利用与大豆灰斑病抗性基因连锁的SSR标记构建品种(系)的分子身份证

以黑龙江省29个大豆育种单位的103份已鉴定大豆灰斑病3个生理小种抗性的大豆品种(系)为材料,选择与大豆灰斑病抗病基因连锁的19个SSR标记检测,获得等位变异数86个,每个标记检测到的等位变异数分布在2~6个之间,平均为4.42个。应用遗传统计软件(genetics statistics 3.0)分析表明, 标记的多样性指数介于0.198~0.751之间,平均多样性指数为0.606。品种(系)特异指数差异较大,介于46.592~481.541之间,平均为87.415。根据标记的等位基因数,使用ID Analysis 1.0软件分析表明,利用与大豆抗灰斑病基因连锁的7个SSR标记(Satt565、Satt547、Satt431、Sct_186、SOYGPATR、Satt244、Sat_151)就能有效区分各品种(系),因此利用这7个标记构建了供试品种(系)的分子身份证。     

2012年北方春大豆国家区试大豆品种纯度鉴定、分子ID构建及遗传多样性分析

为了鉴定北方春大豆组国家区域试验大豆品种的纯度、构建参试大豆品种的分子ID及品种间遗传关系分析,从而有效地指导中国北方春大豆新品种的选育和推广。通过对参加2012年北方春大豆国家区试的94份大豆材料用分布在大豆基因组8个连锁群的13对SSR标记进行分析。结果表明：94份参试大豆品种纯度分布范围为53.85%~100%,平均纯度为99.02%;利用Satt231、Satt288、Satt160、Satt193和Sat-092这5对引物可以将94份参试大豆品种区分开,并获得唯一的分子ID;94个参试大豆品种间遗传相似系数为0~0.846,平均相似系数为0.2783,说明参试大豆品种间遗传差异性较大。通过SSR标记分析,可以有效地鉴定参试大豆品种的纯度、建立参试大豆品种的分子ID及实现品种间遗传关系分析。     

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。     

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。     

黑龙江省审定水稻品种分子ID的构建

本研究以黑龙江省审定的214份水稻品种作为试验材料,构建黑龙江省审定水稻品种的分子ID,为北方粳稻的品种资源保护和利用提供理论依据。选择分布于水稻12个连锁群的131对引物,对参试材料进行聚丙烯酰氨凝胶电泳检测,根据品种之间扩增出条带的分子量大小的差异赋值。筛选出多态性好的24对引物对材料进行检测,共检测出等位变异124个,每个引物所检测到的等位变异范围在4~8个,平均为5.17个。引物的多样性指数在0.486~0.817之间,平均多样性指数为0.697,最高的引物是RM206。品种特异性指数在70.451~553.727之间,平均值为141.000,最高的品种是东农428。将电泳所检测出的等位基因变异数字化,采用ID Analysis 4.0进行数据分析,结果表明,仅需要13对引物(RM206,RM453,RM430,RM9,RM249,RM481,RM21,RM241,RM486,RM26051,RM44,RM561,RM154)就可以将214份水稻参试品种完全区分开,从而可以快速有效地构建出一套黑龙江省审定水稻品种分子ID。     

分析中国栽培大豆遗传多样性所需SSR引物的数目

我国拥有极其丰富的大豆资源。传统的方法是根据农艺性状来分析其遗传变异，但农艺性状受自然环境和人为因素影响明显。随着大豆育成品种的增加，有限的表型变异已难以详细阐明我国2万余份大豆品种的遗传变异情况，需要从DNA分子水平深入研究我国大豆资源遗传变异分布规律。本研究以190份为大豆为初选核心种质的一个无偏样本。用60对SSR引物扩增，获得606个等位变异，平均每个位点有10个等位变异。位点多态信息量范围从0．55到0．99，平均为0．83。对190份大豆相似系数矩阵的标准误分析表明。SSR引物数增加到50左右时。再增加引物，标准误变化很小。共表型矩阵之间的相关性测验显示，当等位变异数达到570以上，相互之间相关性极显著。从实验材料中选取东北春大豆类型作为一个小样本进行共表型矩阵相关性分析也有类似结果。用SSR方法分析中国栽培大豆(G．max)遗传变异关系时，只有等位变异数达到一定的范围时，才能真实地反映出品种之间的遗传变异关系。当群体的遗传变异范围变得相对较小时。分析个体之间的遗传变异关系所需的等位变异数目也相应降低。结合SSR位点在大豆基因组中的分布和基因多样性水平。能够找到分析栽培大豆遗传多样性的核心SSR引物。只有获得等位变异数在570以上。才能客观地反映出中国栽培大豆遗传变异关系。     

3个大豆品种及其骨干亲本的亲缘关系和指纹图谱分析

为了研究江苏淮北地区大豆推广品种及其骨干亲本的亲缘关系和指纹图谱,以3个淮豆系列品种及其8份骨干亲本品种为试验材料,利用CTAB法提取基因组DNA,采用SSR分子标记对11份大豆品种进行亲缘关系和指纹图谱分析。结果显示：利用筛选出的46对SSR引物在11个大豆品种中共检测出125个等位变异,每对引物可检测到2~5个等位变异。使用非加权类平均法进行聚类分析,大部分供试材料间的遗传变异较小,遗传相似系数为0.5781~0.9609。SSR标记遗传距离为0.0391~0.4219,平均0.2773。从上述引物中选取5个核心引物构建的指纹图谱能够鉴别3个淮豆系列品种。上述结果不仅用于品种鉴定及其知识产权保护,还为有效选配亲本拓宽遗传基础提供了理论基础和技术支持。     

"十五"大豆创新种质和1963-1995年间育成品种的SSR遗传结构及遗传多样性分析

对22份"十五"攻关培育的创新种质和22份大豆育成品种进行了24个SSR标记的分析比较,目的是在分子水平上阐明创新种质的遗传结构特点,为拓宽我国大豆育成品种遗传基础及亲本选择提供理论依据。本研究在24个SSR位点共检测出231个等位变异,其中15.8%(36个等位变异)为创新种质所特有,特别是在与大豆胞囊线虫紧密连锁的Satt309位点上验证了一个我国独有的等位变异。结合UPGMA和Model-based聚类结果,将创新种质和育成品种分为4组,第Ⅰ组由13份来自东北和山西的创新种质组成;第Ⅱ组由8份来自东北的育成品种组成;第Ⅲ组由8份来自黄淮海和南方的大豆种质组成,其中创新种质和育成品种各为4份;第Ⅳ组由4份育成品种组成,分别来自吉林、黑龙江、河南和山西。遗传多样性分析结果表明,利用国外种质和野生大豆创造的创新种质丰富了东北地区育成品种的遗传多样性。因此,应加强利用国外种质、我国栽培大豆地方品种和野生大豆等优异资源,在创造优异大豆新种质的同时,拓宽我国大豆的遗传基础。     

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。     

大豆杂种产量相关的位点及等位变异分析

选用来源于中国黄淮和美国的熟期组II~IV的8个大豆品种, 按Griffing方法II设计, 配成28个双列杂交组合, 包括8个亲本共计36份材料。选用300个SSR标记, 对8个大豆亲本进行全基因组扫描, 利用基于回归的单标记分析法, 对大豆杂种产量和分子标记进行相关性分析, 估计等位变异的效应和位点的基因型值, 剖析杂种组合的等位变异。结果表明, 300个SSR标记中有38个与杂种产量显著相关, 分布于17个连锁群上, 其中D1a和M等连锁群上较多, 有8个位于连锁定位的QTL区段内(±5 cM)。单个位点可分别解释杂种产量表型变异的11.95%~30.20%。杂种的位点构成中包括有增效显性杂合位点、增效加性纯合位点、减效加性纯合位点和减效显性杂合位点4部分, 其相对重要性依次递减。从38个显著相关的SSR标记位点中, 遴选出Satt449、Satt233和Satt631等9个优异标记基因位点, Satt449~A311、Satt233~A217和Satt631~A152等9个优异等位变异, 以及Satt449~A291/311、Satt233~A202/207和Satt631~A152/180等9个优异杂合基因型位点。这些结果为理解杂种优势的遗传构成和大豆杂种产量聚合育种提供了依据。     

大豆微卫星诱发突变的分子分析

Microsatellite or SSR marker is an efficient tool for plant genotype identification, molecular mapping and marker-assisted selection. Objective of this study is to analyze the mutagenized microsatellite variations in soybean genome and reveal nature of these mutations. In the present study, mutations at fifteen microsatellite loci were detected in genomic DNAs of soybean mutant E182 induced by EMS (ethyne metyl sulfate) using PCR amplification of 485 pairs of SSR primers. These fifteen mutagenized microsatellite loci with repeat number variation were Satt005, Sattll7, Satt185, Satt282, Satt290, Satt420, Satt452, Satt483, Satt569, Satt579, Satt600, Satt602, Sat-086, Sat-107 and Sat-135, respectively. Sequencing results of these fifteen loci indicated that microsatellite sequences at Satt282, Satt483, Satt579, Satt600 and Satt602 loci were respectively deleted 1 -, 3 -, 8-, 20 - and 1 - trinucleotide (all [ATT]1-20 except for [CAA]8 [TAA]12 at Satt600 locus) repeats, which made allele sizes at these five loci decrease 3, 9, 24, 60 and 3 bp, respectively. And while microsatellite sequences at the other ten mutated loci, Satt005, Sattll7, Satt185, Satt290, Satt420, Satt452, Satt569 and Sat-086, Sat-107, Sat-135, were respectively inserted 1-, 6-, 6-, 3-, 4-, 3-, 8- trinu-cleotide repeats (ATT)1-8 and 12-, 6-, 16- dinucleotide repeats (AT)6-16, making allele sizes at these ten loci increase 3, 18, 18, 9, 12, 9, 24, 24, 12, 32 bp, respectively. On the other hand, eleven events of base mutations were detected in flanking regions at seven (Sat- 107, Satt185, Satt282, Satt420, Satt569, Satt579 and Satt600) of fifteen mutated microsatellite loci. These base mutations consisted of 6 transitions (4T→C and 2 A→G), 2 transvertions (A→T and T→A), 1 insertion (T) and 2 deletions (A and T). The experimental results proved that EMS mutagenesis could cause different types of mutations at microsatellite multilocus in soybean genome, including repeat number variations in microsatellite regions and random base mutations in flanking regions. We found three mutational biases, which were frequent insertion mutations of repeat units, initiating positions of microsatellite sequences of repeat unit insertions/deletions and both flanking-base T ↓ A of these insertion/deletion positions. In addition, the resolution capacity of high-quality agarose gels was sufficient to distinguish differences of only three base pairs in this experiment.     

大豆抗胞囊线虫4号生理小种新品系SSR标记分析

培育抗病品种是大豆胞囊线虫(Soybean Cyst Nematode, SCN)病经济、有效的防治方法。利用130个SSR标记对26份抗SCN 4号生理小种(SCN 4)新品系和15份感病品系进行基因型分析, 旨在明确抗病品系与SCN 4抗性相关联的SSR标记, 提出抗性基因分子标记鉴定方法, 以提高抗病品系在育种中的利用效率。研究表明, Hartwig与晋品系亲本具有不同的SCN 4抗病基因, 其遗传相似系数为0.362。与抗性显著关联的22个SSR位点分布在11个连锁群(LG), 推测LG D1b上分布的SSR标记附近存在1个新的SCN 4抗病基因; 而Satt684、Sat_230、Sat_222、Satt615和Satt231位点, 来自亲本Hartwig等位基因与抗病相关联, 而来自晋品系的等位基因与感病相关联, 在Sat_400、Satt329和Satt557等其他17个SSR位点, 来自Hartwig等位基因与感病相关联, 来自晋品系亲本的等位基因与抗病相关联。利用非连锁不平衡SSR标记Satt684和Sat_400可对供试品系进行有效的抗性辅助选择。     

黑龙江部分野生黑木耳菌株的分子ID构建

为分析黑龙江地区28株野生黑木耳菌株的遗传多样性,并构建种质分子身份证。利用SSR分子标记对供试菌种进行遗传多样性分析,用NTSYS软件进行聚类分析并用ID Analysis 1.0软件种质分子身份证。结果表明：7对引物共检测到131个多态性片段,品种间特异性指数介于23.015~53.827之间,平均为30.00;在相似水平在0.58时,28个供试黑木耳菌株被分为3个组群。结果仅需5对引物即可将28份参试菌株完全区分开。     

大豆种粒斑驳抗性的遗传分析及基因定位

运用SSR标记技术及分离群体组群分析法(BSA法), 对大豆品系3C624×东农8143的F₂、F₃代群体接种SMV1号株系鉴定种粒斑驳抗性, 并进行抗种粒斑驳基因的分子定位。结果表明, 东农8143对SMV1号株系的种粒斑驳抗性受1对显性基因控制。用Mapmaker/Exp 3.0b进行连锁分析, 抗种粒斑驳基因位于大豆染色体组的F连锁群上, 并获得了与抗种粒斑驳基因紧密连锁的5个SSR标记Sat_297、Sat_229、Sat_317、Satt335和Sct_188, 标记与抗病基因间的排列顺序和连锁距离为Sat_297–12.4 cM–Sat_229–3.6 cM–SRSMV1–1.7 cM–Sat_317–2.4 cM– Satt335–13.8 cM–Sct_188。其中近距离标记Sat_229(3.6 cM)、Sat_317(1.7 cM)和Satt335(4.1 cM)可用于标记辅助选择育种和抗源筛选。     

大豆品种豫豆25抗疫霉根腐病基因的鉴定

大豆疫霉根腐病是大豆破坏性病害之一。防治该病的最有效方法是利用抗病品种。迄今,已在大豆基因组的9个座位鉴定了15个抗大豆疫霉根腐病基因,但是只有少数基因如Rps1c、Rps1k抗性在我国是有效的。因此,必需发掘新的抗疫霉根腐病基因,以满足抗病育种的需求。豫豆25具有对大豆疫霉菌的广谱抗性,是目前筛选出的最优异的抗源。以豫豆25为抗病亲本分别与豫豆21和早熟18杂交构建F_2:3家系群体。两个群体的抗性遗传分析表明,豫豆25对疫霉根腐病的抗性由一个显性单基因控制,暂定名为RpsYD25。用SSR标记分析两个群体,RpsYD25均被定位于大豆分子遗传图谱N连锁群上。由于Rps1座位已作图在N连锁群,选择Rps1k基因中的一些SSR设计引物,检测RpsYD25与Rps1座位的遗传关系。结果表明,一个SSR标记Rps1k6与RpsYD25连锁,二者之间的遗传距离为19.4 cM。因此,推测RpsYD25可能是Rps1座位的一个新等位基因,也可能是一个新的抗病基因。     

Identification of QTLs for growth period traits in soybean using association analysis and linkage mapping

The growth period traits of soybean (Glycine max L. Merr.) are quantitatively inherited and crucial for its adaptation to different environments. Association analysis and linkage mapping were used to identify the quantitative trait loci (QTLs) for days to flowering (DF), days from flowering to maturity (DFM) and days to maturity (DM). Considering the effect of sowing date, the phenotypes were evaluated in three or four sowing‐date‐experiments in each year. A total of 96 associations, involving 19 SSRs corresponding to DF, DFM and/or DM, were identified by association mapping. Six, eight and two QTLs were observed relating to DF, DFM and DM by linkage mapping, respectively, and some QTLs were shared by DF, DFM and DM. Four SSRs (Satt150, Satt489, Satt172 and Sat_312) were found to be related to the growth period traits using the two mapping methods. In summary, association analysis and linkage mapping can complement and verify results from both methods to identify QTLs in soybean, and these findings may be useful in facilitating the selection of growth period–related traits via marker‐assisted selection.     

QTLs associated with resistance in soybean PI567516C to synthetic nematode population infecting cv. Hartwig

Worldwide, soybean cyst nematode (SCN, Heterodera glycines Ichinohe) is the most destructive pathogen of soybean [Glycine max (L.) Merr.]. Crop losses are primarily mitigated by the use of resistant cultivars. Nematode populations are variable and have adapted to reproduce on resistant cultivars over time because resistance primarily traces to two soybean accessions, Plant Introduction (PI) 88788 and Peking. Soybean cultivar Hartwig, derived primarily from PI437654, was released for its comprehensive resistance to most SCN populations. A synthetic nematode population (LY1) was recently selected for its reproduction on Hartwig. The LY1 nematode population currently infects known sources of resistance except soybean PI567516C; however, the resistance to LY1 has not been characterized. The objective of this study was to identify quantitative trait loci (QTLs) underlying resistance to the LY1 SCN population in PI567516C, identify diagnostic DNA markers for the LY1 resistance, and confirm their utility for marker-assisted selection (MAS). Resistant soybean line PI567516C was crossed to susceptible cultivar Hartwig to generate 105 recombinant inbred lines (F₂-derived F₅ families). QTLs were mapped using simple sequence repeats (SSRs) covering 20 Linkage Groups (LGs) and three diagnostic markers, Satt592, Satt331, and Sat_274, were identified on LG O. These markers have a combined efficacy of 90% in identifying resistant lines in a second cross that has been generated by crossing a susceptible cultivar 5601T with resistant PI567516C. F₂-derived F₄ segregating population was used in MAS to identify resistant lines.