国外绿豆种质资源农艺性状的遗传多样性分析

以来自15个国家和地区的352份绿豆种质资源为材料,评价其5个质量性状和10个数量性状的遗传变异水平。结果表明:除美国等5个不同地区的14份材料未正常开花结荚外,其余338份材料的农艺性状具丰富的遗传变异。其中质量性状中叶形和幼茎色的遗传多样性指数最高(0.69),数量性状中荚长(2.08)和百粒重(2.07)的最高。UPGMA聚类将338份参试材料分为6大类群,各类群有其独特的性状特征,其中第5类群早熟、矮秆、大粒,可为杂交育种亲本选配提供理想亲本。亚蔬(ARC-AVRDC)(泰国)、菲律宾、印度、印度尼西亚、韩国、美国和俄罗斯等7个不同地理区域材料间具有显著的遗传变异,其中俄罗斯的遗传多样性指数最高,韩国最低;印度尼西亚的生育期较短,主茎节数、单荚粒数、单株荚数和单株产量最高,属于早熟、大粒、高产的种质,可以为我国新品种的选育提供基础材料;UPGMA聚类可将这7个不同地理区域的材料划分为3类,其中印尼和韩国的材料各被划分为一类,其他5个国家聚为第Ⅲ类,群体间的性状表现与其地理来源有一定的关系。     

基于SSR标记分析小豆及其近缘植物的遗传关系

本研究利用87对SSR引物分析了80份栽培小豆(Vigna angularis)、22份野生小豆(V.angularis var.nipponensis)以及10份豇豆属(共7个种)近缘植物,旨在比较豇豆属不同种的遗传多样性,并分析种间的遗传关系.结果显示87对SSR引物在112份小豆及其近缘植物资源中共检测到667个等位变异.其中有75个、71个和82个SSR位点分别在栽培小豆、野生小豆和近缘植物中表现为多态.随机抽样分析发现,平均每SSR位点检测到的等位变异数目为近缘植物>野生小豆>栽培小豆,与多态信息含量(PIC)值一致,说明近缘植物及野生小豆中蕴含着丰富的遗传变异,是栽培小豆育种的重要基因来源.聚类分析显示,栽培小豆、野生小豆和近缘植物间的遗传分化比较明显,分别聚为三大类,其中栽培小豆的遗传背景与其生态环境相对应;近缘植物又可以分为三个亚类,亚类间的遗传距离与其亲缘关系相对应.本研究结果也说明利用SSR标记辅助豇豆属的种间分类是可行的.     

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。     

中国绿豆应用型核心样本农艺性状的分析

为提高种质资源在育种中的利用效率,建立了我国绿豆(Vigna radiata)应用型核心样本。该样本既包括了资源库中具特异性状的种质和曾经在生产上大面积种植的品种,也包括了在育种中使用频繁的亲本及苗头品系等。农艺性状变异分析表明,该核心样本具有丰富的表型变异,是绿豆种质资源的代表性样本。聚类分析可将核心样本分为4大类,但类别内种质与其地理来源相关不明显。不同来源表型数据的分析发现,不同性状间的一致性存在差异。但产量相关性状的表现均与当前育种目标相接近,说明该核心样本具有较高的实用性。     

与甘蓝型油菜重要经济性状有关的DNA克隆在拟南芥遗传图谱中的整合

拟南芥与油菜同属十字花科植物芸寡族,亲缘关系很近,基因组间的同源性很高,在用拟南芥EST克隆和油菜DNA克隆作探针定位了甘蓝型油菜一系列重要性状的基础上,对25个与油菜雄性不育恢复基因,硼高效利用基因,抗菌核病QTL及油菜种间杂种营养优势相关联的克隆进行了测序,在拟南芥基因组数据库中寻找到与这25个克隆高度同源的序列,根据这些高度同源序列在拟南芥染色体上的相位位置,将油菜DNA克隆整合到了拟南芥遗传图谱上,其中油菜硼高效基因BE1两侧的标记克隆整合在拟南芥第一染色体长臂一个较小的区段内,以该目标区段内的拟南芥EST克隆PA24为探针对甘蓝型油菜基因组比较作图,将该克隆定位在油菜连锁图BE1两侧标记之间,表明了利用基因组间的相互比较作图来精细定位芸薹属作物重要基因的可能性。     

用于绿豆种质资源遗传多样性分析的SSR及STS引物的筛选

目前能够用于绿豆(Vigna radiate)种质资源遗传多样性分析的PCR引物极其有限。通过12份农艺性状差异较大的绿豆种质对绿豆以及小豆(Vigna angularis)、豇豆(Vigna unguiculata)、菜豆(Phaseolus vulgaris)等近缘食用豆中的PCR引物进行筛选,结果表明41对绿豆SSR引物中能够有效扩增的有35对,6对有多态性;28对绿豆STS引物中有23对能够有效扩增,2对有多态性;8对小豆SSR引物能够有效扩增的有6对,但均无多态性;27对豇豆SSR引物能够有效扩增的有17对,1对有多态性;24对菜豆SSR引物能够有效扩增的有9对,1对有多态性。这些多态性引物的获得将有助于中国绿豆种质资源的遗传多样性分析。     

绿豆bHLH转录因子家族的鉴定与生物信息学分析

bHLH是真核生物中重要的一类转录因子,其主要由碱性氨基酸区和螺旋-环-螺旋区组成。本研究利用生物信息学的方法鉴定到122个绿豆bHLH转录因子,并对其理化性质、保守结构域、基因结构、在染色体上的分布、系统进化以及部分典型基因的组织表达差异等进行分析。结果表明,bHLH转录因子理化性质差异较大;含有2个保守结构域,分别位于N端的碱性氨基酸区和C端的螺旋-环-螺旋区,碱性氨基酸区含有His5-Glu9-Arg13保守序列,与靶基因结合有关,HLH区含有Arg23和Arg55,与形成二聚体有关,同时含有5种保守元件;bHLH基因在11条染色体上分布不均匀,5号、7号和8号染色体上分布较多,1号、4号和10号染色体上分布较少,大部分基因含有1~9个不等的内含子,在染色体上成簇状分布;122个bHLH转录因子可分为11个亚家族。多数bHLH基因在绿豆根、茎、叶、花和种子等组织中均有表达,但具有组织表达特异性,且不同基因表达量差异较大。本研究为进一步研究绿豆bHLH转录因子家族的生物学功能奠定基础。     

我国绿豆种质资源的芽用特性评价与筛选

对470份绿豆种质资源进行了芽用特性的评价,以期为培育豆芽专用品种提供信息。结果表明,不同绿豆品种生产的豆芽在芽体粗细、长短、外观色泽、口感以及豆芽产量等方面均存在差异。不同品种间的芽豆比变化范围为1.34～9.08,平均为6.17,芽豆比与芽长成显著正相关(R=0.614),即芽长是豆芽产量的重要影响因子。研究还表明,芽长、芽豆比与百粒重均呈一定负相关,但与子粒蛋白质、脂肪、淀粉等品质性状相关不明显,即小粒绿豆资源更适于豆芽生产。其中绿豆豆芽因子叶花青甙含量高而导致芽体颜色不鲜亮、商品性差的绿豆资源占分析总数的84.47%。不同绿豆资源的硬实率、豆芽畸形率及烂豆率的变异范围分别为0～87.78%、0～85.56%和0～11.11%,且三者之间无显著相关性。根据芽用特性的综合评价,共筛选出12份低硬实、无烂芽、产量高、商品性好的绿豆种质资源,为豆芽专用品种的筛选与培育奠定了基础。     

栽培绿豆V2709抗豆象特性遗传分析

利用原产于印度的抗豆象栽培绿豆品种V2709与农艺性状优良的感豆象推广品种中绿1号(VC1973A)杂交,以杂交种F1、F2为试验材料,通过田间农艺性状调查、室内人工接虫鉴定及多元相关分析等,研究V2709中所包含的抗豆象特性的遗传背景。结果表明V2709的抗豆象特性由一对显性基因控制;通过相关性分析发现其抗虫性与植株高度呈极显著正相关,与主茎节数呈显著正相关,而与其他性状无明显相关性。     

小豆种质资源研究与利用概述

小豆（Vigna angularis Ohwi & Ohashi）属于医食两用作物,既是我国传统出口商品,也是农业种植结构调整的重要作物。然而与大宗作物相比,小豆现代分子遗传学、基因组学等研究落后,种质资源利用效率较低,品种改良仍局限于系统选育、杂交选育等常规手段,育种效率低。笔者从事小豆种质资源保存评价、新基因发掘及创新利用等研究多年,现从国内外小豆种质资源的收集与利用、品种选育概况及经典遗传学、现代分子遗传学等各方面研究进行回顾和概述,并对我国小豆产业进行了展望和讨论,以供国内小豆科研工作者参考,并期望对提高我国小豆遗传研究水平有所裨益。