荚粒性状精准分子遗传改良提供了选择标记,并为进一步揭示大豆荚粒性状分子遗传机制提供了依据。     

大豆紫色酸性磷酸酶GmPAP17克隆与功能分析

土壤磷多以植物不能直接吸收利用的植酸盐形式存在,而紫色酸性磷酸酶具有分解利用植酸磷,提高磷素利用效率的功能。为进一步发掘该类基因,本研究利用磷高效大豆‘中黄15’与磷低效种质‘牛毛黄’,克隆并分析紫色酸性磷酸酶基因GmPAP17的生物学功能。结果发现:GmPAP17具有996bp开放阅读框,编码331个氨基酸残基,编码蛋白具有较高的酸性磷酸酶与植酸酶活性;植酸磷处理条件下,GmPAP17在磷高效大豆中的表达量显著高于低效种质,且以胁迫处理后30~42d差异最大,说明该基因与大豆开花结荚期磷素高效利用相关;进一步分析超表达转GmPAP17拟南芥发现,3个转基因株系在植酸磷胁迫下的植株生物重与磷浓度显著高于野生型对照,证实GmPAP17具有提高转基因拟南芥植酸磷利用效率的功能。     

大豆籽粒低聚糖及其组分含量鉴定与特异种质筛选

[目的]研究大豆低聚糖及其组分含量遗传变异及其相关关系,遴选低聚糖及其组分含量特异种质,为大豆低聚糖含量遗传改良奠定物质基础.[方法]采用高效液相色谱方法,鉴定336份大豆资源低聚糖及其组分含量,分析其遗传变异及相关性,并筛选高、低含量特异种质.[结果]供试大豆资源蔗糖、棉籽糖、水苏糖、低聚糖含量平均为4.01％、1....