大豆品种(系)和种植密度对豆天蛾幼虫存活及生长发育的影响

豆天蛾Clanis bilineata tsingtauica Mell幼虫,是一种食用昆虫,富含蛋白质、维生素和矿质元素,具有很高的营养、药用和经济价值。了解适宜豆天蛾幼虫生长发育的大豆品种（品系）和种植密度,可为豆天蛾幼虫规模化饲养提供理论基础。研究通过设置两因素裂区实验,在10个品种（品系）大豆和2个种植密度水平下,测定豆天蛾幼虫生物学参数,明确适宜豆天蛾幼虫养殖的大豆品种（品系）和种植密度。结果表明,不同大豆品种（系）和种植密度对豆天蛾幼虫存活及生长发育均有显著影响;其中使用连151、淮豆9号、东辛3号和H0573大豆饲养的豆天蛾幼虫产量和存活率较高,虫体长度较长,发育历期较短;大青豆饲养的豆天蛾幼虫产量较低,幼虫发育整齐度较差,发育历期长。当种植密度为40 cm×30 cm时,豆天蛾幼虫存活和发育历期整齐度均显著高于种植密度40 cm×15 cm。综上所述,较适宜豆天蛾幼虫养殖的大豆品种（品系）为连151、淮豆9号、东辛3号和H0573,种植密度为40 cm×30 cm。     

360度群体遗传变异扫描——大豆泛基因组研究

大豆(Glycine max)是重要的油料和蛋白作物, 其丰富的遗传变异为生物学性状挖掘和育种改良提供了重要的资源基础。然而, 单个基因组信息无法全面揭示种质资源的遗传变异, 泛基因组研究为解决这一不足提供了新方案。近日, 中国科学院遗传与发育生物学研究所田志喜和梁承志研究团队从2 898份大豆种质中选取26份代表性材料, 并整合已有的3个基因组, 构建了包含野生和栽培大豆的泛基因组和图基因组(graph-based genome), 鉴定了整个群体的绝大多数结构变异数据集, 确定了大豆种质的核心、非必需和个体特异的基因集。利用这些数据系统地揭示了生育期位点E3的等位基因变异和基因融合事件、种皮颜色基因I的单体型和演化关系以及结构变异对铁离子转运基因表达和地区适应性选择的影响。该研究为作物基因组学研究提供了一个新的模式, 同时将加速推动大豆遗传变异的鉴定、性状解析和种质创新。     

大豆滞绿(stay-green)突变体诱变后代表型性状变异分析

本文利用大豆滞绿突变体Z-94320经60Co-γ射线诱变的突变体后代M5、M6代为材料,进行两年的田间性状观察记录统计,用相关性分析、主成分分析、聚类分析对其17个主要表型性状统计分析。结果表明:诱变后代产生了丰富的变异,出现了多种种皮色和子叶色,产生了非滞绿性状,形成了各种生育周期,且分离出晚熟性状。通过相关性分析发现,单株粒重与株重、茎粗、主茎荚数、分枝荚数、一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数、瘪粒荚数、虫食数呈极显著正相关,这些性状可以对产量进行预测;主成分分析在M5代提取出“产量因子”、“株型因子”、“粒荚因子”、“茎荚因子”四个主成分,对农艺性状累计贡献率达到70.50%,M6代提取出“产量因子”、“虫害因子”、“株型因子”、“茎杆因子”四个主成分,对农艺性状累计贡献率达到71.54%;聚类分析将M5、M6代材料分别划分为6类,发现同代中各类群农艺性状情况大致相似,但是各农艺性状在两代之间的变化明显,在株重、结荚高度、单株粒重等方面M6代显著高于M5代,并筛选出两株高产品系和一株特色滞绿品系。本研究逐步完善了对滞绿大豆突变体库的构建,为滞绿大豆诱变后代的遗传多样性研究提供了基础的数据分析。     

荫蔽处理对不同耐荫性大豆GmPIF4s编码基因表达的影响

光敏色素互作因子(PIFs)是光信号响应的关键负调控因子,其中PIF4作为该家族核心成员在响应外界光温变化,整合多种激素合成和信号转导中起着关键性作用。为了明确大豆GmPIF4s ［phytochrome interaction factor 4s of Glycine max (L.) Merr.］ 的功能和编码基因对荫蔽诱导的表达响应,该研究以耐荫性大豆‘南豆25’(ND25)和不耐荫性大豆‘荣县冬豆’(RD)为材料,通过生物信息学和分子生物学等方法,比较分析了豆科植物PIF4s的生物信息学特点,并采用qRT PCR方法分析大豆不同组织(根、茎、叶、茎尖分生组织)、全光照和12 h/12 h光周期下不同荫蔽时间诱导叶片GmPIF4s及其不同耐荫性大豆材料间GmPIF4s的表达特征,为培育高产、耐荫的大豆品种提供理论依据。 结果表明：(1)在豆科植物中鉴定到53个同源PIF4s,其中大豆包含7个同源GmPIF4s,长度介于296~562氨基酸之间,分子量范围为41 491.9~62 228.39 Da,所有GmPIF4s均包含有bHLH结构域,无跨膜结构,为亲水性蛋白且定位于细胞核中;蛋白二级及三级结构预测显示,GmPIF4a、GmPIF4b与拟南芥AtPIF4结构最为相似。(2)qRT PCR分析表明,GmPIF4s基因表达具有组织特异性;在耐荫性大豆品种ND25中,GmPIF4a、GmPIF4b、GmPIF4d相对表达量在根、叶、茎和茎尖分生组织中表达最高,除GmPIF4a、GmPIF4e、GmPIF4f外,其余GmPIF4s在地上部各组织中表达量均相对较高;不耐荫性大豆品种RD中, GmPIF4a、GmPIF4b、GmPIF4c、GmPIF4d在叶中相对表量较高,除GmPIF4f和GmPIF4g外,其余GmPIF4s在地上部各组织中表达量均相对较高。(3)全光照下荫蔽处理时间延长,大豆GmPIF4a、GmPIF4b、GmPIF4c、GmPIF4d基因均受荫蔽的强烈诱导,表达量显著上调;12 h/12 h光周期条件下无论是正常光还是荫蔽条件下,随着处理时间的延长,白天GmPIF4s表达量呈现下调趋势,夜晚却呈现上调表达趋势,推测GmPIF4s受昼夜节律调控。(4)荫蔽条件下GmPIF4s在不同耐荫性大豆的表达显示,随着荫蔽时间的延长,耐荫性大豆品种ND25与不耐荫性大豆品种RD的GmPIF4a、GmPIF4b、GmPIF4c、GmPIF4d均上调表达,但在不耐荫性大豆品种RD中表达量相对更高,并于荫蔽处理8 h后两材料的GmPIF4s表达差异达到极显著水平。     

大豆异黄酮对骨质疏松大鼠模型的作用探讨

目的研究大豆异黄酮促进骨质疏松大鼠骨形成的作用及其肠道微生态的变化。方法从60只SPF级SD雌性大鼠中随机挑选50只建立去卵巢骨质疏松大鼠模型,余下10只为假手术组。将建模成功的大鼠随机分为5组,模型组、大豆异黄酮高、中、低剂量组(320 mg/kg、160 mg/kg、80 mg/kg的大豆异黄酮)、阿仑膦酸钠组(1 mg/kg阿仑膦酸钠),每日1次,治疗10周。比较治疗前后大鼠骨密度、血清1型前胶原N端前肽(P1NP)、骨碱性磷酸酶(BALP)、血清骨钙素(BGP)水平和肠道微生物变化。结果治疗后,模型组大鼠骨密度、血清P1NP、BALP、BGP水平均低于假手术组(P<0.05),阿仑膦酸钠组和大豆异黄酮高、中、低剂量组均高于模型组(P<0.05)。治疗后,阿仑膦酸钠组和大豆异黄酮高、中、低剂量与模型组比较股骨组织病变减轻;厚壁菌门、梭菌纲、芽孢杆菌纲、毛螺菌科、乳杆菌科、普氏菌科、肠球菌科、毛螺菌属、乳杆菌属、罗氏菌属、布劳特氏菌属、粪球菌属、普氏菌属水平相对丰度模型组均低于假手术组(P<0.05),阿仑膦酸钠组和大豆异黄酮高、中、低剂量组均高于模型组(P<0.05)。拟杆菌门、变形菌门、拟杆菌纲、γ变形菌纲、毛菌纲、拟杆菌科、肠杆菌科、拟杆菌属、别样棒菌属、肠杆菌属模型组均高于假手术组(P<0.05),阿林磷酸钠组和大豆异黄酮高、中、低剂量组均低于模型组(P<0.05)。LEfSe分析结果显示,与模型组比较,阿仑膦酸钠组和大豆异黄酮高、中、低剂量组治疗后丁酸球菌属、放线菌属、拟杆菌科、拟杆菌属水平降低,消化球菌科、韦荣氏菌科、普氏菌属水平升高。结论大豆异黄酮可提高骨密度,提高血清骨形成指标水平,促进骨质疏松大鼠骨形成,还可改善大鼠肠道菌群。     

豆类炭疽病病原物种类及其发生研究进展

炭疽病是重要的世界性植物病害,造成大豆、绿豆等品质变劣,产量损失严重。本文综述了国内外大豆炭疽病的发生情况、炭疽菌种类及其特征,为了解该病的流行病学和科学防治提供理论依据。     

转HSSP基因大豆的分子检测和遗传稳定性分析

HSSP是用大豆密码子改造的10 kD玉米醇溶蛋白基因。在前期研究中,从获得的转基因大豆中筛选到1份单拷贝转基因材料GSDH5。该研究采用染色体步移法获取转基因大豆GSDH5的T-DNA插入位点的左边界旁侧序列,对获得的左边界旁侧序列进行分析,设计特异性引物,建立转基因大豆GSDH5特异性检测方法;采用Real-time PCR检测外源基因在转基因大豆不同组织部位(根、茎、叶、花和种子)中的表达量,采用RT-PCR和Western blot检测外源基因在转录和翻译水平上的遗传稳定性,并对转基因大豆GSDH5中的粗蛋白、含硫氨基酸含量及主要农艺性状进行测定分析,为培育高含硫氨基酸转基因大豆新品种奠定基础。结果表明:(1)分子鉴定显示,外源基因HSSP和筛选标记基因Bar成功整合到受体大豆‘东农50’基因组中,且以单拷贝的形式整合到大豆基因组中。(2)HSSP基因成功插入到大豆基因组1号染色体非编码区52 873 883 bp处。(3)HSSP基因在转基因大豆GSDH5的种子中特异性表达,且在T_2～T_4代转基因大豆中能够稳定遗传并表达。(4)‘东农50’粗蛋白含量在41.53%～43.32%之间,GSDH5粗蛋白含量在40.18%～43.03%之间,两者相比无显著差异;GSDH5种子中硫氨基酸占种子干样的比例为1.35%,占种子蛋白的比例为3.14%,与转基因受体品种‘东农50’相比,占比显著升高,分别增加了11%和16%。(5)转基因大豆GSDH5植株与受体品种‘东农50’在单株荚数、百粒重、株高、结荚习性、花色、叶形等方面均无显著差异,证明HSSP基因的插入对大豆植株的生长发育无不良影响。研究认为,转基因大豆GSDH5材料具备进一步培育成高含硫氨基酸大豆新品种的潜力。     

嫁接诱导大豆低镉富集性状及遗传稳定性

通过野外小区实验,从8个大豆品种中筛选出2个低镉富集品种作为砧木,2个高镉富集品种作为接穗植物,研究嫁接当代以及接穗子代镉富集性状的变化,探明嫁接诱导镉富集性状变异的机制及其遗传稳定性。结果表明:大豆的镉富集性状表现出显著的品种间差异,以低镉富集品种(铁丰29和东鲜1号)作砧木,可以使接穗大豆植株(青仁黑1号和中黄38)地上部分镉含量降低50%~70%;高通量测序和qRT-PCR分析显示,嫁接诱导了相关硫代谢基因的差异表达,与自根植株相比,嫁接植株的APX2、PAPRa、SAM1a和ATPs基因表达水平均显著下调,分别达72.53%、67.62%、42.37%和75.78%,APK4表达量则显著上调2.83倍;以阻控效果最好的青仁黑1号-东鲜1号为例,接穗子代遗传了接穗当代的低镉富集性状,对照亲本,子代籽粒镉含量的降低率仍有30%~50%。研究证明:嫁接可以通过调控含硫化合物的合成与代谢,影响作物地上部分的Cd富集性状,且这种性状可以在子代中稳定遗传。     

不同磷水平下玉米-大豆间作系统根系形态变化

本研究通过盆栽试验,探讨不同磷水平(0、50、100 mg P₂O₅·kg^-1,分别用P₀、P₅₀、P₁₀₀表示)下玉米与大豆间作系统根系形态的变化及其与磷吸收的关系,以明确玉米-大豆间作系统促进磷吸收的作用机制。结果表明: 不同磷水平下,间作显著改变了玉米和大豆的根系形态参数,提高了大豆根冠比。与单作模式相比,间作使玉米和大豆的根长、根表面积、根体积、根系干重分别显著增加25.6%、22.0%、39.2%、34.3%和28.1%、29.7%、37.3%、62.3%,而平均根直径分别显著降低15.2%和11.7%。不同磷水平下,磷素吸收当量比(LER_P)>1,玉米-大豆间作具有明显的磷吸收优势,且LER_P不受磷水平调控。间作诱导根系形态改变与磷吸收增加密切相关,其中玉米根系表面积增大、大豆根系长度增加是驱动玉米-大豆间作系统磷高效吸收的主要机制。根据回归方程,玉米根表面积和大豆根系长度增大10%,磷吸收量提高5%～10%。因此,与中等施磷水平(P₁₀₀)下的单作相比,玉米-大豆间作条件下磷肥减施1/2(P₅₀)并未降低玉米的磷吸收量。综上,玉米-大豆间作体系在减施磷肥条件下具有维持作物磷吸收的潜力。     

大豆蛋白含量新位点qPRO-19-1的定位

大豆是重要的粮食作物和经济作物,其籽粒蛋白约为40%,是植物蛋白的重要来源之一。国产大豆主要用于食用,提高大豆蛋白含量是主要的育种目标。因此,发掘大豆蛋白含量相关基因,对开发分子标记并培育高蛋白食用大豆具有重要意义。本研究以低蛋白大豆品种中黄35为母本,以源自日本的高蛋白大豆十胜长叶为父本,构建了重组自交系(RIL,recombination inbred lines)群体。利用集群分离分析法(BSA,bulked segregant analysis)在3条染色体筛选出9个与蛋白含量相关的SSR标记,其中位于19号染色体的QTL尚未见报道。进一步利用完备区间作图法(ICIM-ADD)分析RIL群体F_2:15和F_2:16,在19号染色体重复定位了1个蛋白质含量相关QTL qPRO-19-1,位于分子标记SSR_19_38和SSR_19_59之间,LOD值分别为3.43和3.98,贡献率分别为7.81%和14.87%,高蛋白等位基因来自于高蛋白亲本十胜长叶。qPRO-19-1的定位区间长度为385 kb,共有注释基因36个。本研究定位了蛋白质含量相关的新位点qPRO-19-1,为大豆高蛋白基因的图位克隆及分子标记育种奠定了基础。