大豆转基因育种及产业化发展

转基因技术是现代生物技术研究的热点之一,转基因作物种植已经成为全球普及最为迅速的生物技术.转基因大豆是目前种植区域最广、种植面积最大的转基因作物,已成为世界大豆主产国大豆产业发展的主要动力.中国的大豆产量居世界第四位,但转基因大豆育种的研究尚处于起步阶段,在转基因大豆产业化发展方面潜力巨大.我国应该充分利用现代生物技术的成果,借鉴国外转基因大豆的发展经验,立足本国实际,在农业转基因生物安全管理相关法律法规下,建立和健全我国转基因大豆育种及其产业化发展体系,大力发展转基因大豆,提升我国大豆产业的市场竞争力.本文概述了我国转基因大豆的研究现状以及国际转基因大豆的研发趋势,分析了我国转基因大豆发展所面临的挑战并提出了应对策略.     

基于大豆胞囊线虫病抗性候选基因的SNP位点遗传变异分析

以我国363份栽培和野生大豆资源为材料, 对大豆胞囊线虫抗性候选基因(rhg1和Rhg4)的SNP位点(8个)进行遗传变异分析, 以期阐明野生和栽培大豆间遗传多样性及连锁不平衡水平差异。结果表明, 与野生大豆相比, 代表我国栽培大豆总体资源多样性的微核心种质及其补充材料的连锁不平衡水平较高(R²值为0.216)。在栽培大豆群体内, 基因内和基因间分别有100％和16.6％的SNP位点对连锁不平衡显著, 形成两个基因特异的连锁不平衡区间(Block)。在所有供试材料中共检测到单倍型46个, 野生大豆的单倍型数目(27)少于栽培大豆(31), 但单倍型多样性(0.916)稍高于栽培大豆(0.816)。单倍型大多数(67.4％)为群体所特有(31个), 其中15个为野生大豆特有单倍型。野生大豆的两个主要优势单倍型(Hap_10和Hap_11)在栽培大豆中的发生频率也明显下降, 推测野生大豆向栽培大豆进化过程中, 一方面形成了新的单倍型, 另一方面因为瓶颈效应部分单倍型的频率降低甚至消失。     

大豆SSR标记辅助遗传背景选择的效果分析

本研究利用鲁豆4号回交转育的大豆种子脂氧酶缺失株系为材料,用IEF-PAGE鉴定大豆种子脂氧酶缺失基因,SSR标记进行遗传背景分析,通过遗传背景回复率相关分析,探索分子标记辅助遗传背景选择时所需的适宜的标记数和选择方式,期望获得可进一步回的鲁豆4号脂氧酶缺失株系。研究明确了大豆SSR标记辅助背景选择时适宜标记数目和选择方式,即先用少数标记初筛,选出遗传背景回复率较高的材料,再用适宜标记鉴定,随着世代递增,已恢复为轮回亲本的标记住点不再分析,逐代减少选择标记数目。获得了合有脂氧酶缺失基因,遗传背景与鲁豆4号差异较小的株系,可用鲁玉4号进一步回交,从而加速培育鲁豆4号脂氧酶缺失近等基因系。     

植物根毛生长发育及分子调控机理

植物根毛是植物吸收营养的主要器官, 了解根毛的发生、发育及遗传规律, 能对植物的养分吸收研究提供有利依据。文章旨在介绍植物根毛形态发生特性、发育生长过程及分子调控机理的研究进展, 利用比较基因组学方法研究农作物根毛形态和功能, 及有目的性的对根生长发育进行调控提供参考。研究发现植物根毛发育有反馈侧向抑制(lateral inhibition with feedback)和位置决定模式(position-dependent pattern of cell differentiation)两种方式。拟南芥根表皮细胞是以位置方式决定毛或非毛细胞发育类型, 已成为研究植物细胞命运和分化的模型。目前, 已经鉴定出控制根毛发育的基因, 包括一些转录因子如MYB家族蛋白TRIPTYCHON(TRY)、CAPRICE(CPC)和basic Helix-Loop-Helix (bHLH)蛋白GLABRA3、ENHANCER OF GLABRA3(EGL3)及WD-repeat蛋白等基因。最后针对根毛研究前景提出展望。     

长江春大豆核心种质构建及分析

利用长江春大豆初选核心种质SSR(simple sequence repeat）标记和农艺性状表型等基础数据,对用不同个体取样方法以及不同数据类型建立的核心种质进行评价,目的是确定中国大豆（Glycine max）核心种质的最佳取样策略提供依据,结果表明,根据SSR分子数据聚类,采用类内随机取样,类内以遗传相似性系数取样以及仅依据遗传相似性系数取样都可用于大豆核心种质构建,但是综合不同评价参数发现,以类内随机取样最佳,类内按遗传相似性系数取样次之,单独以遗传相似性系数取样较差。分析不同SSR等位变异保留比例的遗传多样性指数发现,当保留90%和80%的SSR等位变异时,核心种质具有更高的遗传多样性,由于与SSR分子数据种质遗传关系评价的不一致性,农艺性状等基础数据虽然可用来构建核心种质,但其SSR分子水平代表性相对较低,本研究结果还表明,用不同方法或同一方法不同重复次数取样建立的核心种质具有异质性,且这种异质性随核心种质取样比例的降低而增大,因此,虽然可依据不同数据类型确定相应的方法建立核心种质,但综合表型和分子数据建立的核心种质更具有代表性。     

大豆遗传图谱的构建和若干农艺性状的QTL定位分析

大豆许多重要农艺性状都是由微效多基因控制的数量性状,对这些数量性状进行QTL定位是大豆数量性状遗传研究领域的一个重要内容.本研究利用栽培大豆科新3号为父本、中黄20为母本杂交得到含192个单株的F2分离群体,构建了含122 个SSR标记、覆盖1719.6cM、由33个连锁群组成的连锁遗传图谱.利用复合区间作图法,对该群体的株高、主茎节数、单株粒重和蛋白质含量等农艺性状的调查数据进行QTL分析,共找到两个株高QTL,贡献率分别为9.15%和6.08%;两个主茎节数QTL,贡献率分别为10. 1%和8.6%;一个蛋白质含量QTL,贡献率为9.8%;一个单株粒重QTL,贡献率为11.4% .通过遗传作图共找到与所定位的4个农艺性状QTL连锁的6个SSR标记,这些标记可以应用于大豆种质资源的分子标记辅助选择,从而为大豆分子标记辅助育种提供理论依据.     

国外大豆种质资源的基因挖掘利用现状与展望

中国已从美国和日本等22个国家引进大豆近等基因系、特殊遗传材料、大豆育成品种等2156份。经过评价已编入中国大豆品种资源目录。本文对国外引进大豆种质资源的特点及在中国研究与利用中所取得的成绩进行了总结,提出利用引进国外种质拓宽中国大豆品种遗传基础的表型和分子证据,回顾了国外种质在建立大豆抗胞囊线虫、抗疫霉根腐病、脂氧酶缺失、胰蛋白酶抑制剂缺失和抗草甘膦EPSP酶等特性的鉴定体系、标记和定位重要性状（耐盐性、抗大豆花叶病、无脂氧酶、无胰蛋白酶抑制剂）基因、开展分子标记辅助背景选择研究方面发挥的重要作用。我国大豆育种的实践证明,国外种质的利用促进了中国大豆新品种产量的增长、品质的改进和抗性的提高。因此,今后重视国外种质资源的有目的性的引进．加强时国外种质资源的深入研究,为国外种质资源在中国大豆遗传育种学、表型组学、基因组学、蛋白组学和酶学等领域的有效利用创造条件。     

东北春大豆样本的代表性及其SSR位点的遗传多样性分析

从3 226份东北春大豆总体中选择283份春大豆种质,用质量性状和数量性状进行检测,对总体的代表性为80%.利用筛选出61对SSR核心引物对具代表性的东北春大豆样本进行分析,共检测到534个等位变异,平均每个位点的等位变异为8.75个,变幅为2～16个;遗传多样性指数变化范围在0.406～0.886,平均为0.704;东北春大豆样本在大多数位点上有优势等位变异,从而降低了其遗传多样性.其中35份种质具有特异等位变异,分布在29个位点上;各个位点上分化系数均较小,遗传多样性分化程度较低.东北春大豆中3个省种质的共有等位变异较多,以吉林省和辽宁省种质的遗传多样性表现较为一致,均高于黑龙江省种质的遗传多样性.地方品种的遗传多样性高于育成品种.东北春大豆种质资源的遗传多样性分布特点为有目的选择杂交亲本拓宽遗传基础以培育新品种提供了理论依据.     

绥农14及其系谱亲本的遗传多样性及重组分析

以绥农14及其系谱中的亲本品种为实验材料, 对14个农艺性状及分布在20个大豆连锁群上139对SSR引物进行分析, 揭示品种间遗传多样性和遗传重组关系, 为大豆新品种选育提供理论依据。聚类分析结果与品种间的亲缘关系相似, 每个SSR位点Shannon-Weaver指数的分布范围为0~1.677; 品种间的相似系数平均值为0.6380, 变化范围为0.5380~0.7990。筛选出区分这些品种的最少SSR位点数为3个; 如Satt543、Sat_130、Satt218。研究发现, 连锁群中间区段重组率与两个末端区段重组率无显著性差异, 说明连锁群上各区段的遗传重组是随机分布的。在139对引物中有39对引物在绥农14及其8个亲本间没有多态性, 表明这些位点可能对品种改良具有重要作用; 位于B2连锁群的Satt168是从祖先亲本紫花4号保留给绥农14的唯一的多态性位点, 可见, 经过5个世代的杂交重组和遗传改良, 绥农14的遗传组成与紫花4号相比已经发生了很大的变化。     

国家种质库保存国外大豆种质的分析研究

为促进国外引进种质的有效利用,对国家长期库中引进的2156份国外大豆种质的来源、主要农艺性状、蛋白质及脂肪含量进行了分析.结果表明:国家长期库现存的引进大豆种质主要来自美国等国家,多表现为生育期较长、紫花、棕毛、无限结荚习性、种皮黄、多深色脐、百粒重中等,蛋白质含量多介于40.01%～45.00%之间,油分含量多介于18.01%～22.0%之间;株高的变异系数最高,蛋白质及脂肪含量的变异系数较低;7个质量性状遗传多样性平均值低于国内微核心种质.