大豆百粒重QTL的上位效应和基因型×环境互作效应分析

本研究中基于Charleston×东农594重组自交系群体,采用完备区间作图和混合线性模型对2006-2010年连续5年的百粒重QTL进行定位,并进行基因×环境互作及上位性分析。本研究定位了16个与大豆百粒重性状相关的QTL,其中有5个QTL分别与环境发生互作,互作贡献率在0.11%~0.52%之间;定位了8对上位互作位点,贡献率在1.15%~2.59%之间。     

SSR标记开发软件SSR MINING 1.0的编制

【目的】研制利用生物信息学方法通过分析数量迅速增加的EST序列开发SSR标记的有力工具。【方法】通过对SSR标记本身的特点以及排列组合原理的分析,提出快速有效的SSR标记开发算法,并应用Visual Basic6.0程序设计语言进行相关软件的开发。对2004年8月2日至2005年6月12日之间公布在NCBI上的22 161条大豆EST序列,进行了SSR标记的检索。【结果】通过对现存SSR标记开发软件中所存在的问题的总结与分析,编制完成SSR标记开发软件SSR MINING 1.0。经过检索共发现2 068个SSR标记,应用DNAMAN对其中30个标记进行了引物设计,并合成进行试验验证,最终获得了14个具有多态性的SSR标记。【结论】SSR MINING 1.0是一个高效、灵活、界面友好、使用简便的SSR标记开发软件。     

大豆热激蛋白Hsp90家族基因鉴定及分析

热激蛋白Hsp90是广泛存在于微生物和动植物体中高度保守蛋白质之一,大量研究发现其参与生物体应答应激反应、信号转导、细胞周期调控、蛋白降解及转运等生理活动,具有重要研究价值,因此在许多物种中热激蛋白Hsp90基因家均被广泛关注和研究.但大豆中Hsp90基因家族详细信息尚不清楚,研究通过生物信息学分析发现共有13个Hsp90基因在大豆中被鉴定出来,基因序列长度2 538～9 131 bp,编码序列长度1 968～2 533 bp,外显子数为2～19个,编码蛋白质氨基酸个数为655～847,其分子质量为75.88～97.07ku,理论等电点为4.84～6.28,氨基酸序列高度保守,同源性为62％,均包含Hsp90结构域pfam00183和HATPase_C结构域pfam02518,主要分布于8条染色体;系统进化树分析结果显示大豆Hsp90家族基因分为3组;亚细胞定位预测结果显示大豆Hsp90家族基因主要位于细胞质和内质网.研究结果为进一步探索大豆Hsp90家族成员功能奠定了基础.     

大豆绥农14突变体库构建及株高性状分析

应用甲基磺酸乙酯(EMS)对绥农14大豆种子进行诱变,并构建大豆突变体库.结果在M2分别获得120份茎、叶、花、种子等性状变异的材料,其中38份是株高突变体.用100个SSR分子标记分别对120株突变体进行遗传背景鉴定.结果表明:120份突变体中有5株与对照绥农14有超过9个标记的差异,10株与对照有少于3个标记的差异;另外利用前人定位的与株高相关的46个标记对其中38份株高突变体进行鉴定,发现只有高突变体E790在Sat_168位点有差异.本研究获得的突变体可以作为新的种质资源,同时构建的突变体库也有助于大豆功能基因组研究的发展.     

大豆细菌性斑点病抗性品种和种质资源筛选

近年我国东北大豆产区细菌性斑点病发生严重,影响大豆品质和产量。采用室内高压喷雾接种法,利用分离的假单胞杆菌Psgneau001菌株接种黑龙江省主栽品种211份和东北大豆核心种质192份材料,进行抗性鉴定。结果表明,黑龙江省主栽品种抗性材料占34%,感病材料占51%,中间材料占15%;东北大豆核心种质抗性材料占57%,感病材料占26%,中间材料占17%。试验所获抗病种质资源可为大豆抗病育种提供优质候选材料。     

大豆蛋白质和油分含量QTL定位及互作分析

【目的】定位大豆蛋白质和油分含量QTL及互作分析,为大豆品质性状QTL精细定位和分子辅助育种提供基础。【方法】以Charleston和东农594为亲本,构建了含147个株系的重组自交系,以F2:19-F2:20代重组自交系为试验材料,利用Windows QTL Cartographer V. 2.5软件的复合区间作图法和多重区间作图法,对该群体的蛋白质和油分含量进行QTL定位分析,并利用QTL Network 2.1软件分析QTL间的上位性效应及环境互作效应。【结果】采用CIM和MIM 2种算法在2011和2012年哈尔滨、红兴隆、佳木斯和牡丹江每年3个地点共6个种植环境下共定位了9个蛋白质和11个油分含量QTL。蛋白质含量QTL分布在6个连锁群,分别在A1、C2、D1a、G、H和O连锁群上,对表型效应的贡献率为5.3%-18.6%,在H连锁群上的qPro-H-1贡献率最大,为18.6%,在D1a连锁群上的qPro-D1a-2贡献率最小,为5.3%,在单种植环境下有5个蛋白质含量QTL被2种算法同时检测到,分别是qPro-O-1、qPro-A1-1、qPro-D1a-1、qPro-D1a-2和qPro-C2-2。油分含量QTL分布在8个连锁群,分别在A1、A2、B1、C2、D1a、E、L和M连锁群上,对表型效应的贡献率为7.1%-24.4%,在B1连锁群上的qOil-B1-2贡献率最大,为24.4%,在C2连锁上的qOil-C2-3贡献率最小,为7.1%,在单种植环境下有2个油分含量的QTL被2种算法同时检测到,分别为qOil-C2-1和qOil-M-1。另外,有2个油分含量QTL在2个以上种植环境重复检测到,为2011年哈尔滨和2011年红兴隆2个种植环境下同时检测出的qOil-A1-1,2011红兴隆、2011牡丹江和2012哈尔滨3个地点同时被检测出的qOil-B1-2。在互作效应分析中,共检测出3对蛋白质上位效应QTL和4对油分上位效应QTL,在蛋白质上位性分析中,上位效应值在0.2068-0.3124,贡献率在0.0227%-0.0265%,分布在A1、C2、D1和E连锁群上,其中,qPro-A1-3与qPro-C2-1效应值为负,其余2对效应值为正,连锁群A1,D1a均有2个QTL发生互作。在油分上位性分析中,上位效应值在0.0926-0.1682,贡献率在0.0294%-0.0754%,分布在A1、C2、I、J、N和O连锁群上,其中,qOil-C2-4与qOil-N-1效应值为负,其余3对效应值为正,在N连锁群的qOil-N-1同时与2个QTL发生互作,分别是C2连锁群上的qOil-C2-1和qOil-C2-4。在与环境互作中,qPro-D1a-3与qPro-E-1在2012年佳木斯地点没检测出,其余6对都检测出与环境的互作效应,贡献率分别为0.0001%-0.0378%,互作效应都较小,明显小于自身的加性效应。【结论】定位到9个蛋白质相关QTL和11个油分相关QTL,并发现3对蛋白质含量上位性效应QTL和4对油分含量上位性QTL。     

基于语义分割的大豆主茎精准表型自动获取及其在导入系材料选择中的应用

大豆导入系群体的构建和材料的选择是大豆育种的重要手段之一,而针对某一具体表型的材料选择不仅能够提高育种效率,而且还能够加快定位目标性状基因的进程。本研究针对由绥农14(轮回亲本)和野生野生大豆ZYD00006(供体亲本)为双亲构建的导入系(190个个体),采用机器视觉中的语义分割技术,对主茎相关表型进行了自动提取,实验结果表明:此方法完全可以取代人工测量且具有良好的可移植性,同样可用于其他作物的表型获取。在此基础上,本研究针对大豆主茎相关表型,对参试材料进行系统聚类,结果明确给出各参试材料(近等材料)基于主茎表型的聚类情况。这一结果将成为针对主茎表型进行材料选择的重要依据,同时依据这一结果可以大大加快主茎相关表型基因的定位。     

大豆结瘤相关QTL优化和候选基因挖掘

氮是植物生长必须的大量元素之一,大豆根瘤菌共生可以为大豆提供充足的氮元素。研究大豆根瘤菌共生机理,挖掘控制共生结瘤候选基因具有重要意义。鉴于现阶段关于调控大豆共生结瘤QTL区间大,无法直接应用到实际中,本实验整理了68个控制大豆结瘤的QTLs,通过Overview和共线性分析对其进行优化,在Gm06染色体上得到一个高置信QTLs区间对该区间进行了基因注释得到43个基因,其中包括一个控制C2钙/脂质结合和含GRAM结构域的蛋白质,一个侧根形成蛋白和一个E3泛素连接酶相关蛋白,并在CSSLs群体中查找该位置存在插入片段的株系进行结瘤性状鉴定。结果表明C2连锁群上的15-15.5Mb对于大豆根瘤菌共生结瘤有着至关重要的作用。     

RNA分子表达技术研究进展

RNA作为基因表达的产物,在基因研究中处于重要的地位。随着生物技术的发展,越来越多的RNA分子技术被建立起来,为基因克隆和基因表达研究提供了有利的工具。根据RNA分子表达技术的技术基础,将RNA分子技术分为4类:以分子杂交为基础的差示筛选、扣除杂交、RNase保护分析、基因芯片和微阵列;以PCR技术为基础的差异显示PCR、cDNA扩增片段长度多态性;以消减杂交和PCR相结合为基础的cDNA代表性差示分析、抑制性消减杂交、交互式扣除RNA差别显示技术、全长基因获得消减杂交、基因鉴定集成法、快速消减杂交;以测序为基础的表达序列标签、基因表达系列分析、表达序列标签串联排列连接、GeneCalling等技术。