大豆根瘤菌HH103ΩNopAAΩNopD双突变体构建及结瘤能力鉴定

大豆—根瘤菌的共生模式为大豆提供了丰富的氮源。根瘤菌Ⅲ型效应因子是影响共生结瘤的关键信号分子之一,通过对HH103ΩNopAA与HH103ΩNopD的结瘤鉴定表明两个突变体对绥农14和ZYD00006的宿主亲和性不同,而后通过三亲杂交方法在HH103ΩNopAA基础上构建HH103ΩNopAAΩNopD的双突变体。利用绥农14与野生豆ZYD00006对突变体进行结瘤鉴定,HH103ΩNopAAΩNopD的根瘤数与根瘤重与HH103ΩNopAA无显著性差异。而后利用前期收集的100份大豆资源进行结瘤鉴定,分析NopAA与NopD的突变在不同遗传背景下的大豆品种的结瘤特性,绝大多数品种根瘤数明显减少,部分品种根瘤数在接种单突变体与双突变体存在显著差异。该研究为后续解析NopAA与NopD的共生信号传导以及根瘤菌与大豆品种亲和性提供新的思路。同时可以根据基因型的差异,筛选与不同根瘤菌均有较高亲和性的大豆品种,为进一步培育高结瘤、高固氮的大豆品种提供支撑。     

大豆根瘤菌接种效应及竞争结瘤能力分析

为了筛选获得竞争结瘤能力强且对大豆生长发育、产量有积极影响的大豆根瘤菌菌株,以前期分离、鉴定、纯化的10株根瘤菌菌株为材料,对高匹配性大豆品种进行了田间接种试验。于大豆盛花期测定根瘤菌的结瘤数量及固氮酶性能。同时,对接种供试菌株及分离获得的根瘤菌菌株进行BOX-PCR并比较不同菌株之间的BOX分子指纹图谱,以此获得供试菌株的田间占瘤率。于成熟期测定大豆的主要生育特征、产量构成因子。结果表明:大豆接种根瘤菌后在整个生长期,叶片表现为颜色深绿,质地鲜嫩;根瘤菌可以显著促进大豆根系结瘤,增加单株根瘤数目。接种处理I4(即接种菌株112-1)的单株根瘤数最多,比不接种对照处理I0多32.95%,差异显著。接种根瘤菌处理的根瘤干重均显著低于不接种对照处理。其中,接种处理I4的根瘤干重最高。接种处理I6的固氮酶活性最高,与接种处理I4之间差异不显著;接种菌株的占瘤率为10%~90%,占瘤率变化幅度较大,平均占瘤率为50%。I4处理占瘤率最高为90%,I6处理(即接种菌株113-1)的占瘤率次之,为75%;菌株占瘤率与单株根瘤数呈极显著的正相关(r=0.82**),单株瘤干重与菌株占瘤率、单株根瘤数、固氮酶活性均呈现负相关(r=-0.387,r=-0.50,r=-0.13);I6处理株高最高,I4处理次之,两处理之间差异并不显著;I2、I4、I6处理的单株荚数、单株粒数相对较高,3处理之间差异并不显著;I4处理的大豆百粒重均显著高于其它菌液处理。根据接种根瘤菌对大豆结瘤固氮性能、产量等方面的影响,结合各根瘤菌株的竞争结瘤能力,筛选获得适于黑龙江哈尔滨地区大豆生产有广阔利用价值的高效大豆根瘤菌株112-1和113-1。     

采用gfp和rfp基因标记评价大豆根瘤菌竞争结瘤能力

采用二亲本接合方法,将绿色荧光蛋白基因(gfp)或红色荧光蛋白基因(rfp)分别导入与大豆品种中黄13相匹配的快生根瘤菌Sinorhizobium fredii SR25a、S.fredii USDA205、与慢生根瘤菌Bradyrhizobium japonicum 4222、B.japonicum 4230和B.japonicum 4534菌株中,得到6株标记成功的菌株,并检验标记菌株的外源基因在培养条件下和共生条件下的稳定性,以及对菌株结瘤性能的影响.进一步将带有不同荧光蛋白基因的供试菌株按等密度等体积配成9组,通过蛭石盆栽试验评价菌株的竞争结瘤能力.结果表明:外源基因能够遗传稳定,且不影响共生结瘤固氮行为,该标记方法可用于评价菌株竞争结瘤能力;慢生大豆根瘤菌的竞争能力明显高于快生大豆根瘤菌,其中慢生大豆根瘤菌B.japonicum 4534竞争能力最强,其占瘤率比慢生菌株B.japonicum 4230和B.japonicum 4222分别高出35%和90%.结果证明gfp和rfp双标记技术为根瘤菌竞争结瘤能力评价提供了直观、简便、准确的检测手段.     

安徽省大豆根瘤菌表型多样性研究

从安徽不同地区采集大豆根瘤,经分离纯化共获得32个未知菌株,对它们的营养利用、抗生素敏感性和耐逆性等112个生理生化指标进行了表型鉴定.结果表明:不同地理来源甚至同一地理来源的菌株在碳和氮源利用、抗生素抗性和耐逆性等方面存在着较大的差异.在所有的表型性状中有57项性状在不同菌株间存在差异.其中93.8%的菌株能在含3....     

氮和根瘤菌交互作用对大豆生长、结瘤及产量的影响

采用根瘤菌拌种,以氮素及根瘤菌为试验因素设置处理,随机区组设计,研究了氮和根瘤菌交互作用对大豆根瘤生长及大豆产量和品质的影响。结果表明,接入的根瘤菌能有效的增加大豆植株的结瘤数量,而施入大量的氮肥则产生抑制作用。根瘤菌的接入对大豆R3期生物量的积累产生一定的促进作用。在接入根瘤菌的条件下,施入氮肥单个根瘤体积增大;不施入氮肥,单个根瘤体积变小。产量构成因子综合作用的结果使得接种根瘤菌与施入氮肥相比,更能提高大豆的产量。     

磷和根瘤菌交互作用对大豆结瘤和生长的影响

为了阐明营养液中磷浓度和不同数量根瘤菌的交互作用对大豆结瘤和生长的影响,在营养液培养条件下,进行3种磷水平[P1-0、P2-4和P3-30(μmol P·I-1)]和3种根瘤菌浓度[RI-102、R2-103.5和R3-105(CFU·mL-1)]处理,培养大豆25 d,测定大豆生物量和根瘤性状指标.结果表明:在相同根瘤菌数量条件下,不同磷浓度对大豆总生物量的影响不大,对根冠比的影响较大营养液中接种的根瘤菌浓度越高,根瘤原基数量越夫,低磷明显抑制根瘤原基发育形成根瘤,进而减少了低磷处理大豆根瘤数量从P1到P3,R1恨瘤菌浓度处理根瘤原基形成根瘤的几率分别为:79%、86%和100%.营养液中磷浓度促进生物量向根瘤中分配,高磷处理相对根瘤生物量较高随着生育进程,大豆各组织器官含磷量逐渐降低,在所有取样时期含磷量均表现为根瘤>根>地上部;含氮量表现为根瘤>地上部>根.可见磷和根瘤菌对大豆生长和结瘤形成有交互作用.     

根瘤菌和复合促生菌对大豆结瘤和生长的影响

为了研究不同根瘤菌和复合促生菌单独使用及复合后对大豆结瘤和生长的影响。采用大豆单独接种2种快生大豆根瘤菌、2种慢生大豆根瘤菌及根瘤菌分别与复合促生菌交叉接种,再种植的方法,观察大豆结瘤与生长情况。结果表明:(1)大豆结荚初期大豆快生和慢生根瘤菌处理的大豆地上部鲜重、地下部鲜重、结荚数、豆荚鲜重等生物学性状显著优于其它处理;快生根瘤菌处理的大豆结瘤率显著高于其它处理,慢生根瘤菌处理的总根瘤数和根瘤重量显著高于其它处理;(2)大豆结荚后期,对照处理的地上部鲜重、根鲜重显著高于其它处理,慢生根瘤菌和复合促生菌处理的根瘤数显著高于其它处理,快生根瘤菌剂处理的大豆粗蛋白含量显著高于其它处理,而复合促生菌处理的大豆产量显著高于其它处理。虽然快生根瘤菌两处理有利于地上部、地下部、有效根瘤数、土壤碱解氮的提升,但复合促生菌处理的大豆产量、土壤速效磷和土壤有效钾都显著高于其它处理,因此表明复合促生菌处理能增加大豆产量。     

超慢型大豆根瘤菌及其研究

1982年Keyser H.H等与胡济生等发表的“从中国大豆上分离出快生型大豆根瘤菌”以来,使大豆根瘤菌领域的研究工作有了飞速的发展,目前已在分类,共生、生理生化、分子遗传学等方面有了重要的成果。过去认为的典型的慢生型大豆根瘤菌也在自然分布,血清组和氢酶表型、DNA同源组测定,分子遗传学等方面的研究上有了重大的进展。除此之外,就是发现和鉴定了大豆根瘤菌的新类群超慢型大豆根瘤菌。新类群的出现使得对于大豆根瘤菌及整个根瘤菌特性的认识大大     

中豆19接种大豆根瘤菌的田间共生效应

1989年在河南省驻马店地区进行田间共生效应试验。选用61A76、113—2、005、2048和TAL—377大豆根瘤菌株接种主栽高产良种中豆19。结果表明,接种能提高根瘤数、根瘤重量、固氮酶固氮活性、地上部生物产量、籽粒产量和蛋白质含量,其中61A76、113—2两菌株和中豆19是高效固氮根瘤菌与高产夏大豆优良共生组合。     

中国和苏联大豆根瘤菌田间结瘤,固氮和接种效果的联合试验

黑龙江省与苏联远东地区间穆尔州邻近,生态条件相似。1989～1990年由黑龙江省农业科学院土肥所提供大豆根瘤菌菌株8852和8752,苏联全俄大豆所提供大豆根瘤菌菌株ЗД—4和ТО—13,分别在各自地区进行了大豆接种根瘤菌的联合试验。 一、试验方法 田间试验在黑龙江省农业科学院土肥所和黑河所进行。4个菌株每个为一个处理,加不接种为对照。每处理6垅、5米长、3次重复,随机区组设计。省农科院土肥所试验地为南部黑土,大豆品种为黑农33,     

接种根瘤菌环境下大豆叶形遗传及QTL定位分析

为探究接种根瘤菌环境下影响大豆叶形的遗传基础,本研究利用两个叶形具有显著差异的大豆品种及RIL群体,在接种和不接种根瘤菌环境下对大豆叶形性状进行遗传和QTL定位等分析。结果显示,叶形相关性状的遗传率在0.60~0.95之间,环境与基因型间存在互作效应,并且接种根瘤菌可以显著影响叶形指数（LS）与单株粒数（GN）、单株荚数（PD）和单株粒重（GW）的相关系数。此外,两种处理下共检测到8个QTL位点,LOD值范围在2.50~7.03,可解释6.4%~16.9%的遗传变异。其中,qLS-15可解释由根瘤菌×基因型互作引起叶形性状6.4%~9.3%的遗传变异,LOD值在2.50~3.69之间,表明qLS-15是与环境互作的主要遗传位点之一。综上所述,根瘤菌可以通过qLS-15影响大豆叶形,研究结果为解析根瘤菌提升大豆产量的内在机制提供了理论依据。     

甘蓝型油菜子叶黄化致死突变体ytl的表型分析和基因定位

甘蓝型油菜子叶黄化致死直接影响油菜出苗率和成苗率,深入研究子叶黄化致死的分子机制可为探究植物生理相关的基础研究提供便利。本文报道了甘蓝型油菜子叶黄化致死突变体ytl(yellow to lethal)的基因定位及候选基因预测结果。该突变体来自恢复系轮回选择群体的自交后代株系,发芽出土后子叶一直处于黄化状态,播种9～15 d后死亡。与野生型相比,突变体ytl的叶绿素、叶黄素含量显著降低。透射电镜观察显示,突变体叶绿体发育仍处于质体阶段,类囊体基粒片层模糊。遗传分析表明,该突变体由一对隐性核基因控制。利用油菜60K SNP芯片结合分子标记技术将该基因定位于C09染色体的标记SSR-140和标记PBZIN-1之间198 kb的物理区间。该研究为进一步克隆基因BnaC09.YTL及后续的功能研究奠定了基础。     

大豆翻译延伸因子GmEF1A干扰载体的构建及大豆遗传转化

研究发现GmeEF1A与大豆花叶病毒的P3蛋白存在互作关系,并且参与SMV在大豆体内的繁殖。通过大豆GmeEF1A基因5个拷贝的核苷酸和氨基酸序列比对,确定其保守区间,克隆得到180 bp的干扰片段GmeEF1Ai。利用GATEWAY技术构建RNA干扰(RNA interference,RNAi)表达载体pB7GWIWG2(II)-e EF1Ai,并通过农杆菌介导的子叶节转化法导入到受体大豆品种天隆1号中。测序结果显示重组质粒中插入的干扰片段GmeEF1Ai与目标序列完全符合,通过PCR和酶切验证表明GmeEF1Ai是以反向重复形式插入到表达载体中。经转化获得组培苗8株,PCR、除草剂涂抹和PAT/bar试纸条多重检测确认7株为阳性。绝对荧光定量结果显示,阳性苗中4株为单拷贝。GmeEF1A基因表达量分析结果显示GmeEF1Ai载体对GmeEF1A的5个拷贝基因有不同程度的阻抑。这不仅为验证GmeEF1A基因在大豆受SMV侵染时的功能提供试验材料,也为大豆抗病育种提供新的种质。     

大豆胞囊线虫病抗性候选基因GmRSCN-6 克隆与表达分析

大豆胞囊线虫病（Heterodera glycines,Soybean cyst nematode,SCN）是世界性大豆病害之一,具有致病力强、传播范围广、休眠体（胞囊）存活时间长等特点。因此,大豆胞囊线虫病极难防治。筛选并利用抗病基因是加快大豆抗线育种进程的有效途径之一。本文以东农L-10为材料,克隆GmRSCN-6 基因并分析GmRSCN-6蛋白的性质,同时对该基因在抗感病品种进行表达分析。结果表明GmRSCN-6 在SCN3号生理小种侵染10 d内逐渐上调表达。3 d时表达量出现小高峰,推测GmRSCN-6 基因响应SCN3号生理小种入侵信号,10 d时GmRSCN-6 基因的表达量达到最大,且抗病品种中的表达量远高于感病品种,表明GmRSCN-6 基因参与大豆胞囊线虫病3号生理小种抗性反应。     

皖豆33对SMV株系SC3的抗性遗传分析及分子标记定位

大豆花叶病毒(soybean mosaic virus, SMV)病严重影响我国大豆产量及品质。本研究利用抗病高产稳产大豆品种皖豆33配制抗×感和抗×抗杂交组合,接种SMV优势株系SC3,研究皖豆33的抗性遗传方式及其与不同品种抗性基因间的等位性关系。结果表明:接种SC3后,抗感组合(W illiams82×皖豆33)及(皖豆33×南农1138-2)的F1单株均表现抗病,卡方测验结果显示F2群体符合3抗∶1感的分离比,F2∶ 3家系分离比符合1抗∶2分离∶1感,表明皖豆33对SC3的抗性由1对显性基因(命名为RSC3(w))控制;抗×抗组合科丰1号、齐黄1号和大白麻×皖豆33的抗性基因等位性研究显示,科丰1号与皖豆33携带对株系SC3的抗性基因是等位的或紧密连锁的,齐黄1号、大白麻与皖豆33携带抗SC3的基因是不等位且独立遗传。利用皖豆33×南农1138-2的392株F2群体将皖豆33携带SC3的抗性基因RSC3(w)定位在大豆2号染色体SSR标记BARCSOYSSR_02_0610和ZL-52之间,遗传距离分别为0.29cM和0.35 cM,物理距离约为175 kb。     

大豆开花期性状QTL定位和候选基因挖掘

大豆对光周期极为敏感,单一品种的适应范围狭窄。大豆品种在不同纬度间的适应性与开花期密切相关。为了获得更多的大豆开花期相关QTL,了解在豆适应机制,利用开花主效位点E1~E4基因型均相同的滑皮豆和齐黄26（E1e2asE3-HaE4）杂交衍生的重组自交系群体及前期基于特异长度扩增片段测序（Specific Length Amplified Fragment-sequencing, SLAF-seq）构建的高密度遗传图谱,对大豆开花期性状进行了QTL定位。共获得了分布在7条染色体上的11个QTL位点,其中4个位点（qFT8,qFT20-2,qFT14和qFT16）为本研究新发现的QTL。同时,研究发现6个QTL（qFT6-1,qFT8,qFT11-1,qFT19,qFT20-1和qFT20-2）在2013年和2014年两个环境中稳定存在。对稳定QTL位点间的基因进行生物信息学分析,筛选出4个可能参与开花期调控的候选基因。本研究结果能够为阐明大豆适应性分子机制和广适性分子育种提供一定的理论基础。     

野生兰属植物菌根真菌的分离和表型鉴定

为鉴定野生兰属植物内生菌根真菌种类,以6种代表性兰属植物春剑、春兰、蕙兰、送春、建兰、莲瓣兰为材料,采用常规分离方法,从其内生菌根中分离得到30个菌株。通过菌落特征和光学显微特征观察,将30种内生菌根真菌初步鉴定为镰刀菌属、毛壳菌属、柱孢霉属和瘤菌根菌属4个种类。     

基于语义分割的大豆主茎精准表型自动获取及其在导入系材料选择中的应用

大豆导入系群体的构建和材料的选择是大豆育种的重要手段之一,而针对某一具体表型的材料选择不仅能够提高育种效率,而且还能够加快定位目标性状基因的进程。本研究针对由绥农14(轮回亲本)和野生野生大豆ZYD00006(供体亲本)为双亲构建的导入系(190个个体),采用机器视觉中的语义分割技术,对主茎相关表型进行了自动提取,实验结果表明:此方法完全可以取代人工测量且具有良好的可移植性,同样可用于其他作物的表型获取。在此基础上,本研究针对大豆主茎相关表型,对参试材料进行系统聚类,结果明确给出各参试材料(近等材料)基于主茎表型的聚类情况。这一结果将成为针对主茎表型进行材料选择的重要依据,同时依据这一结果可以大大加快主茎相关表型基因的定位。     

东北大豆种质资源株型和产量性状的生态特征分析

为明确东北大豆产量相关性状(地上部生物量、产量、表观收获指数、主茎荚数)和株型相关性状(株高、主茎节数、分枝数目、倒伏程度)生态特性及各亚区改良方向,本研究采用1916-2012年间搜集或育成的东北地区代表性资源361份,于2012-2014年在东北4个生态亚区的9个代表性地点进行试验研究(Ⅰ亚区:北安、扎兰屯,Ⅱ亚区:克山、牡丹江、佳木斯、长春,Ⅲ亚区:大庆、白城,Ⅳ亚区:铁岭)。(1)将品种在所有环境下的平均值作为该品种的综合值,用以作为与生态区值比较的标准。结果表明:东北大豆群体及各熟期组在各生态区产量和株型性状的差异虽达到显著水平,但绝对差异并不大。第Ⅰ亚区主要包括黑龙江和内蒙古北部地区,东北大豆群体在该亚区的特点是植株高大主茎荚数偏低(仅为其它亚区值的一半左右);第Ⅱ亚区主要包括黑龙江中南部至吉林省长春地区,东北大豆群体在该亚区的特点是株型高大但倒伏问题突出;第Ⅲ亚区包括黑龙江西南至吉林省东北部缺水地区,东北大豆群体在该亚区的特点是植株矮小,主茎节数降低,但产量、主茎荚数和表观收获指数均较好;第Ⅳ亚区主要包括辽宁省大部地区,东北大豆群体在该亚区的特点是植株矮小,表观收获指数偏低、产量略低的特点。(2)通过将大豆按照产量高低分为3组(低产、中产、高产),讨论不同亚区不同产量类型大豆改良的方向及该亚区改良进展及理想的高产株型。结果表明:产量改良应通过改良地上部生物量来实现,不同亚区不同产量类型改良的方向略有不同。第Ⅰ亚区将中产型改良为高产型应重视主茎节数的增加,本地区高产品种应注意改良地上部生物量和主茎荚数,本群体在这两个性状优势有限;第Ⅱ亚区各产量类型改良均应注重主茎节数和株高的改良,中产型改良为高产型应重点关注主茎节数;第Ⅲ亚区改良与地上部生物量相关的株高、主茎、分枝性状均能改良各产量类型;第Ⅳ亚区应注意改良当地品种表观收获指数。根据各亚区内群体高产品种及当地适宜熟期组高产品种的株型特点,提出了不同亚区的高产株型,同时筛选出一批各生态亚区内高产品种供育种利用。     

转TaDREB3基因大豆基因漂流距离及频率的研究

为明确转基因大豆的种植及生态安全性,将导入抗逆基因TaDREB3的转基因大豆T4代播种于大田,周围种植非转基因对照,收获转基因大豆周围不同距离的非转基因大豆种子.经过连续2a的田间及盆栽试验,通过除草剂草丁膦的筛选和分子检测等手段,研究了转TaDREB3基因大豆的基因漂流距离及漂流频率.结果表明:在三叶期整株喷洒75 ...