大豆分枝数和叶柄夹角的相关野生片段分析

【目的】从以栽培大豆为遗传背景的野生大豆染色体片段代换系(CSSL)群体中检测出与分枝数和叶柄夹角有关的野生片段,估计其遗传效应,为未来基因克隆和功能研究提供材料基础。【方法】利用由151个家系组成的野生大豆CSSL群体（SojaCSSLP1）,通过单标记分析、区间作图、完备复合区间作图和基于混合线性模型的复合区间作图等四种定位方法,结合与轮回亲本有显著差异的染色体片段代换系间相互比对,检测与分枝数和叶柄夹角相关的野生片段。【结果】累计共检测到3个分枝数相关的野生等位变异/片段和5个叶柄夹角相关野生等位变异/片段,其中与分枝数相关的Sat_160野生片段和与叶柄夹角相关的Sat_286野生片段能分别被所有方法检测到。在这些QTL/片段中,Sat_286位点最高能解释22%的叶柄夹角表型变异;在所有检测到的位点（片段）上,来自野生大豆的等位基因均具有正向的加性效应,这与2个亲本的表型差异相吻合。【结论】所发现的3个分枝数和5个叶柄夹角野生等位变异/片段均来自未报道的QTL/片段,体现了野生大豆的特点。     

大豆根部水压胁迫耐逆指数遗传体系解析

大豆是重要的植物蛋白质和植物油脂来源,干旱是影响大豆产量的重要环境因子之一。为解析大豆耐旱性的遗传基础,本研究在PEG水压胁迫条件下,对由409个家系组成的巢式关联作图群体(具有1个共同亲本的2个重组自交系群体组成)进行叶片脯氨酸含量测定,通过限制性二阶段多位点全基因组关联分析(restrictivetwo-stagemultilocus genome-wide association study,RTM-GWAS),解析了大豆根部水压胁迫耐逆指数(root hydraulic stress tolerance index,RHSTI)的遗传体系。结果表明,在春季和夏季环境下,3个亲本蒙8260(共同亲本)、通山薄皮黄豆甲和正阳白毛平顶在RHSTI上均存在显著差异,其衍生群体RHSTI表型变异丰富,变幅分别为0.11~2.94和0.03~1.93,遗传力分别为97.7%和97.9%;2个环境联合分析发现,家系遗传力和家系与环境互作遗传力分别为37.9%和60.1%,说明群体RHSTI的变异受遗传和环境共同控制。通过RTM-GWAS方法,共检测到45个与RHSTI相关的QTL,分布在大豆18条染色体上,可以解释37.58%的表型变异,其中7个QTL的表型贡献率超过1%,为大贡献位点;这些QTL中,有34个位点与环境存在显著互作,可以解释12.50%的表型变异。结合PEG胁迫下大豆转录组数据,在定位区间500kb范围内共筛选到38个差异表达基因,可归为ABA响应因子、逆境响应因子、转录因子、发育因子、蛋白代谢因子、未知功能和其他等7类,其中逆境响应因子、转录因子和发育因子是最大的3类;其中位于主效位点的6个基因,与ABA响应因子、逆境响应因子、转录因子相关,应为主要候选基因。上述结果表明,大豆耐旱性是一个由多位点、多基因控制的复杂数量性状,且与环境存在互作,遗传基础复杂。研究结果为大豆耐旱性分子育种提供了依据。     

大豆叶茸毛着生状态的变异及其与豆卷叶螟抗性的相关性

大量观察发现大豆叶柄茸毛着生状态有别于叶片茸毛着生状态.根据对392份来自全国各生态区的代表性样本的观察,将叶片茸毛着生状态分为匍匐、半匍匐和斜立3类,将叶柄茸毛着生状态分为紧贴、倾斜和直立3类.发现茸毛着生状态与地理来源有关,纬度增大,斜立型叶片茸毛和直立型叶柄茸毛有增加的趋势.叶片和叶柄茸毛着生状态存在极显著相关性,X2为164.72.叶片茸毛着生状态和叶柄茸毛着生状态与豆卷叶螟抗性等级间也存在极显著相关,X2分别为187.46和123.44.匍匐、半匍匐叶片茸毛和紧贴、倾斜叶柄茸毛是抗虫性状,而斜立叶片茸毛和直立叶柄茸毛是感虫性状.卷叶率、虫包在叶片和叶柄茸毛着生状态间都存在显著差异.匍匐型、半匍匐型叶片茸毛能分别降低32.25%和3.72%的虫包数,51.37%和6.89%的卷叶率.紧贴型、倾斜型叶柄茸毛能分别降低25.93%和46.40%的虫包数.42.20%和62.81%的卷叶率,大豆叶茸毛着生状态呵作为豆卷叶螟扰性的指示性状,用于大豆抗豆卷叶螟的种质筛选和育种.     

关于Mapmaker/Exp遗传作图中标记分群和排序操作技术的讨论

Mapmaker/Exp (3.0)是国内外广泛使用的遗传连锁数据分析软件, 在分子标记数量大时(多于500个)往往出现所绘制连锁图谱图距偏大的现象。本文从标记分群和标记排序两个遗传作图环节分析原因并概括出以下两个实施要点：(1)标记分群不应强求同一LOD值, 对特殊的连锁群可试用不同LOD值; (2)在标记排序时, 一次order命令后用ripple命令反复梳理有时并不能获得最佳排列顺序, 而应多次使用order, 每次order后用ripple反复梳理, 经反复比较才能得出最佳排列顺序, 必要时还须结合人工调整。通过大豆遗传作图实例比较了软件推荐思路2的通常用法和作者建议的新用法所构建的遗传图谱及相应QTL定位的差异, 认为新用法具有更好的效果。     

生物统计教学中用SAS程序讲解抽样分布

抽样分布是统计推断理论的基础。介绍了利用SAS程序从有限总体和无限总体中模拟抽样的方法,使学生能直观形象地理解样本平均数的抽样分布,掌握总体参数和抽样分布特征数的关系,提高了学生的学习兴趣和理解能力。     

大豆种子中嘌呤含量的HPLC测定方法

根据检测不同高氯酸浓度和水解温度对大豆种子的水解效果,检测不同流动相对鸟嘌呤、腺嘌呤、次黄嘌呤、黄嘌呤4种成分的分离效果,建立了稳定准确的大豆种子中多组分嘌呤含量的高效液相色谱分析方法。结果表明:在100℃条件下,35%(v/v)的高氯酸处理60 min时豆粉水解效果最佳;使用Welch Ultimate Polar RP18(4.6 mm×250 mm,5.0μm)色谱柱以0.02 mol·L~(-1)磷酸二氢钾缓冲液(pH2.9)作为流动相时,4种嘌呤在0.05~25 mg·L~(-1)浓度范围内均可完全分离且响应峰面积与浓度呈良好线性相关(r0.999 9),相对标准偏差为2.97%~6.25%,加标回收率为89.19%~110.97%。     

大豆结荚习性、荚色和种皮色相关野生片段分析

结荚习性、荚色和种皮色是大豆的重要形态性状,与进化密切相关。利用由151个家系组成的野生大豆(Glycinne soja Sieb et Zucc.)染色体片段代换系(CSSL)群体(SojaCSSLP1),通过不同表型CSSL组间比对,分别检测到与结荚习性、荚色和种皮色相关的1个、3个和2个野生片段(基因)。其中,5个野生片段(基因)分别与前人在栽培豆中检测到的无限结荚Dt₁、荚色L₁、荚色L₂、绿种皮G和黑种皮i基因相对应,说明野生大豆与栽培大豆间、栽培大豆与栽培大豆间在这些片段上均存在等位变异分化,是与大豆进化相关的基因/片段。另一个与荚色相关的Satt273野生片段能使大豆表现黑荚,可能是本研究的新发现,但还需进一步验证。     

大豆叶面茸毛密度和长度的QTL定位

大豆叶茸毛形态对抗虫性、耐旱性等均有重要作用。本研究利用2个重组自交系群体NJRIKY (KY)和NJRIXG (XG)进行叶面茸毛密度和长度的遗传与QTL定位分析。结果表明,2个性状在2个群体中均有大幅度变异,存在不同程度的超亲分离,两者有极显著负相关(r= –0.49和–0.62),叶面茸毛密度的遗传率(75.7%~76.8%)高于叶面茸毛长度的遗传率(45.2%~62.9%);检测到2个叶面茸毛密度主效QTL (XG群体的PD1-1和KY群体的PD12-1,表型贡献率分别达20.7%和21.7%);两群体叶面茸毛密度遗传构成中加性QTL贡献率占20.7%~36.2%,互作QTL只占0%~1.4%,而未定位到的微效QTL所占份额很大,为38.1%~56.1%,是以往只用定位程序而未注意遗传构成解析所没有发现的特点;未在KY中检测到叶面茸毛长度加性QTL,互作QTL贡献率也仅4.2%,而微效QTL贡献率达58.7%;但在XG中叶面茸毛长度加性QTL Pl1-1和Pl12-1贡献率分别达18.3%和22.5%,占主要成分,互作QTL和微效QTL贡献均较小,说明该性状两群体的遗传构成有很大差异。大豆叶面茸毛密度和长度的遗传涉及多个效应不同的基因/QTL。     

限制性两阶段多位点全基因组关联分析方法的特点与计算程序

全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)的理论及应用是近十几年来国内外数量性状研究的热点, 但是以往GWAS方法注重于个别主要QTL/基因的检测与发掘。为了相对全面地解析全基因组QTL及其等位基因构成, 本研究提出了限制性两阶段多位点GWAS方法(RTM-GWAS, https://github.com/njau-sri/rtm-gwas)。RTM-GWAS首先将多个相邻且紧密连锁的SNP分组, 成为具有多个单倍型(复等位变异)的连锁不平衡区段(SNPLDB)标记, 然后采用两阶段分析策略, 基于多位点复等位变异遗传模型, 在节省计算空间的条件下保障全基因组QTL及其复等位变异检出的精确度。和以往GWAS方法相比, RTM-GWAS以性状遗传率为上限, 能够较充分地检测出QTL及其相应的复等位变异并能有效地控制假阳性的膨胀。由其结果建立的QTL-allele矩阵代表了群体中所研究性状的全部遗传组成。依据这种QTL-allele矩阵的信息, 可以设计最优基因型的遗传组成, 预测群体中最优化的杂交组合, 并用以进行群体遗传和特有与新生等位变异的研究。本研究首先对RTM-GWAS方法的特点和计算程序功能进行说明, 然后通过大豆试验数据说明RTM-GWAS计算程序的使用方法。     

大豆对豆卷叶螟Lamprosema indicata (Fabricius)抗性的遗传分析

豆卷叶螟是我国南方大豆的主要食叶性害虫之一, 危害严重。本文在观察豆卷叶螟田间发生情况及其在大豆上特殊的卷叶危害特征基础上, 以虫包数、卷叶率、子粒产量为抗性(危害)指标, 应用3个抗感杂交组合[科丰1号×南农1138-2(NJRIKY)、皖82-178×通山薄皮黄豆甲(NJRIWT)和苏88-M21×新沂小黑豆(NJRISX)]衍生的重组自交系群体, 在田间自然虫源条件下于2004—2006年对大豆抗豆卷叶螟的植株反应进行了抗性鉴定。各类指标在各群体均表现有相当大的遗传变异和遗传率, 其中卷叶率指标比其他2类指标遗传变异和遗传率相对较大, 年度间更稳定且与产量的负相关更明显, 因而提出9月上旬卷叶率为鉴定大豆对豆卷叶螟抗性的最佳指标。对NJRIKY、NJRIWT和NJRISX 3个群体抗性遗传分离分析的结果一致表明, 大豆对豆卷叶螟抗性符合2对主基因+多基因的混合遗传模型, 主基因遗传率分别为51.0%、80.5%和56.3%, 多基因遗传率分别为39.1%、11.4%和29.1%。2对主基因的作用方式表现组合间有差异。在此基础上对群体各家系的主基因基因型作了归类, 可供家系抗性选择参考。