大豆耐涝bHLH转录因子筛选及生物信息学分析

为研究大豆bHLH转录因子与涝害响应相关性,为大豆耐涝性研究提供理论基础,本研究对强耐涝性品种齐黄34进行没顶淹水处理,分析转录组测序结果,筛选差异表达的bHLH转录因子并对其进行生物信息学分析,采用荧光定量PCR方法验证主要差异表达bHLH转录因子编码基因的表达情况,并通过生物信息学方法分析基因结构和互作蛋白.结果 显示:涝害胁迫下共发现7个差异表达的bHLH转录因子,它们的同源性并不高,属于不同类型的bHLH.主要差异表达bHLH基因GmbHLH25-15(Glyma.15 G06680)的表达量变化情况与转录组数据趋势一致,呈现下调表达.预测到10个蛋白可与该蛋白互作,互作蛋白都是铵转运蛋白,其中4个蛋白编码基因的表达量在转录组测序结果中呈现显著性差异.推测在无氧条件下,GmbHLH25-15可能通过调控铵转运蛋白进而调节铵态氮的吸收来供给自身营养,进而抵御涝害胁迫.     

甘薯香豆酸3'-羟化酶基因的克隆和表达分析

香豆酸3'-羟化酶(coumarate-3-hydroxylase,C3H)是绿原酸代谢途径中的关键酶之一。为了揭示甘薯绿原酸生物合成途径和挖掘绿原酸合成相关基因,本研究从甘薯中克隆一个C3H的同源基因IbC3H。该基因全长1656 bp,包含一个1530 bp的完整开放阅读框,编码509个氨基酸。IbC3H蛋白具有典型P450家族蛋白结构特征,与牵牛花(Ipomoea nil)、马铃薯(Solanum tuberosum)、浆果状椒(Capsicum baccatum)和烟草(Nicotiana attenuate)中相应蛋白的同源性分别达到97.2%、85.4%、84.8%和84.8%。IbC3H启动子序列中含有脱落酸、赤霉素、乙烯和干旱等多个激素和胁迫响应元件,以及髓细胞组织增生病毒癌基因同源物(MYB)、碱性螺旋-环-螺旋蛋白(bHLH)、和WRKY蛋白等转录因子结合元件。荧光定量PCR结果显示,IbC3H在甘薯叶片中表达量最高,在茎中次之,而在块根中的表达量最低,与甘薯不同组织绿原酸含量正相关。本研究结果为进一步揭示IbC3H在绿原酸生物合成中的功能提供了依据。     

应用大豆表型设计育种技术选育大豆品种齐黄34

大豆产量由群体结构和个体生产力共同决定。其中,群体结构由个体的结荚习性、株高、主茎节数、分枝数、叶柄和叶片等株型性状决定;个体生产力由单株有效荚数、每荚粒数和粒重等性状决定,这些性状都具有特定的遗传和变异规律。表型设计育种是根据农作物表型性状的遗传和变异规律,设计出理想的表型性状值并培育出理想品种的育种技术。大豆品种齐黄34就是根据生态环境、生产条件和市场需求,采用表型设计育种技术选育成的高产大豆品种,具有株型紧凑、个体生产潜力大等特点。     

黄淮海地区近20年来育成大豆品种亲本分析

为了解黄淮海地区育成品种的亲本情况,对包括北京地区、河北省、山西省、山东省、河南省、江苏省和安徽省等黄淮海地区近20年来育成品种的亲本进行了系统的分析。结果表明:1996-2016年黄淮海地区共育成了415个品种,其中北京地区育成品种最多,为87个,江苏省育成品种最少,为39个。北京地区平均每个品种含有亲本数最少,为1.08个,安徽省平均每个品种含有亲本数最多,为1.39个。北京地区和安徽省亲本多使用外地种质,北京地区和河北省使用国外种质育成品种较多,河南省亲本多来自本省。分析还发现来自河南省的豫豆8号、豫豆10号和来自北京地区的中黄13、早熟18以及来自山东省的鲁豆4号和鲁豆11等品种在多个地区当作亲本使用,育成了较多的品种。     

国外种质对黄淮海地区大豆育成品种的遗传贡献

对黄淮海地区自1980年以来国外种质的衍生品种进行系统的分析,明确了其对黄淮海地区衍生品种的遗传贡献。分析发现黄淮海地区育成的550个品种共使用了42个国外种质,遗传贡献排在前5位的依次是Mamotan、William、Clark63、Magnolia和Williams82。在黄淮海地区7个省份和地区中,北京地区和江苏省大豆育成品种中具有国外种质血缘的品种占有比例较高,分别使用了23个和9个国外种质;山东省和山西省育成品种中具有国外种质血缘的品种比例较低,分别使用了16个和12个国外种质。分析还发现,后期育成品种中具有国外种质血缘的比例高于前期育成品种,黄淮海各个地区利用的国外种质有所不同。     

山东省不同年代栽培大豆SSR标记遗传多样性分析

从分子水平探讨山东省大豆种质资源遗传多样性,为山东大豆今后的大豆育种和遗传改良奠定基础;对山东省36份不同年代材料进行SSR标记,计算遗传相似系数,并对供试品种进行UPGMA聚类分析;20对SSR引物共扩增出138个等位变异,平均每对引物扩增出6.9个等位变异.遗传相似系数的变化范围为0.66～0.97,总体平均值为0.78;相似系数大,品种间遗传差异较小.利用SSR标记的数据结果,对供试品种进行聚类分析,东解1号单独聚为一类,其他品种聚成2个类群,聚类结果表明其多样性与地理来源及系谱关系相关联,但从年代上并没有很好的划分.对山东大豆的多样性分析也有必要采取多种方法对其进行综合有效的鉴定.     

山东省不同年代栽培大豆SSR标记遗传多样性分析

从分子水平探讨山东省大豆种质资源遗传多样性,为山东大豆今后的大豆育种和遗传改良奠定基础;对山东省36份不同年代材料进行SSR标记,计算遗传相似系数,并对供试品种进行UPGMA聚类分析;20对SSR引物共扩增出138个等位变异,平均每对引物扩增出6．9个等位变异。遗传相似系数的变化范围为0．66-0．97,总体平均值为0．78;相似系数大,品种间遗传差异较小。利用SSR标记的数据结果,对供试品种进行聚类分析,东解1号单独聚为一类,其他品种聚成2个类群,聚类结果表明其多样性与地理来源及系谱关系相关联,但从年代上并没有很好的划分。对山东大豆的多样性分析也有必要采取多种方法对其进行综合有效的鉴定。     

山东栽培豆与野生豆抗裂荚基因SHAT1-5的克隆及序列分析

大豆的裂荚性是影响其产量的重要因素之一,因此栽培豆中豆荚开裂特性的遗传学机制成为国内外研究的热点。本研究以山东栽培豆(山宁11、山宁17、齐黄34、齐黄35和鲁0305-1)及山东野生豆(东营野生豆1、2号和山东野生豆1、2号)作为试验材料,根据已有报道,通过PCR扩增克隆了一个大豆抗裂荚基因SHAT1-5,并对该基因的序列进行多态性分析。结果显示,山东栽培豆和野生豆在SHAT1-5基因区约1 599 bp位置处,各自出现不同倍数的TAA重复。山东栽培豆与野生豆在SHAT1-5基因启动子上游4 kb关键调控区极度保守,栽培豆中不存在20 bp的缺失,这些结果与前人报道的东北栽培豆和野生豆中的情况有所不同。这表明,山东栽培豆与野生豆的裂荚性可能受其他基因的调控。     

籽粒有毒重金属低富集大豆品种筛选及与环境作用效应分析

作物对重金属的吸收和积累具有显著的品种间差异,为明确不同大豆品种重金属积累能力的差异及基因型与环境的作用效应,并筛选有毒重金属低富集的大豆品种,本研究收集120份大豆种质,连续2年在济南和滨州两地不同环境种植,测定各品种大豆籽粒中铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、镉(Cd)和汞(Hg)的含量。结果表明:大豆籽粒不同重金属含量存在很大差异,总体表现为CrPbAsCdHg;各重金属元素在不同大豆品种籽粒中的含量均存在很大差异,对不同元素具有高或低积累特性品种的积累能力在不同环境下具有稳定性。基因型、环境及基因型与环境互作对大豆籽粒Pb、Cr、As、Cd、Hg含量均具有极显著影响,且大豆籽粒Pb含量与产量显著负相关。     

大豆蛋白质含量的QTL定位

以高蛋白的大豆品种齐黄26和低蛋白的滑皮豆为亲本,杂交获得含170个单株的F2代分离群体,采用SSR分子标记技术,构建了一张包括18个连锁群的分子连锁图谱,覆盖大豆基因组长度1 035.6 cM,标记间平均距离为16.44 cM。利用复合区间作图法,对在济南和冠县衍生出的F2∶3群体的蛋白质含量的进行QTL分析。结果表明:济南试验点定位到3个与蛋白质含量有关的QTL,分布于D2、E和K连锁群上,分别可解释14%、11%和2%的变异;冠县试验点定位到1个与蛋白质含量有关的QTL,位于E连锁群上,可解释3%的变异。通过遗传作图找到3个与所定位的QTL相连锁的SSR标记,这些标记可为大豆分子标记辅助育种提供参考。