大豆JAZ基因家族的鉴定及其对疫霉胁迫的响应

JAZ(Jasmonate ZIM-domain)蛋白是茉莉酸信号途径中重要的负调控因子,对植物的防御反应具有重要意义。然而,鲜有关于大豆JAZ基因的报道,为了揭示大豆中JAZ基因家族的特征和潜在功能,本研究利用生物信息学方法从大豆基因组中鉴定到24个JAZ基因,分别命名为GmJAZ1～GmJAZ24,并对这24个基因进行基因结构分析、保守基序分析、系统进化树构建、染色体定位、启动子顺式作用元件分析以及大豆疫霉菌胁迫下的响应分析。结果表明:(1)24个GmJAZs基因不均匀的分布在大豆的14条染色体上,其中9号染色体上分布的数目最多,为4个;(2)大豆、拟南芥和水稻的JAZ基因家族可分成5个亚组(C1～C5),其中大豆与拟南芥的JAZ基因亲缘关系最近;(3)该家族成员大多含有响应茉莉酸和脱落酸等激素的顺式作用元件,少数含有响应逆境胁迫的顺式作用元件;(4)大豆疫霉菌处理后,C4亚组成员显著上调表达,C1亚组成员微弱上调,而C2、C3和C5亚组成员下调表达,表明大豆JAZ基因家族成员对大豆疫霉菌的胁迫具有不同的响应模式。     

基于深度学习的菜用大豆荚型表型识别方法

人工智能在农业上的应用是目前的研究热点,在作物的高通量表型组学研究方面具有很好的应用前景。为了对种质资源和育种中间材料的表型进行精准化、智能化、高通量的采集,本研究将最新的目标检测算法和传统的图像处理方法相结合,将基于YOLOv5和图像处理的智能数据采集技术应用于菜用大豆荚型表型的识别。结果发现,该技术能够自动化、批量化地提取一张图片内单粒荚、双粒荚、三粒荚和四粒荚的个数,并获取这些豆荚的长宽数值。通过与实际的豆荚粒数进行对比发现,本研究方法的最大平均精度达98.96%以上,高于传统的深度学习分类网络;与实际的长宽数据进行对比,长宽决定系数均在95.23%以上。本研究所采取的基于深度学习的智能数据采集技术具有识别速度快、精准度高的优势,能大幅降低人工测量的时间成本和人力成本,提高品种选育的工作效率,为菜用大豆荚型的表型性状的高通量、智能化和精准化获取提供了一种新技术。     

菜用大豆籽粒中蔗糖的遗传与调控机制研究进展

甜味是菜用大豆食味品质的重要方面,是菜用大豆区别于普通粒用型大豆的显著特征之一。菜用大豆的甜味主要归因于可溶性糖含量,其中蔗糖含量约占可溶性总糖的71%,是决定菜用大豆甜度的关键因素,同时也与菜用大豆食味品质评分高度相关。理解蔗糖在菜用大豆籽粒中的遗传与调控机制,对于加速菜用大豆食味品质的遗传改良,提升我国菜用大豆的国际市场竞争力具有重要意义。本文主要对菜用大豆籽粒中蔗糖积累的遗传基础、蔗糖代谢过程中关键酶及同源基因的克隆与调控机制研究进行了归纳总结,并展望了今后菜用大豆蔗糖含量遗传改良发展趋势,以期为菜用大豆食味品质的提升提供参考依据。     

萌发期大豆总蛋白提取及双向电泳体系的优化

蛋白质样品的制备和双向电泳条件是蛋白组学研究中很关键同时也是很棘手的问题。本文比较了TCA/丙酮法、酚抽提、苯酚/SDS法3种不同的蛋白提取方法,并对双向电泳的一些条件进行了优化,建立了适合萌发期大豆总蛋白的双向电泳体系,即采用17cm、p H4-7的IPG胶条,凝胶浓度为12%,蛋白质上样量为0.2mg。IEF程序为:250V 1h,500V 1h,3 000V 3h,8 000V 1h,10 000V 1h,10 000V 60 000Vh。本研究为萌发期大豆的蛋白组学研究提供了实验方法。     

播种期和种植密度对菜用大豆浙农秋丰2号产量及主要农艺性状的影响

为探索菜用秋大豆新品种的耐迟播性、适应性和抗逆性等特性,为菜用秋大豆秋季延后种植和救灾补种提供科学依据,我们以浙农秋丰2号为试验材料,研究了播种期和种植密度对菜用秋大豆产量及主要农艺性状的影响。结果表明,播种期和种植密度显著影响浙农秋丰2号的生长发育,晚播条件下,植株生育进程缩短,长势较弱,可通过增加密度来弥补一部分的产量损失。综合考虑,浙农秋丰2号适宜在龙游地区进行秋延后种植,最佳播种期为7月下旬,最晚播种期为8月20日,再晚会严重影响产量。     

菜用大豆炭疽病病原菌的分离鉴定与防治

炭疽病是菜用大豆生产上发生的常见真菌性病害,破坏力强,发病时在豆荚表面形成黑色斑点,严重影响鲜荚外观商品性和品质,已成为我国菜用大豆生产上面临的主要问题之一。为明确浙江省菜用大豆炭疽病病原菌的种类,本文对采集的菜用大豆炭疽病样本进行分离纯化培养,基于柯赫氏法则分离到引起菜用大豆炭疽病的病原菌,并通过病原菌的菌落形态特征结合其rDNA-ITS区域的序列分析对病原菌进行种类鉴定。结果表明,造成浙江省菜用大豆炭疽病的主要病原菌为平头炭疽菌(Colletotrichum truncatum)和胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)。为筛选可以用于防控菜用大豆炭疽病的杀菌剂,测定了分离得到的病原菌平头炭疽菌Cts18和胶孢炭疽菌Cts22对生产中常用杀菌剂多菌灵和戊唑醇的敏感性,发现多菌灵对Cts18、Cts22的抑制中浓度(EC₅₀)分别为2.13 μg·mL^-1和96.12 μg·mL^-1,戊唑醇对Cts18、Cts22的EC₅₀分别为0.27 μg·mL^-1和0.63 μg·mL^-1。结果表明,平头炭疽菌Cts18相比胶孢炭疽菌Cts22对多菌灵和戊唑醇更加敏感,其中戊唑醇可作为生产中防控菜用大豆炭疽病的杀菌剂之一。     

菜用大豆种质资源的农艺性状多样性评价及核心种质与食味品质评价体系的构建

种质资源的鉴定和评价是充分利用优异基因加速品种改良的第一步。为探究菜用大豆种质资源农艺性状的遗传多样性，构建食味品质评价体系，本文以在全国范围内收集的379份菜用大豆种质资源为材料，对25个农艺性状进行了2年的表型调查，并对其多样性进行了分析和评价。结果表明，25个农艺性状的遗传变异十分丰富，除3个质量性状之外的22个数量性状多样性指数的变化范围在1.40～2.06。在8个核心种质聚类方法中，最长距离法构建的核心种质代表性最好，涵盖了原始种质的所有变异范围。利用核心种质群体对影响菜用大豆食味品质的7个关键理化指标进行了测定，并对6个感官维度进行人工评价，通过相关性分析和多元线性回归分析，明确了可溶性总糖、脂肪和总游离氨基酸含量是影响食味品质的3个关键理化指标，甜味、糯性和硬度3个维度可解释整体喜好变化率的68.2%。本研究结果可为提高菜用大豆种质资源的评价与利用效率，加快高产、优质菜用大豆品种的选育提供参考。