中国东北大豆育成品种遗传多样性和群体遗传结构分析

1923—2005年中国育成1 300个大豆品种, 其中东北育成682个品种。选用大豆基因组64个SSR标记分析东北169份大豆育成品种的遗传变异, 探讨东北大豆育成品种群体遗传多样性及分时期亚群间、分省亚群间的遗传多样性和互补性, 及该地区育成品种群体的遗传结构。结果表明, 东北大豆育成品种遗传多样性丰富, 分时期亚群随着时间推移旧的等位变异在消失而新的等位变异不断增加, 新增加的多于消失的旧等位变异。分省亚群(黑龙江、吉林、辽宁)间都存在较多互补等位变异数, 最多的在黑龙江与辽宁亚群间。分时期亚群间、分省亚群间分别拥有各自特有或特缺的等位变异。东北大豆育成品种分省亚群、分时期亚群分类与SSR标记遗传距离聚类间有显著相关, 省份分群、时期分群都有其相应的遗传基础。东北大豆育成品种可能源自两个血缘群体, 分别占I、II类群的绝大部分, 和III、IV类群中较大比例; 黑龙江品种兼有两方面血缘, 吉林、辽宁品种则侧重在同一种血缘, 前者遗传基础较后两者广; 东北各分时期亚群均有2种血缘。研究结果启示在新品种选育中应加强东北3省间大豆育成品种种质的交流、增加优异基因相互渗透, 从而拓宽大豆品种的遗传基础。     

中国大豆育成品种10个重要家族的遗传相似性和特异性

以我国10个大豆育成品种重要家族的179个品种为材料,选用161个均匀分布于大豆基因组的SSR分子标记,采用PowerMarker Ver. 3.25软件分析参试材料的遗传多样性、相似性与特异性。结果表明,161个位点上共检测到1697个等位变异,单位点变幅为5~24个,平均10.5个;多态信息含量在0.549~0.947间,平均0.832;群体具有丰富的遗传变异。聚类分析表明,179个品种可归为6大类11小类,同一家族的品种有聚为一类的趋势。品种间亲本系数和遗传相似系数显著相关(r = 0.67);山东寿张县无名地方品种(A295)、即墨油豆(A133)、滑县大绿豆(A122)和铜山天鹅蛋(A231) 4个家族亲本系数和相似系数均较小,遗传基础较宽广;矮脚早(A291)、上海六月白(A201)、奉贤穗稻黄(A084)和51-83 (A002) 4个家族亲本系数和相似系数较大,遗传基础较狭窄,这与选择育种品种较多有关;东北白眉(A019)家族与其他家族间的亲本系数和遗传相似系数均最小。家族间特异性分析表明,东北白眉(A019)家族和其他9个家族地理距离较远,存在较多互补、特有、特缺等位变异;而III区和II区地理位置较近,种质交流较多,两区家族间特有、特缺等位点数较少,其中A002、A231和A122三个家族无特有等位变异,A084、A201、A034和A231四个家族无特缺等位变异。本研究结果对拓宽大豆育成品种遗传基础具有指导意义。     

发掘大豆资源中灰斑病1号生理小种抗性优异等位变异

通过发掘大豆资源中抗灰斑病1号生理小种的优异等位变异和载体材料,为开展抗灰斑病品种分子设计育种提供理论基础。以205份大豆资源构建的自然群体为试验材料,对其进行灰斑病1号生理小种的抗性鉴定;利用117对SSR标记进行全基因组扫描,分析群体的遗传多样性和群体结构,应用GLM和MLM程序对标记与大豆灰斑病抗性开展关联分析。结果表明：205份大豆资源对灰斑病1号生理小种抗性遗传变异系数为20.90%;2个模型共检测到与灰斑病1号生理小种抗性关联的位点7个,表型变异解释率在7.58%~16.06%;发掘到增效等位变异36个,其中效应值较大的等位变异为Satt244-230（26.16）、Satt142-154（21.94）和Satt244-186（20.19）,携带上述3个等位变异的载体材料均为野生资源,3个典型材料分别为12C8646、12C8670和12C6175;育成品种中具有最大增效值的等位变异为Satt142-189（8.94）,有7个品种携带该等位片段,均为黑龙江品种,典型载体材料为东农43。 上述信息可用于分子标记辅助选择育种和抗源筛选。     

小麦抗旱品种的遗传多样性分析及株高优异等位变异挖掘

为了解北方冬麦区小麦抗旱品种的遗传多样性,筛选株高相关标记的等位变异,选用117个均匀分布于小麦各条染色体的SSR标记,对136份小麦抗旱品种进行分析。共检测到1484个等位变异,平均每个标记12.6个等位变异,变化范围为2～42个,供试材料的多态性遗传信息含量(PIC)变化范围为0.016～0.941,平均为0.640。聚类分析把同一地区或育种单位育成的品种、具有共同亲本的姊妹品种聚为一类,部分相近年代选育的品种也分别聚在一类,国外材料的基因导入对育成品种的遗传基础产生了影响。关联分析表明,在旱地条件下与株高显著相关的标记有19个(P0.01),其中6个极显著相关(P0.001);在水地条件下与株高显著相关的标记也有19个,其中7个极显著相关。水、旱两种条件下共检测出与株高极显著相关的标记9个,分别是Xbarc125(7D)、Xbarc168(2D)、Xgwm126(5A)、Xgwm130(2B)、Xgwm212(5D)、Xgwm285(3B)、Xgwm495(4B)、Xgwm95(2A)和Xwmc396(7B),其中Xgwm285的220bp、Xgwm495的181bp、Xgwm212的99bp和Xbarc125的167bp等位变异是与矮秆关联的优异等位基因。     

大豆育成品种的遗传多样性及核心种质研究进展

大豆育成品种综合了祖先亲本和部分育成品种的遗传基础,对其遗传多样性进行准确的评价可以为亲本选配、后代遗传变异程度及杂种优势水平的预测提供指导。本文从常规表型、生化和分子三个方面阐述大豆育成品种的遗传多样性的研究进展,最后概述了大豆育成品种核心种质构建的进展。     

国外种质对中国大豆育成品种遗传贡献的分子证据

用SSR标记对32份中国大豆品种与40份国外引进大豆育成品种祖先亲本的遗传多样性进行分析,以明确引进国外大豆种质对中国大豆育种的遗传贡献。结果表明,在22个SSR位点共检测到170个等位变异,中国大豆和引进国外大豆平均等位变异数分别为6.0和6.9个,遗传多样性指数都为0.71,国外品种中检测到48个特有等位变异,而中国大豆中仅检测到22个,且共有等位变异在中外大豆中的分布频率差异较大。聚类分析也发现中国育成品种与国外引进大豆存在较大差异。遗传组成分析发现,Amsoy和十胜长叶2个国外种质的引入使5个中国大豆育成品种增加了23个国外种质特有等位变异;其在育成品种中的保留比例为29.13%,但不同遗传背景中保留的等位变异不同,说明国外种质在中国大豆育种中起着重要作用,而且仍有很多特有等位变异没有被利用,可以继续作为亲本在中国大豆改良中发挥作用。     

大豆品种资源抗灰斑病7号生理小种优异等位变异的发掘

本文旨在发掘大豆品种资源中抗灰斑病7号生理小种优异等位变异,为培育抗灰斑病品种提供遗传信息和载体材料。以202份大豆品种为试验材料,鉴定材料抗灰斑病7号生理小种的抗病性。利用SSR标记进行全基因组扫描,采用TASSEL 3.0软件的GLM模型和MLM模型对大豆品种的灰斑病抗性与标记进行关联分析。结果表明,2种模型共同检测到12个与灰斑病7号生理小种抗性显著关联的位点,各标记对表型变异的解释率为2.00%~15.47%,共同检测到增效作用的等位变异共有20个,其中增效表型效应值最大的等位变异是Satt549-263(18.88),载体材料为‘合丰29’;其次为Satt372-291(17.92),载体材料为‘合丰34’。发掘到的等位变异信息和载体材料为培育抗灰斑病品种亲本选配和后代等位条带辅助选择提供了依据。     

中国栽培和野生大豆农艺及品质性状与SSR标记的关联分析Ⅱ.优异等位变异的发掘

在前文研究已检出与农艺品质性状显著关联的SSR位点的基础上,本文进一步对与性状关联位点的等位变异作解析,通过将携带某等位变异的所有材料表型均值与携带无效等位基因（null allele）材料表型均值做比较,估计等位变异的潜在表型效应增量（减量）,进一步利用该信息估计位点增效（减效）等位变异的平均效应,鉴别出一批农艺品质性状优异位点、等位变异及携带优异等位变异的载体材料。发现在栽培及野生种质中检出的优异等位变异有同、有异、有互补性。发现关联位点正、负效应等位变异均值间有差异,可根据育种目标性状选择要求,选取适合的位点及相应等位变异。同一标记位点可与多性状关联,其等位变异在不同性状间各有其表型效应的方向和大小;等位变异在相关性状效应上方向、大小的异同解释了性状间正、负相关的遗传原因。关联作图得到的信息可以弥补家系连锁法QTL定位信息的不足,并直接利用等位变异信息进行亲本选拔、组合选配及后代等位条带辅助选择以提高育种成效。     

大豆品种吉林20、30对育成品种的遗传贡献分析

通过对吉林省农业科学院育成的大豆品种吉林20和吉林30的遗传贡献率分析表明,具有吉林20血缘的育成品种83个,核遗传贡献占50%的有32个,核遗传贡献占25%～31.25%的34个;具有吉林30血缘的育成品种17个,核遗传贡献占50%以上的有15个品种.具有吉林20和吉林30细胞质来源的品种分别占其育成品种15.7%和76.5%.系谱分析表明,吉林20、吉林30不仅融入黑龙江和辽宁优异血缘,而且融入了日本和美国的优异血缘.     

控制大豆根结线虫抗性的主要QTL的系谱分析

在美国南部根结线虫[Meloidogyne incognita (Kofoid White) Chitwood，以下简称Mi]是大豆品种(Glycine max L．)的一种严重害虫。过去几十年间美国育成了许多具有Mi抗性和很高生产力的大豆品种。为了鉴定在连锁群O(LG—O)顶端附近的且赋予根结线虫抗性的主要数量性状位点(QIL)，已使用了DNA标记。本研究的目的是确定在LG—O上遗传了根结线虫主要抗性QTL的优良根结线虫抗性品种的频率，     

太湖流域粳稻两类群体种子活力性状有利等位变异的发掘

发掘粳稻种子活力性状的优异等位变异和携带优异等位变异的载体材料可为培育适于直播的高活力粳稻品种提供遗传信息和育种材料。以太湖流域粳稻94个品种构成的自然群体和粳稻品种秀水79与粳稻恢复系C堡衍生的247个重组自交家系(RIL)群体为试验材料,利用斜板发芽法发芽,调查生长7d的幼苗根长、苗高和干重3个种子活力性状,采用Tassel软件中的GLM方法和Win QTL Cartographer2.5软件中的CIM方法进行种子活力性状的QTL分析,发掘有利等位变异和相应载体品种。结果表明:(1)在太湖流域粳稻自然群体中共检测到11个与种子活力性状相关联的SSR标记位点,共发掘出42个控制种子活力性状的优异等位变异,其中控制根长的17个,控制苗高的13个,控制幼苗干重的12个。携带种子活力性状优异等位变异且效应值较大的载体材料有滇屯502选早、扬稻6号、开青、籼恢429和C堡等。(2)在RIL群体中共检测到9个与种子活力性状相关的QTL,其中2个控制根长,4个控制苗高,3个控制幼苗干重。除控制幼苗干重的qDW-2a的有利等位变异RM525-143bp来自秀水79以外,其余8个位点的有利等位变异均来自C堡。(3)两类群体均在第1染色体上检测到与根长关联的SSR标记位点,均在第2、第8和第11染色体上检测到与苗高关联的位点,均在第2染色体上检测到与幼苗干重关联的位点,且在自然群体中检测到优于和多于家系群体的等位变异。     

中国栽培和野生大豆农艺及品质性状与SSR标记的关联分析 II. 优异等位变异的发掘

在前文研究已检出与农艺品质性状显著关联的SSR位点的基础上, 本文进一步对与性状关联位点的等位变异作解析, 通过将携带某等位变异的所有材料表型均值与携带无效等位基因(null allele)材料表型均值做比较, 估计等位变异的潜在表型效应增量(减量), 进一步利用该信息估计位点增效(减效)等位变异的平均效应, 鉴别出一批农艺品质性状优异位点、等位变异及携带优异等位变异的载体材料。发现在栽培及野生种质中检出的优异等位变异有同、有异、有互补性。发现关联位点正、负效应等位变异均值间有差异, 可根据育种目标性状选择要求, 选取适合的位点及相应等位变异。同一标记位点可与多性状关联, 其等位变异在不同性状间各有其表型效应的方向和大小; 等位变异在相关性状效应上方向、大小的异同解释了性状间正、负相关的遗传原因。关联作图得到的信息可以弥补家系连锁法QTL定位信息的不足, 并直接利用等位变异信息进行亲本选拔、组合选配及后代等位条带辅助选择以提高育种成效。     

大豆花叶病毒(SMV)株系SC4和SC8的抗性遗传分析

选用我国黄淮和长江流域大豆产区发生频繁的SMV株系SC4和SC8,利用大豆抗病材料和感病材料配制抗感和抗抗杂交组合,研究抗病材料对SC4和SC8株系的遗传方式以及不同大豆材料对SMV抗性基因位点间的等位性关系。结果表明, 接种SC4株系后,由冀LD42、徐豆1号、跃进4号、科丰1号、PI96983、晋大74、汾豆56、大白麻和齐黄22为抗源配制的9个抗感组合的F₁均表现抗病,经卡方测验, F₂抗感分离比例3∶1,F_2:3家系分离比例为1(抗)∶2(分离)∶1(感),表明这些抗源均有1对基因控制对SC4株系的抗性,且抗病表现为显性;5个抗抗组合的F₁均表现抗病,F₂群体分离比例15(抗)∶1(感),表明大白麻与汾豆56、科丰1号和齐黄1号携带抗SC4的基因是不等位的,冀LD42与汾豆56,晋大74与中作229是不等位的。接种SC8株系后,用齐黄1号、中作229、NY58、科丰1号、PI96983、晋大74、汾豆56、大白麻和齐黄22为抗源配制的抗感组合杂交后代分离符合1对基因的分离比例且F₁均表现抗病,说明这些品种对SC8株系的抗性也均由1对显性基因控制。抗抗组合晋大74×汾豆56接种SC8株系后的F₂群体全部表现抗病,F_2:3家系没有抗感分离,表明抗病品种晋大74与汾豆56携带的抗病基因是等位的;齐黄1号×科丰1号、大白麻×汾豆56的F₂群体分离比例15(抗)∶1(感),表明抗病亲本齐黄1号与科丰1号、大白麻与汾豆56携带抗SC8的基因是不等位的,而且独立遗传。     

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。     

大豆豆乳产量、品质及加工性状的遗传变异和遗传规律研究

以全国不同地区261个大豆品种为材料分析了大豆豆乳产量、品质及加工性状在品种间的遗传变异,以2个杂交组合为材料分析了干豆乳产量的遗传规律.结果表明:大豆豆乳产量、品质及加工性状在品种间存在丰富的遗传变异,变异系数为6.68%～38.13%;六合小叶青×新沂小黑豆和上饶干不死×淮阴秋黑豆2个杂交组合植株世代正反交F1的干豆     

大豆对SMV SC-7株系群的抗性遗传与基因定位

科丰1号×南农1138-2的P₁、P₂、F₁和180个重组自交家系接种SC-7株系群的鉴定表明,P₁与F₁全抗,P₂全感,说明抗性为显性;重组自交家系抗、感按1∶1分离,说明抗性由一对基因控制。利用王永军等的遗传连锁图对SC-7株系群的抗性基因进行连锁分析,将抗病基因Rsc-7定位于N8-D1b＋W连锁群上,并与已定位的5个抗性基因中的3个连锁,还有一个与之相连锁的标记LC5T,其排列顺序和遗传距离为Rsa (30.6 cM) Rsc-7 (22.1 cM) Rn3 (10.3 cM) Rn1 (15.8 cM) LC5T。     

不同年代棉花品种产量构成、纤维品质及其系谱分析

对５０年来我国自育的有代表性的棉花品种２０份进行了比较研究，结果表明，棉花单产呈递增趋势，９０年代棉花品种比５０年代品种皮棉增产１７．７３％，平均每年增产皮棉３．３８４ｋｇ·ｈｍ－２，产量增加主要是衣分和单株结铃数增加所致，衣分呈递增趋势，年均递增０．１００２个百分点；单株结铃数增加１．６个。新品种的子指变小，衣指变大；棉花衣分与皮棉产量呈显著正相关（ｒ＝０．７００３＊＊），衣分对棉花产量贡献最大（ Ｐ３ｙ＝０．５８１０），单株铃数次之（Ｐ１ｙ＝０．２８５８），铃重最低（Ｐ２ｙ＝０．１３２６）。棉花纤维品质逐步得到改良，绒长变长，纤维强度变大；棉花遗传基础狭窄。