转基因技术在大豆性状改良上的应用

随着我国大豆需求量的逐年增加,培育超高产、优质、高抗性品种的需求变得越来越迫切。基因工程方法的应用为作物遗传育种开辟了一条新的道路,通过转基因技术,将控制优良性状的基因整合到作物基因组中,培育转基因植株,可以准确的、有目的对作物的农艺性状进行定向改良。近年来,功能基因组学的发展为转基因技术提供了新的指导。本文着重讲述了大豆遗传转化方法的新方向,同时介绍了国内外转基因技术在大豆性状(抗除草剂、抗虫、抗病、抗逆、品质性状等)改良中的研究进展,并对未来大豆转基因方向进行了展望。     

黄淮海地区大豆种质资源对疫霉根腐病的抗性鉴定

为系统鉴定黄淮海地区大豆种质资源对大豆疫霉根腐病的抗性,本研究采用改进的黄化苗下胚轴接种方法,利用8个大豆疫霉根腐病菌株对2017和2018年从黄淮海地区各育种单位收集的381个大豆品种(系)进行抗性鉴定。结果显示:22个品种(系)对超强毒力菌株PsJS2表现抗性,超过90%的品种(系)对弱毒力菌株Ps1、Ps3和Ps5均表现抗性。所有大豆品种(系)对8个菌株共产生36种反应型。将待鉴定品种(系)与鉴别寄主对8个大豆疫霉菌株的反应型进行比较,其中有63个品种(系)可能含有抗病基因Rps1b,36个可能含有抗病基因Rps3a,15个可能含有Rps1d;255个品种(系)的32种反应型与任何已知鉴别寄主的反应型均不一致,表明可能含有新的抗病基因或抗病基因的组合。本研究通过室内快速抗性鉴定,发现河南、河北、北京、安徽、山东、山西等地均含有丰富的大豆抗病种质资源,且具有丰富的抗性多样性。其中,河南、山东等地含有丰富的含有抗病基因Rps1b的抗性资源,河北、北京等地含有丰富的含有抗病基因Rps3a的抗病资源,为抗大豆疫霉根腐病的大豆种质利用及抗病基因挖掘提供了重要参考。     

广谱抗病基因chi和hrpZpsta双价表达载体的构建及其在大豆中的遗传转化

大豆的真菌性病害已经成为了限制大豆产量增长及品质提高的主要原因,利用基因工程技术培育出具有广谱性抗病能力的大豆新品种,已成为目前提高大豆抗性的有效途径之一。本研究构建了含2种广谱抗病基因chi和hrp Zpsta的双价植物表达载体,利用农杆菌介导技术导入大豆中,获得了能够在转录水平上表达2种外源抗病性基因的转基因大豆。对经抗性筛选得到的阳性苗及后代植株进行PCR检测、Southern杂交、荧光定量PCR检测,共得到T0代阳性植株7株,T1代阳性植株27株。转化植株的基因组在整合外源基因时出现不同情况,chi-hrp Zpsta双价载体分别以单价和双价两种形式随机整合到受体大豆基因组中并且能稳定遗传,同时在转录水平上亦有不同。     

大豆对大豆线虫生理小种3的抗性由一对加性显性基因控制

大豆对大豆线虫的抗性遗传是很复杂的。本研究是以抗病和感病品种(系)间所作的5个不同杂交组合的F_1、F_2及F_3植株在温室中进行大豆线虫抗性鉴定。单株寄生指数作为抗性或感病的分类指标。应用X~2测验法测定了观察值与期望值之间的相符程度。研究结果表明,对大豆线虫生理小种3的抗性是由每个亲本中的一对显性基因和两对隐性基因控制。‘Peking’     

大豆胞囊线虫(SCN)抗病候选基因研究进展

大豆胞囊线虫(Heterodera glycines,Soybean cyst nematode,SCN)是严重危害世界大豆生产的害虫,大豆对胞囊线虫的抗性由多个基因控制,发掘和利用抗病基因对于SCN抗病品种的选育至关重要.该文对包括基于QTL定位获得的rhg1和Rhg4抗性位点、基于比较基因组获得的线虫抗性基因Hs1pro-1同系物类的GmHs1pro-1和基于基因芯片获得的SCN抗病候选基因的研究进行综述,以期为SCN的抗病分子育种研究提供参考.     

我国转基因大豆现状与相关法规

大豆起源于中国,且在国内普遍种植,在东北、华北、陕、川及长江下游地区均有出产,以长江流域及西南栽培较多,以东北大豆质量最优。近年来,研究者们为了培育一些更具优良特性,比如说具有更强的抗病虫害能力和抗旱能力等,而对农作物进行转基因改良,最初,人们对转基因存在较多偏见,研究者们也对转基因大豆的安全性产生担忧,但随着各种相关法规和标准的陆续颁布,对转基因农作物进行安全评价和严格管理,使转基因大豆在安全性上得到了提高,转基因大豆的研究与发展也有了保障,文中对转基因大豆的发展以及研究现状、转基因相关法规等管理条例进行阐述。     

转hrpZ_(Psta)大豆株系的分子检测和抗性分析

为考察转基因大豆株系JN27-119-21后代中hrpZ_(Psta)外源基因的遗传稳定性、检测JN27-119-21后代的抗病能力,从而为培育抗疫霉根腐病的大豆新品种提供理论参考,以转hrpZ_(Psta)基因大豆株系JN27-119-21的T_7、T_8代为供试材料,通过PCR和Southern Blot分子生物学检测方法和下胚轴侵染法鉴定转基因株系后代抗疫霉菌能力。研究结果表明:外源hrpZ_(Psta)基因在高世代转基因株系中能够稳定遗传,hrpZ_(Psta)基因已被成功整合到大豆受体吉农27的基因组中,且整合方式为单拷贝,整合位点不同。hrpZ_(Psta)基因在转化株系的根、茎、叶中均有表达,T_7代平均相对表达量分别为2.877,1.336和7.734,T_8代平均相对表达量分别为3.612、1.746和8.627,2个世代相对表达量水平均为叶根茎。转基因株系后代对疫霉根腐病的抗病级别为抗性,而受体株系为中抗,抗病能力明显提高。     

大豆孢囊线虫3号小种抗性资源的持久抗性研究

１９９２￣１９９５年，应用田间自然发病重复鉴定、不同省份异地鉴定和人工接种卵悬浮液的多年多点鉴定方法，对４０份大豆孢囊线虫３号小种的抗性资源：其中免疫的１２份，抗病的２８份，进一步做持久抗性研究。结果原对３号小种免疫的１２份资源有１１份仍表现免疫，１份表现抗病；原来抗病的２８份资源仍全部表现抗病。鉴定结果表明参试的抗性资源抗性持久稳定，可供抗病育种应用。     

大豆胞囊线虫病3号生理小种的抗性候选基因GmRSCN3-2的初步鉴定

大豆胞囊线虫病3号生理小种(SCN3)是我国东北大豆产区的优势生理小种、危害较为严重,目前我国大豆生产上缺少抗病品种;然而常规育种方法培育抗性品种存在准确性差、遗传进程慢的缺点,因此分子辅助育种已成为培育抗性品种的有效途径之一。本研究根据前人的研究结果以抗大豆胞囊线虫病种质东农L-10为试验材料,克隆了抗病候选基因GmRSCN3-2的全长序列并构建了植物表达载体pCXSN-HA/GmRSCN3-2,进而利用发根农杆菌转化大豆材料来验证该候选基因的抗病性。结果表明:候选基因GmRSCN3-2在转基因植株阳性根内的平均雌虫数与空白对照植株根内的平均雌虫数存在显著差异,即GmRSCN3-2对大豆胞囊线虫病具有明显的抗性。     

利用“微创刷”法获得抗草甘膦转基因大豆

以发芽3 d的大豆成熟种子胚尖生长点为作用点,利用"微创刷"法将抗草甘膦基因(EPSPS)转入绥农22中,对转化植株T1代进行草甘膦筛选,对筛选后的抗性植株进行PCR检测,得到抗草甘膦转基因大豆。同时研究了不同浓度草甘膦对野生型绥农22与抗草甘膦转基因绥农22大豆植株的影响。结果表明:绥农22 T0代成株率为97.38%,对T1代具有草甘膦抗性的植株进行PCR检测,初步证明EPSPS基因成功转入大豆中,T1代转化效率为6.20%;对野生型绥农22与"微创刷"法获得的转基因绥农22大豆在不同浓度草甘膦进行相关生理指标测定,抗草甘膦转基因绥农22大豆在不同浓度草甘膦作用下叶片叶绿素含量指数、光合速率高于野生型绥农22大豆,莽草酸含量低于野生型绥农22大豆,进一步证明了大豆抗性植株对草甘膦的抗性。     

利用分子标记评价大豆种质的研究进展

中国农业科学院品种资源研究所大豆分子生物学实验室“九五”期间承担了大豆重要基因的分子标记和利用生物技术创造农作物特异新种质等国家科技攻关项目。经地三年的研究,已完成大豆耐盐性基因的分子标记,并申请了国家专利。在抗大豆花叶病毒病（ＳＭＶ）基因标记、大豆遗传多样性评价、分子标记辅助育种和种质创新等方面也取得重要进展。     

大豆抗胞囊线虫基因Rhg 1和Rhg 4产物基本性质分析与结构预测

抗胞囊线虫病基因是大豆抗病育种的重要基因资源.目前已经在抗胞囊线虫品种中发现了两个对于抗性具有重要贡献的Rhgl和Rhg4基因,但是关于蛋白质结构和功能的信息还很少.本研究注释了RHGl和RHG4完整的结构域特征,二级结构分析显示两蛋白质均采用α/β折叠,蛋白激酶结构域的空间结构采用与所有真核生物的丝氨酸/苏氨酸及酪氨酸特异性蛋白激酶的核心相同的折叠方式,具有类似结构特点.     

我国大豆孢囊线虫抗源筛选及抗病育种研究进展

本文概述了我国自７０年代以来对大豆孢囊线虫病的抗源筛选,抗性遗传及在抗病育种中的利用。     

分子标记及其在大豆抗性基因定位中的应用进展

快速发展的分子标记技术在大豆遗传图谱构建、抗性基因定位和辅助育种等方面得到了广泛应用。简要阐述了分子标记的主要类型、原理、特点及其在大豆抗性基因定位方面的应用进展,并对当前分子标记存在的问题及以后的发展前景进行了分析。     

中国大豆胞囊线虫抗源筛选及抗病育种研究进展

大豆胞囊线虫病是大豆生产上，危害最大且发生最普遍的病害，对大豆产量影响极大。应用抗病品种是防治大豆胞囊线虫病最经济有效的措施，介绍了我国大豆胞囊线虫抗源筛选及抗病育种的研究进展。     

大豆菌核病鉴定方法研究进展

大豆菌核病在全球范围内均有发生,由于病原菌寄主范围较广,难于防治,对大豆产量和品质产生严重影响。对于大豆菌核病抗性种质资源的鉴定是抗性机理研究、基因定位及抗病育种工作的重要基础,文章对大豆菌核病资源鉴定中涉及的接种体(菌丝、孢子和菌核)的培养、植株不同部位的接种鉴定、草酸鉴定、茎中可溶性色素水平测定及田间鉴定方法进行了系统的总结和分析,并针对接种体的选择、环境条件对发病的影响及田间与温室鉴定结果不一致等问题展开讨论,为大豆菌核病抗性资源的筛选,菌核病发病机理及抗性基因的定位研究奠定基础。     

大豆新品系抗SMV鉴定及其抗性来源分析

大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV)病是危害我国大豆生产的主要病害之一。利用黄淮大豆产区的SMV优势株系SC3和SC7对选育的394份大豆高世代新品系进行抗病性评价并分析其抗性来源。结果表明:对SC3株系表现高抗的品系有120份,占试验品系总数的30.46%;高抗SC7株系的品系有80份,占20.30%;对SC3和SC7株系都表现高抗的品系有64份,占鉴定品系数的16.24%。如大豆新品系H20443、H21660、H22501、Y50574和Y52933等通过审定后用于大田的生产将对SMV的流行起到控制作用。对选育的大豆新品系进行抗性来源分析可以发现,RT(抗病型)×RT组合获得抗病型后代品系的概率最高,其后依次为RT×IT(中间型)RT×ST(感病型)IT×RTIT×ITST×RTST×IT,后代品系出现抗病型概率最低的组合是ST×ST。这些结果可为大豆新品系的选育和抗病育种亲本的组配提供参考依据。     

160份广西春大豆种质对大豆花叶病毒株系SC15和SC18的抗性评价

广西是大豆花叶病发生较为严重的地区,大豆花叶病毒株系SC15及SC18株系是广西区内主要流行株系。为了调查广西本地大豆种质对这两个流行株系的抗性,采用人工接种的方法对160份广西本地春大豆种质进行抗性鉴定。结果显示:桂下湾灰地豆、小青豆(桂平)、小青豆-1(上思)、横县黑豆-1、横县黑豆-2、横县黑豆-3、那坡黑眼豆、隆林蛇场本地豆8份种质对SC15株系高抗,占所鉴定材料总数的5%;石塘五月黄、灌阳黄豆、凤山早黄豆、三石六月黄、两造黄豆、横县黑豆-1、田黑豆7份春大豆种质对SC18株系表现抗浸染,占所鉴定材料总数的4.37%。所鉴定的广西春大豆种质中,抗SC15株系的抗病种质抗性级别低,没有对SC15株系完全免疫的大豆种质;而抗SC18株系的大豆种质抗性级别比SC15株系高,其中有7份春大豆种质对SC18株系免疫。从抗性鉴定结果看,SC18株系对广西春大豆的致病力比SC15株系弱。因此SC15株系对大豆生产的危害更为严重,是更为值得重视的一个强毒株系。本研究筛选出的抗SMV春大豆种质可作为抗源材料用于大豆抗病育种及抗性相关的研究。     

大豆对大豆花叶病毒SC-11株系抗性的遗传及基因定位

大豆花叶病毒病(soybean mosaic virus,SMV)是世界性大豆病害,严重危害大豆的产量和质量.SC-11为我国黄淮夏大豆区以及北方春大豆区SMV主要流行株系.研究大豆品种对SC-11的抗性遗传方式,不同大豆材料对SC-11抗性位点的等位性关系,并对抗性基因进行了SSR标记定位.结果表明:齐黄1号对SC-11的抗性由一对显性基因(RSC-11)控制;齐黄1号、齐黄22,广吉和早熟18对SC-11的抗病基因是等位的或紧密连锁的;经分离群体组群分析法研究发现,齐黄1号抗SC-11的位点RSC-11位于F连锁群,与SSR标记Saull4、Satt334、Sat_234和Sct_033紧密连锁,距离分别为11.1 cM、8.9 cM、4.6 cM和4.7 cM;选取F连锁群上亲本间有多态的18对引物构建了F连锁群的遗传图谱,全长254.8cM,标记间平均距离为13.41cM.研究结果为大豆抗病育种以及抗性基因的精细定位和图位克隆奠定了基础.     

大豆对大豆胞囊线虫侵染的应答机制研究

大豆胞囊线虫病(Heterodera glycines,soybean cyst nematode,SCN)是大豆生产上的重要病害,其特点为危害重、分布广、难防治,每年对大豆生产造成极大的损失。种植大豆抗性新品种是防治SCN目前最为有效的措施,研究大豆对SCN侵染的应答机制,是培育大豆持久抗病品种的前提,对加快抗线虫品种选育及SCN的防控具有重要的意义。本文综述了大豆对SCN侵染的组织细胞学应答机制;介绍了大豆在SCN侵染后酶系变化及酚类代谢的生理生化应答机制;从分子水平阐明了SCN侵染后大豆的基因转录变化,差异蛋白及DNA甲基化的应答机制,以期为大豆胞囊线虫病害的进一步研究与防治提供参考。