抗真菌转基因大豆对大豆疫霉根腐病抗病性鉴定

采用下胚轴伤口接种法,对Southern杂交阳性的转菜豆几丁质酶基因和大麦核糖体失活蛋白基因的双价转基因大豆T2代的5个株系,进行了大豆疫霉根腐病抗病性检测,并通过比较接种后转基因大豆与对照组的死亡率来探讨两者的抗病性差异。结果表明,有4个转基因株系对大豆疫霉根腐病的抗性与非转基因对照组相比有明显提高,另外1个株系与对照组相比没有明显差异。     

大豆疫霉根腐病抗性相关基因SDR1的克隆及功能分析

【目的】获得大豆疫霉根腐病抗性相关基因,为培育大豆抗病品种提供理论依据。【方法】在以大豆抗病品种绥农10构建的受疫霉菌诱导后差异表达的cDNA消减文库的基础上,选取文库中一条与其它植物的DR1基因具有较高同源性且上调表达的EST序列。通过RT-PCR方法从绥农10中克隆该基因,并构建到植物表达载体pCAMBIA3301上,以感病品种东农50的子叶节为外植体通过根癌农杆菌介导的方法进行大豆遗传转化。【结果】该基因全长805 bp,开放读码框为471 bp,编码156个氨基酸,在此命名为SDR1。遗传转化获得转基因PCR鉴定阳性植株5株,Real-time PCR检测T1转基因植株较非转基因植株SDR1表达量提高20倍以上的有3株,经Southern杂交分析表明,出现杂交信号的有3株。经离体叶片接种大豆疫霉菌,转基因大豆的抗性较非转基因大豆明显提高。【结论】成功克隆了大豆疫霉根腐病抗性相关基因SDR1,并通过对过量表达的大豆转基因植株的抗病性鉴定初步确定了SDR1的抗病功能。     

黄淮地区大豆种质资源对疫霉根腐病的抗病性评价

【目的】建立一套大豆抗疫霉菌根腐病基因鉴别菌系,并用于分析大豆品种(系)是否含有抗病基因Rps1a、Rps1c和Rps1k。【方法】采用下胚轴接种法测定了125个大豆疫霉菌分离物的毒性组成,筛选了不同毒力公式的6个大豆疫霉菌并建立了该菌系,测定了黄淮地区55个主栽大豆品种(系)对该菌系的抗性并通过基因推导方法进行抗病基因分析。【结果】55个大豆品种(系)共产生18种反应型。抗病基因的推导结果表明,有2个品种可能含有Rps1c,没有鉴定到可能携带有Rps1a或Rps1k的大豆品种(系)。【结论】黄淮地区携带抗病基因Rps1a、Rps1c和Rps1k的大豆品种(系)并不多,且易感疫霉菌,因此需要及时进行抗性育种并积极推广。     

Resistance Evaluation of Soybean Germplasm from Huanghuai Region to Phytophthora Root Rot

The aim of the study was to establish a set of differential strains and to identify soybean resistant genes to Phytophthora root rot and then to apply those strains for analysis of the resistant genes Rps1a, Rps1c, and Rps1k that soybean cultivars or lines may carry. Virulence formula of 125 Phytophthora sojae isolates were determined using the hypocotyls inoculation technique, the strains, which includ 6 isolates with different virulence formulas, were applied to identify the resistance of 55 soybean cultivars or lines and resistant genes were analyzed using the gene postulating procedure. Eighteen reaction types occurred in 55 cultivars or lines and results of gene postulation indicated that 2 cultivars or lines probably carried gene Rpslc and no cultivar may carry genes Rpsla or Rpslk. A few of soybean cultivars or lines from Huanghuai Region carry Rps genes Rpsla, Rpslc and Rpslk and tend to infect by P. sojae, so resistant cultivars or lines need to be bred and popularized actively.     

转chi+rip双价抗真菌病基因大豆遗传稳定性分析

外源基因在转基因植物中遗传和表达的稳定性直接关系到转基因材料的应用前景.研究以转chi+rip双价基因大豆株系G0431、G0433的T2、T3及T4连续世代为材料,通过PCR、Southem杂交、Real-time PCR进一步证明外源基因已经整合到大豆基因组中,并稳定遗传给后代;Real-time RT-PCR、W...     

大豆品种（系）抗疫霉根腐病基因推导

 【目的】推导大豆品种（系）的抗疫霉根腐病基因,为病害防治筛选有效抗病品种（系）。【方法】用下胚轴创伤接种法鉴定124个品种（系）对12个大豆疫霉菌菌株的反应型,通过基因推导方法分析品种（系）的抗病基因。【结果】124个品种（系）对12个菌株共产生51个反应型,13个品种（系）产生的反应型分别与几个含有已知抗病基因品种（系）的反应型相同,33个品种（系）产生的反应型符合一些两个已知抗病基因组合的反应型,这些品种（系）可能含有已知抗病基因或基因组合;52个品种（系）共产生37个既不同于任何含有单个已知抗病基因品种（系）的反应型也不同于两个已知抗病基因组合的反应型,它们可能含有新的抗病基因或基因组合。【结论】鉴定的大豆品种（系）普遍存在对疫霉根腐病的抗性,但抗病品种（系）数量和抗性水平存在地区间差异,同一地区多数抗病品种的遗传背景和抗性水平相似。     

大豆对大豆疫霉菌株Pm14抗性的遗传分析及基因定位

 【目的】研究大豆对大豆疫霉菌株Pm14的遗传模式,并对其抗性基因进行定位。【方法】采用下胚轴创伤接种方法进行抗性鉴定,利用苏88-M21与新沂小黑豆构建的重组自交系群体进行遗传分析,并通过SSR技术结合BSA方法对苏88-M21的抗性基因进行定位。【结果】苏88-M21对大豆疫霉菌株Pm14的抗性由1对主效基因控制,抗病对感病表现为显性。通过分子作图,将抗性基因RpsSu定位于大豆分子遗传图谱O连锁群微卫星标记Satt358和Sat_242之间,与这2个标记的遗传距离分别为3.5 cM和7.4 cM。【结论】苏88-M21对大豆疫霉菌株Pm14的抗性是由1对单显性基因控制的,并将在苏88-M21发现的抗性基因RpsSu定位于O连锁群。     

Evaluation of Soybean Germplasm from Provinces in Northeast China for Resistance to Phytophthora sojae

Soybean Phytophthora root rot (Phytophthora sojae) is a severe disease all over the world. Soybean germplasm from central and southern China for resistance has been evaluated by American researchers on a large scale. P. sojae has been found frequently in northeast of China in recent years, but not systematic evaluation of soybean germplasm for resistance has occurred there. By means of hypocotyl inoculation, 922 cultivars/lines from northeast of China were screened and evaluated for their response to race 1, and 25 of P.sojae. Generally resistance was less frequent in northeast of China than in central and southern China. Five cultivars/lines were identified that confer resistant responses to race 1,3,8,25 and four additional isolates of P.sojae. These cultivars/lines may provide valuable sources of resistance for future breeding programs.     

转双价抗真菌基因大豆主要农艺性状的调查与分析

对已获得的对疫霉根腐病抗性显著提高的双价转基因大豆株系G0431和G0433进行了产量性状、品质性状和形态性状的调查与分析。结果表明,在产量性状上,两个转基因大豆株系与对照相比无明显差异;在形态性状上,株系G0431结荚习性由亚有限结荚习性变成了无限结荚习性,株系G0433株高低于对照、生育期短于对照、结荚习性由亚有限结荚习性变成了无限结荚习性;在品质性状上,与对照相比,两个转基因大豆株系蛋白含量有所下降而油分含量有所上升。     

转GmPTF1大豆耐低磷优异新材料创制研究

本试验以课题组前期获得的转耐低磷转录因子GmPTF1大豆为材料,分析其在低磷、适磷条件下的性状表现,研究其在来源物种中的生物学功能,并遴选优异转基因新材料。结果表明:目的基因GmPTF1已稳定整合至受体品种基因组,且可在RNA和蛋白水平正常转录翻译表达;土壤低磷处理条件下,2个转基因株系OE-2、OE-4单株荚数、单株粒数、单株粒重等产量相关性状显著优于野生型对照,并以OE-2株系表现较优,为进一步选育耐低磷大豆新品系(种)奠定了重要物质基础。     

转雪花莲凝集素(GNA)基因抗蚜大豆后代材料的田间试验

本试验对稳定的转基因大豆品系在控制条件下进行了2年的大田试验。试验结果表明,转基因品系的农艺性状与受体对照无明显差异,抗蚜性明显优于受体对照。     

大豆对大豆疫霉根腐病抗性的遗传分析

 【目的】研究大豆对大豆疫霉根腐病完全抗性和部分抗性两种抗性的遗传方式。【方法】利用不同抗性类型的品种（系）配置4个杂交组合,在分别采用下胚轴伤口接种法和根部接种法接种大豆疫霉菌株PNJ1条件下,研究两种抗性的遗传模式。【结果】豫豆25和郑92116对大豆疫霉菌的抗性由一对显性单基因控制,General和 Conrad对大豆疫霉菌的部分抗性由1对加性主基因+加性-显性多基因控制,F2代主基因和多基因遗传率分别为41.31%～74.84%和15.60%～50.36%,F2:3代主基因和多基因遗传率分别为54.21%～77.05%和13.52%～38.24%。大豆对疫霉根腐病完全抗性和部分抗性分别属于不同的遗传体系。【结论】两类抗性都有育种价值,并且在早世代选择是有效的。选育聚合有完全抗性和部分抗性的品种是使大豆获得疫霉根腐病高水平抗性和持久抗性的最佳途径。     

利用mRNA差异显示技术(DDRT-PCR)研究大豆抗疫霉根腐病的分子机制

文章以中国优良大豆品种东农46及大豆疫霉优势生理小种1号菌株为材料,利用mRNA差异显示技术研究东农46与大豆疫霉根腐病菌非亲和互作中前后基因表达的差异,寻找并分离出与大豆疫霉根腐病抗病性相关的9条cDNA片段,通过这些差异片段的序列分析进一步阐述大豆对疫霉根腐病菌的分子抗病机制。     

Identification, Genetic Analysis and Mapping of Resistance to Phytophthora sojae of Pm28 in Soybean

Phytophthora sojae Kanfman and Gerdemann (P.sojae) is one of the most prevalent pathogens and causes Phytophthora root rot,which limits soybean production worldwide.Development of resistant cultivars is a cost-effective approach to controlling this disease.In this study,127 soybean germplasm were evaluated for their responses to Phytophthora sojae strain Pm28 using the hypocotyl inoculation technique,and 49 were found resistant to the strain.The hypocotyl of P1,P2,F1,and F2:3 of two crosses of Ludou 4 (resistant)×Youchu 4 (susceptible) and Cangdou 5 (resistant)×Williams (susceptible) were inoculated with Pm28,and were used to analyze the inheritance of resistance.The population derived from the cross of Ludou 4×Youchu 4 was used to map the resistance gene (designated as Rps9) to a linkage group.932 pairs of SSR primers were used to detect polymorphism,and seven SSR markers were mapped near the resistance gene.The results showed that the resistance to Pm28 in Ludou 4 and Cangdou 5 was controlled by a single dominant gene Rps9,which was located on the molecular linkage group N between the SSR markers Satt631 (7.5 cM) and Sat_186 (4.3 cM).     

华南大豆种质对大豆疫霉根腐病的抗性分析

【目的】大豆疫霉根腐病是由大豆疫霉菌引起的严重影响大豆生产的世界性病害之一,选用抗病品种是控制该病最经济有效的措施。筛选抗大豆疫霉菌PGD1的优异抗源和多抗疫霉根腐病种质资源,推导大豆种质抗疫霉根腐病基因,为热带、亚热带地区大豆抗病育种提供有效抗源。【方法】采用下胚轴创伤接种法,利用在广东发现并分离的大豆疫霉菌PGD1菌株,接种鉴定主要来自广东、广西、福建、海南、湖南、江西和四川等华南省份631份大豆种质资源的抗病性,筛选抗大豆疫霉菌PGD1种质资源;再用其他6个不同毒力的大豆疫霉菌株接种鉴定抗大豆疫霉菌PGD1的种质,筛选多抗资源,通过基因推导方法分析抗病种质的抗病基因类型。【结果】631份大豆种质中有101份种质抗大豆疫霉菌PGD1,占鉴定种质的16.0%;73份为中间反应类型,占11.6%;457份表现感病,占72.4%。其中83份抗大豆疫霉菌PGD1的种质对其他6个不同毒力菌株Pm14、Pm28、PNJ1、PNJ3、PNJ4、P6497的侵染率分别为28.9%、34.9%、9.6%、66.3%、57.8%和10.8%。4份种质同时抗7个不同毒力的大豆疫霉菌株,分别为ZDD21538、ZDD21604、ZDD14286和明夏豆1号,占鉴定种质的4.8%。毒力频率为0的种质有15份,占鉴定种质的18.1%。83份大豆种质对7个不同毒力的大豆疫霉菌株共产生20种反应型,1种反应型与单个抗病基因的鉴别寄主Williams79反应型一致,可能含有抗病基因Rps1c;45份种质产生的9种反应型符合一些2个或2个以上已知抗病基因组合的反应型,这些种质可能含有已知抗病基因组合;38份种质共产生11种反应型既不同于任何含有单个已知抗病基因品种的反应型也不同于2个或2个以上已知抗病基因组合的反应型,它们可能含有新的抗病基因或基因组合。【结论】华南地区大豆种质中蕴藏着丰富的抗大豆疫霉菌PGD1和多抗大豆疫霉菌抗源,这些抗病种质可作为热带、亚热带地区大豆抗病育种的重要亲本和抗病基因定位的重要研究材料。     

大豆组成型三重反应基因GmCTR1的克隆与功能分析

【目的】植物激素乙烯参与植物的生长发育以及生物与非生物胁迫过程。组成型三重反应基因CTR1作为乙烯受体下游一个负调控因子,结合乙烯受体共同参与乙烯的信号转导途径。本研究通过对大豆(Glycine max)的组成型三重反应基因CTR1进行克隆和诱导表达分析,以及在大豆发状根中过表达该基因后进行疫霉根腐病的抗性分析,探究CTR1在大豆与疫霉菌互作过程中的功能。【方法】利用同源克隆的方法,以拟南芥的AtCTR1序列为探针,在大豆基因组数据库中搜索同源性最高的基因即为大豆的GmCTR1(Glyma.13G151100),并从Williams82中将GmCTR1克隆出来。对GmCTR1进行多重序列比对、系统进化分析和疫霉菌的诱导表达分析。构建植物过表达载体p Bin GFP2:GmCTR1。应用发根农杆菌介导的遗传转化方法获得大豆发状根,经GFP荧光筛选得到大豆过表达GmCTR1的阳性发状根和转入空质粒的阴性对照发状根。对过表达GmCTR1发状根和阴性对照发状根侵染疫霉菌后,检测病斑长度、疫霉生物量和抗性相关基因的表达。【结果】根据同源序列比对结果,将与拟南芥At CTR1(AT5G03730)同源性最高(75.3%)的大豆基因Glyma.13G151100命名为GmCTR1,从Williams82中克隆得到GmCTR1的CDS序列。该基因的CDS序列全长2 511 bp,编码836个氨基酸的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,蛋白质量为92.35 k D,等电点为6.51。多重序列比对结果显示,GmCTR1氨基酸具有CTR1同源蛋白的典型结构域和关键特征。构建系统发育树进行进化分析发现,GmCTR1与菜豆(Phaseolus vulgaris)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)的CTR1亲缘关系十分相近,在同一个分支上,且与菜豆的亲缘关系最近。荧光定量PCR结果表明,在大豆疫霉菌P6497侵染后,GmCTR1受诱导逐渐上调表达,在侵染48 h后表达水平达到最高,随后表达量降低。利用酶切连接方法将GmCTR1的CDS序列构建到植物过表达载体p Bin GFP2中,PCR和酶切验证获得了重组质粒p Bin GFP2:GmCTR1。对发状根接种疫霉菌后发现,过表达GmCTR1减弱了对疫霉根腐病的抗性,疫霉菌侵染36 h后过表达发状根与对照相比病斑长度显著增长。过表达GmCTR1发状根中疫霉菌的生物量与对照相比增加,与大豆抗病反应相关基因的表达水平显著降低。【结论】GmCTR1在大豆与疫霉菌的互作过程中发挥一定的负调控作用。     

大豆GmWRKY148的克隆与功能分析

【目的】WRKY转录因子与植物的生物和非生物胁迫应答密切相关。通过对大豆WRKY转录因子基因GmWRKY148的克隆及在大豆发状根中过表达后对疫霉根腐病抗性的分析,探究大豆与大豆疫霉菌互作的作用机理。【方法】以拟南芥的AtWRKY44序列为探针,利用同源克隆的方法在大豆Williams 82的根部组织中得到其同源基因Glyma.14G199800,命名为GmWRKY148。对GmWRKY148蛋白进行系统进化树分析;利用qRT-PCR方法分析该基因在大豆的根、茎、叶、子叶和接种大豆疫霉菌不同时间点的转录水平;利用双酶切的方法将GmWRKY148完整的CDS序列连接到植物过表达载体p Bin GFP2中,利用基因枪法将重组质粒转化到洋葱表皮细胞中,进行亚细胞定位分析。利用发根农杆菌K599介导的遗传转化体系,经过GFP荧光筛选和qRT-PCR检测,获得大豆过表达GmWRKY148的阳性发状根(OE-GmWRKY148)和转入p Bin GFP2空载体(EV)的阴性对照发状根。对过表达GmWRKY148发状根和阴性对照发状根接种大豆疫霉菌,统计病斑长度、疫霉积累量和卵孢子萌发情况。【结果】GmWRKY148的CDS序列全长为999 bp,编码332个氨基酸,等电点为7.61。系统进化分析发现,GmWRKY148与菜豆(Phaseolus vulgaris)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)的WRKY转录因子亲缘关系十分相近,且与菜豆的亲缘关系最近。亚细胞定位结果显示,GmWRKY148定位在细胞核中。组织表达分析显示,GmWRKY148在根中的表达量最高,在茎和叶中次之,在子叶中最低。荧光定量PCR结果表明,接种大豆疫霉菌P6497后,在感病品种Williams和抗病品种Williams 82(含有Rps1k)中,GmWRKY148受诱导逐渐上调表达,在侵染24 h后表达水平均达到最高,但在Williams 82中的上调倍数更高。对过表达GmWRKY148和转空载体的大豆阳性发状根分别接种大豆疫霉菌P6497的菌丝块,比较接种24 h后的病斑长度和疫霉积累量,结果显示,与对照EV相比,过表达GmWRKY148大豆阳性发状根的病斑长度显著变短,疫霉积累量显著降低。对过表达GmWRKY148和EV的大豆阳性发状根分别接种疫霉菌P6497的游动孢子,并在接种后24、36和48 h用显微镜观察菌丝的侵染及卵孢子萌发数量,统计结果显示,过表达GmWRKY148的大豆阳性发状根与对照EV相比,菌丝的侵染率及卵孢子萌发率均显著降低。【结论】GmWRKY148参与调控大豆与大豆疫霉的互作,能够增强大豆对大豆疫霉菌的抗性。     

大豆GmbZIP16的抗旱功能验证及分析

【目的】通过分析干旱条件下大豆的转录组数据,筛选获得大豆锌指蛋白GmbZIP16,对其进行功能验证,确定GmbZIP16参与大豆抵抗干旱的分子机理。【方法】大豆干旱转录组数据分析得到上调倍数较高的锌指蛋白GmbZIP16,以大豆cDNA为模板克隆获得GmbZIP16。并通过In-Fusion连接酶技术,构建pCAMBIA1302- GmbZIP16和pCAMBIA3301-GmbZIP16表达载体。通过液氮冷冻法将重组载体pCAMBIA1302- GmbZIP16和pCAMBIA3301-GmbZIP16分别转入农杆菌GV3101和大豆发根农杆菌K599的感受态细胞中,通过农杆菌侵染拟南芥花序以及大豆子叶节技术,产生过表达拟南芥植株以及过表达大豆毛状根复合体植株。通过半定量RT-PCR和qRT-PCR分析,确定GmbZIP16在转基因拟南芥和大豆毛状根中能够超表达。分别将正常条件下生长2周龄的转基因和野生型拟南芥植株转移至含有不同PEG浓度（6% PEG和8% PEG）的MS0培养基上继续培养7 d,观察转基因拟南芥和对照野生型拟南芥之间的生物量差异;利用qRT-PCR分析转基因拟南芥和野生型拟南芥植物体中胁迫相关的基因表达情况。将生长良好的转GmbZIP16大豆毛状根复合体施加25% PEG处理1周后,分别采取转GmbZIP16大豆毛状根复合体和转空载体大豆毛状根复合体的叶片,用酶标仪测定植株的脯氨酸、丙二醛和叶绿素的含量。【结果】通过PCR技术扩增得到正确的GmbZIP16序列,通过农杆菌转化技术得到2个稳定过表达的转GmbZIP16拟南芥株系。通过对转基因拟南芥的表型鉴定发现转基因拟南芥在干旱处理下的生物量（鲜重和根长）及存活率比野生型显著提高。在过表达GmbZIP16拟南芥植株中,一些与胁迫相关的基因的表达要高于在野生型,如RD29B、DREB2A和P5CS。转GmbZIP16大豆毛状根复合体植株在25% PEG处理1周后,大豆毛状根复合体叶片中叶绿素和脯氨酸的含量要显著高于转空载体大豆毛状根复合体叶片中叶绿素和脯氨酸的含量,而转GmbZIP16大豆毛状根复合体叶片中丙二醛的含量显著低于转空载体大豆毛状根复合体叶片中丙二醛的含量。【结论】在拟南芥中过表达大豆GmbZIP16提高了转基因拟南芥的抗旱性。过表达GmbZIP16可以提高转基因大豆毛状根复合体对干旱的抗性。GmbZIP16提高植物的抗旱性主要是通过影响与抗逆相关基因的表达来实现的。     

cry2Aa9m抗虫基因植物表达载体构建及对大豆的遗传转化

cry2Aa9m基因编码的杀虫晶体蛋白(ICPs)对鳞翅目(Lepidoptera)和双翅目(Dipter)昆虫具有显著的毒杀作用,可防治大豆食心虫等害虫。试验构建了由豆荚特异性启动子Pmsg调控的cry2Aa9m基因的植物表达载体pCMB2A,以抗除草剂bar基因为筛选标记,通过农杆菌介导法对绥农28大豆子叶节进行遗传转化,获得抗性株系8株。经PCR和RT-PCR检测结果证明,cry2Aa9m基因已经整合到大豆基因组中并得以表达。研究为抗大豆食心虫转基因育种产业化奠定基础。