大豆GmIDD及其同源基因的生物信息学分析及功能预测

利用NCBI和Phytozome数据库进行GmIDD基因的同源基因检索,获取该基因在大豆不同染色体中5个拷贝的序列信息。通过对功能结构域的分析结果显示GmIDD基因5个拷贝均含有2个C2H2型(72~92 aa、114~142 aa)、2个C2HC型(149~169 aa、176~195 aa)锌指结构域。GmIDD基因cDNA序列全长为1 227 bp,编码408个氨基酸。系统进化树分析结果显示GmIDD基因5个拷贝中除了Glyma.14g10940和Glyma.17G228000外,其它IDD蛋白间进化距离较远,表明不同大豆IDD基因在功能上可能存在一定差异。长短日照处理下GmIDD表达量的分析结果显示GmIDD基因受短日照诱导表达,因此推测GmIDD可能参与大豆开花的调控过程。     

生长素、乙烯和温度对大豆不定根形成的影响

以主茎型大豆材料DN594和分枝型大豆材料CHARLESTON的下胚轴插条为研究对象,配制不同浓度IAA、乙烯利(乙烯释放剂)、IAA和乙烯利的混合溶液,采用浸泡的方法处理下胚轴插条,分析最佳处理浓度,然后利用荧光定量PCR的方法分析最佳浓度外源激素条件下温度对大豆不定根形成的生长素及乙烯调控相关基因表达变化的影响,为明确不同基因型大豆品种响应IAA和乙烯调控的表型及基因表达机制提供理论基础。结果表明:IAA和乙烯浓度梯度对大豆插条不定根形成呈现低浓度促进、高浓度抑制的规律,且不同基因型间处理效果差异明显;IAA和乙烯混合处理与单一激素处理差异明显,两个基因型间对IAA和乙烯两种激素混合处理敏感性不同;大豆不定根形成过程基因表达水平有差异,受温度影响;乙烯对IAA基因表达有明显的调控作用。     

生殖生长期温度对大豆各器官维生素E及其组分含量影响

研究以α-生育酚含量水平不同的两个大豆品种北丰9(高)和龙选1号(低)为试验材料,在大豆生殖生长期利用光照培养箱以三个温度处理(28~34℃、22~28℃、16~22℃),研究不同温度对大豆茎、叶、荚皮、籽粒维生素E含量影响。结果表明,随温度升高,大豆茎中α-生育酚、γ-生育酚和维生素E总含量降低(P0.01),叶片中α-生育酚和维生素E总含量降低(P0.01),籽粒中γ-生育酚、δ-生育酚和维生素E总含量降低(P0.01),而籽粒中α-生育酚增加(P0.01)。中等温度(22~28℃)更有利于大豆荚皮中δ-生育酚和VE总含量积累,而低温(16~22℃)不利于α-生育酚和γ-生育酚积累。高温条件能提高α-生育酚从叶、茎和荚皮向籽粒中转化运输率(P0.01),有利于大豆籽粒中α-生育酚含量积累。     

大豆GmGBP1-i植株开花后光周期反应及农艺性状分析

大豆是典型短日照植物,对光周期反应敏感。利用GmGBP1-i干涉植株与光周期反应敏感的大豆品种DN50为试验材料,通过短日照和长日照两种不同条件光周期处理,明确不同基因型大豆植株开花后光周期反应敏感性,同时分析其农艺性状。结果表明,不同光照条件下,GmGBP1干涉大豆植株均表现为植株矮小、节间距缩短、不同程度减产,且光周期反应敏感度较野生型低。说明GmGBP1基因在大豆生长、发育和生殖过程中具有重要作用。     

大豆疫霉根腐病菌诱导下SSH文库构建及初步分析

大豆疫霉根腐病是危害大豆生产的毁灭性病害之一,研究利用抑制性消减杂交技术(Suppression Subtractive Hybridization,SSH)成功构建了疫霉菌诱导的大豆抗病品种绥农10差异表达的cDNA消减文库,从文库中共筛选到2 067个阳性克隆,PCR鉴定插入片段大部分集中在100～800 bp之间,利用BLAST在GenBank数据库进行序列相似性比对,获得有功能的EST375个,分析表明这些EST功能涉及大豆的抑制病原菌生长、细胞自身保护、信号传导、系统获得抗性、蛋白质合成、呼吸作用等.     

体细胞胚诱导条件优化及杂交后代再生遗传分析

以北京小黑豆未成熟子叶为外植体,针对影响体细胞胚发生的几个关键因素进行研究.结果表明:pH等于7,外植体大小为2-3衄和暗培养条件最适合体细胞胚的发生.利用优化后的再生系统诱导了北京小黑豆(再生性强)和Keburi(再生性极低)杂交所衍生的150个5:6重组自交系,体细胞胚发生频率明显呈现间断分布,由此初步推断大豆体细胞发生频率由少数几个基因控制.由体细胞胚发生效率分布偏向Keburi,可见Keburi对体细胞胚发生效率影响要比北京小黑豆大.     

大豆GmGBP1基因启动子的光周期响应元件TCT-motif功能分析

GmGBP1基因的启动子的多态性位点SNP-796与生育期密切相关，SNP-796G为缩短大豆生育期的优异等位基因。本研究运用生物信息学手段分析发现，等位基因SNP-796 G→A变异会导致TCT-motif光效应元件的变异。将包括SNP-796位点的GmGBP1基因的启动子片段与Luciferase报告基因融合构建植物表达载体并转化烟草，结合烟草叶片中的农杆菌瞬时表达试验，分析了该启动子中TCT-motif顺式作用元件的功能。结果显示，TCT-motif受短日照条件诱导，引起Luciferase基因的表达显著上调。在短日照条件下，TCT-motif可能通过增加GmGBP1基因mRNA的表达量，从而缩短大豆品种的生育期。       

利用大豆四向重组自交系群体定位产量相关性状QTL

为探明大豆产量与株高、主茎节数、单株荚数、单株粒数、百粒质量等产量构成因素间的相关性,定位控制这些性状的QTL进而提高大豆产量,以4个产量相关性状差异较大的大豆亲本配制双交组合(垦丰14×垦丰15)×(黑农48×垦丰19)衍生的包含160个株系的四向重组自交系群体(FW-RIL)为材料,在哈尔滨(2013-2015年)和克山(2013,2015年)种植,获得的株高、主茎节数、单株荚数、单株粒数、百粒质量的表型数据,结合已经构建的包含275个SSR标记的大豆遗传图谱对产量相关性状QTL进行定位。结果表明:在多个环境下重复稳定检测到产量相关性状的QTL 28个,其中10个株高QTL可解释表型变异率在3.20%～11.72%,3个主茎节数QTL可解释表型变异率分别为6.55%,5.70%,3.77%,9个单株荚数QTL可解释表型变异率在2.60%～11.25%,4个百粒质量QTL可解释表型变异率在3.83%～9.35%,2个单株粒数QTL可解释表型变异率分别为8.58%,7.52%;28个多环境重复检测到的产量性状QTL,其中16个QTL是本研究新检测到的,12个与国内外报道过的产量相关性状QTL位点一致,说明QTL检测准确率较高。利用分子标记遗传图谱,定位控制产量相关性状的QTL,为利用分子标记改良大豆产量潜力提供了有力手段。     

大豆GmVE2基因克隆及其在大豆籽粒维生素E动态积累中的表达分析

大豆GmVE2基因是一种NAD(P)H脱氢酶,主要存在于高等植物叶绿体类囊体膜上,可参与氧化应激反应以及叶绿体PSⅠ电子循环传递。为了探究其功能,通过RT-PCR方法从东农50中克隆获得GmVE2基因的CDS全长序列。利用ExPASy-ProtParam等在线软件对GmVE2蛋白序列进行理化性质分析,预测结果表明,GmVE2基因编码区共编码167个氨基酸,分子式为C_(904)H_(1326)N_(208)O_(246)S_(10),分子质量为19.364 3 ku,总原子数为2 694,理论等电点(pI)为4.78,脂肪指数为87.01;蛋白正负电荷残基数分别为11和23;GmVE2蛋白的不稳定系数和GRAVY值分别为25.02和0.043,说明该蛋白是稳定的疏水性蛋白;蛋白存在跨膜结构、信号肽和磷酸化位点。将线性植物表达载体与目的片段进行连接,成功构建pCambia3300-GmVE2植物表达载体。通过qRT-PCR技术和高效液相色谱(HPLC)分别对动态籽粒及组织基因表达量和维生素E含量进行测定,结果表明,该基因表达量与生育期籽粒维生素E含量呈负相关(-0.951~*),且维生素E含量在绿色组织中显著高于其他组织。本研究对大豆基因GmVE2与维生素E含量的调控关系进行初步研究,为高大豆维生素E含量的大豆新品种选育提供理论和实践基础,为后期研究GmVE2基因功能提供科学依据。     

大豆关联重组自交系群体蛋白质、油分含量的QTL分析

大豆是食用植物蛋白质和油脂的主要来源,提高大豆蛋白质和油分含量是主要的育种目标,与传统育种相比,利用分子标记定位QTL辅助育种,在实用价值和理论意义上都对大豆育种具有十分重要的价值。利用蛋白质与油分含量差异较大的大豆亲本东农L13和合农60、黑河36,分别构建了以东农L13为共同亲本的2个重组自交系群体RIL3613(东农L13×黑河36)和RIL6013(东农L13×合农60),分别包含134,156个株系;利用3个生态环境下数据对大豆蛋白含量和油分含量进行了表型数据分析,分别利用150,137个SSR标记构建遗传图谱,采用完备区间作图法(ICIM),对3个环境下的油分和蛋白质含量进行了QTL定位。通过对表型数据的分析,2个RIL群体的蛋白质与油分含量在基因型间或不同环境条件下的差异均达极显著水平,且基因型与环境间存在极显著的互作效应。2个群体中,共检测到8个蛋白质含量QTL,分布于7个连锁群上;共检测出5个控制油分含量的QTL,分布于5个连锁群上,有1个油分含量的QTL在2个种植环境下重复检测到。在定位的QTL中,7个蛋白质含量相关的QTL和3个油分含量相关的QTL与前人研究一致,另外3个QTL(qPro-G-1、qOil-C1-1、qOil-H-1)是本研究新发现的,是本研究遗传背景特有的QTL。研究结果对大豆品质性状的分子设计育种具有重要意义。