大豆脂肪氧化酶同工酶全缺失种质的创新

大豆脂肪氧化酶(Lipoxygenase,Lox)是豆腥味因子。利用脂肪氧化酶双缺失的优质大豆新品系96P17(Lox-2.3)作母本,93704(Lox-1．3)作父本进行有性杂交,采用等电聚焦聚丙烯酰胺凝胶电泳(IEF—PAGE)技术,对杂种后代脂肪氧化酶3种同T酶进行缺失检测及多年辅助选择,创造大豆脂肪氧化酶3种同工酶全缺失(Lox-1．2．3)的大豆优质新种质,为大豆品质育种及食品加工提供优异的种质材料。     

大豆种子发育过程中异黄酮的积累

3个大豆品种种子中的异黄酮含量随着种子的发育进程而逐渐提高,尤其在种子成熟的最后1周内,异黄酮含量迅速增加,且与发育天数是显著正相关,与水分含量呈极显著负相关。在种子积累的不同异黄酮组分中,以雨二酰基结合体的含量最多,达总量的65％左右,而游离态积累的较少。     

大豆脂肪氧化酶及Kunitz胰蛋白酶抑制剂缺失种质的创新

脂肪氧化酶和胰蛋白酶抑制剂是大豆蛋白中2种重要的抗营养因子。以黄淮海主栽品种鲁豆4号、中品661、豫豆8号、91D15、潍8640作母本,美国引进缺失Kunitz胰蛋白酶抑制剂品种P．I．L83-4387和优良品种Century缺失脂肪氧化酶的近等位基因系Century-2、Century-2．3和Century-1．3作父本进行有性杂交,利用大豆脂肪氧化酶缺失基因及胰蛋白酶抑制剂缺失基因的生化标记对杂种后代进行多年辅助选择,培育脂肪氧化酶缺失基因(lx1、lx2、lx3)、胰蛋白酶抑制剂缺失基因(ti)等优质多基因聚合的大豆新种质,为我国大豆品质育种、生产及加工利用提供优异种质材料。     

缺失Kunitz胰蛋白酶抑制剂和脂肪氧化酶2.3的大豆新品种——中黄16的选育

大豆新品种中黄16（原名中作96－952）,是中国农业科学院作物育种栽培研究所利用缺失Kunitz胰蛋白酶抑制剂的高产、优质,抗花叶病毒病（SMV）的高代材料ti15176作母本,美国引进优良品种Century近等基因系,脂肪氧化酶缺失的优质材料Century-2.3作父本进行有性杂交,采用未变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native-PAGE）技术及等电聚焦聚丙烯酰胺凝胶电泳（IEF－PAGE）技术,对杂种代胰蛋白酶抑制剂（Ti)、脂肪氧化酶（Lox)进行缺失检测及多年辅助选择育成,该品种于1999－2000年参加北京市夏播大豆区域试验,2001年参加北京市夏播大豆生产试验,2002年4月通过北京市品种审定委员会审定。其出特点是高产,稳产,优质（蛋脂双高、蛋白质含量高且蛋白质品质优异－－缺失Ti和Lox2.3),抗花叶病毒病,综合性状优异,是国内第一个缺失Kunitz胰蛋白酶抑制剂且缺失脂肪氧化酶2．3的三缺（Lox2.3,ti）优质大豆新品种。     

利用回交导入系群体定位大豆蛋白质含量与脂肪含量QTL

对大豆的蛋白质含量和脂肪含量进行QTL定位,可为其分子标记辅助育种提供依据。以回交导入系群体中黄13×中黄20的BC2F5的100个家系为材料,分析群体的SSR标记多态性,采用近红外光谱分析技术测定群体蛋白质含量和脂肪含量。构建了一张涵盖大豆20个连锁群、总长为948.01 c M、平均遗传距离为8.78 c M、包含108个SSR标记的大豆遗传连锁图谱。共检测到与蛋白质含量相关的QTL 5个,与脂肪含量相关的QTL 9个,其中Satt445~Sat_303连续2年被检测到与脂肪含量相关,Satt445~Sat_303与Satt543~Satt574均被检测到与蛋白质含量和脂肪含量相关,Sat_389~Satt590、Satt238~Satt388及Satt685~Sat_381均与脂肪含量相关。     

代表性大豆种质异黄酮主要组分含量鉴定

采用HPLC检测方法,对100份不同来源的代表性大豆种质进行异黄酮含量分析,结果显示大豆种质中主要含有6种异黄酮组分,分别为黄豆苷（D）、黄豆黄苷（GL）、染料木苷（G）、丙二酰基黄豆苷（MD）、丙二酰基黄豆黄苷（MGL）和丙二酰基染料木苷（MG）,且异黄酮含量在不同生态区间和品种间均存在显著差异,变异丰富;南方产区大豆品种的异黄酮总含量最高（2465.48ug/g）,黄淮大豆产区次之（2308.48ug/g）,北方大豆产区最低（1705.89ug/g）;6 种主要异黄酮组分含量的变异系数变化范围为33.44%～52.03%。相关分析表明异黄酮总含量与各主要组分含量之间均呈极显著正相关,与脂肪含量呈极显著负相关（r = -0.323**）。在此基础上,筛选出高异黄酮含量的大豆种质2份,分别为平顶黑豆（4459.91 ug/g）和PI-567479（4073.95 ug/g）,低异黄酮含量的大豆种质2份,分别为茶色豆（857.74 ug/g）和牡丰1号（922.82 ug/g）,可以用于大豆异黄酮育种或遗传研究。     

高效液相色谱(HPLC)技术鉴定中国南方大豆品种异黄酮主要组分

采用高效液相色谱(HPLC)技术检测中国南方六个省份的249份大豆品种异黄酮主要组分含量.结果显示大豆籽粒中可检测出6种主要的异黄酮组分,分别为大豆甙(Daidzin)、甲氧基黄豆甙原(Glycitin)、染料木甙(Genistin)、丙二酰基大豆甙(Malonyldaidzin)、丙二酰基黄豆甙原(Malonylglycitin)和丙二酰基染料木甙(Malonylgenistin).各组分中以丙二酰基(Malonyl)异黄酮组分含量最高(61.2%),且各组分间相关极显著.大豆品种间异黄酮含量变异较大,变异系数达49.6%.来自江苏省的品种海门红黄豆乙异黄酮含量最高(4932.3μg/g),品种宝应等西风含量最低(367.1μg/g).不同省份间异黄酮含量差异极显著,来自浙江省的大豆品种平均含量最高(2717.2μg/g),来自安徽省的平均含量最低(1181.8μg/g).异黄酮含量与生育期呈极显著正相关(r=0.319* * *),与百粒重呈显著正相关(r=0.132*),而与脂肪含量(r=-0.45* * *)和蛋白质含量(r=-0.136)呈负相关.     

大豆微核心种质蛋白质及脂肪含量的遗传变异

大豆是人类最重要的植物蛋白和油脂来源。提高大豆蛋白质及脂肪含量一直是大豆品质育种的重要研究方向。采用NIR检测方法,对77份大豆微核心种质进行蛋白质及脂肪含量分析,探讨微核心种质蛋白质及脂肪含量的遗传变异特性及其与主要农艺性状的相关性,为种质利用及品质育种提供依据。结果表明,蛋白质含量和脂肪含量在品种间和生态区间均存在极显著的差异,变异丰富;蛋白质含量和脂肪含量的变异幅度为40.68%~50.03%和13.81%~21.51%,平均含量为45.95%和17.42%,变异系数为4.42%和7.96%;不同生态区品种蛋白质含量为南方品种>黄淮海品种>北方品种>国外品种,脂肪含量则相反。蛋白质含量与脂肪含量呈极显著负相关(r=-0.825**),与单株粒数和单株荚数呈极显著和显著负相关(r=-0.205**,r=-0.156*),与底荚高度呈极显著正相关(r=0.240**)。主成分分析显示,4个主成分可解释82.25%信息,分别为产量构成因子、品质因子、株型因子和粒重因子。     

光照对大豆幼苗组织中异黄酮含量和分布的影响

利用高效液相色谱（ＨＰＬＣ）测定了不同光照处理的大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅｍａｘ（Ｌ．）Ｍｅｒｒｉ．）幼苗不同组织的异黄酮类含量。子叶中最高,叶片和根部相对较少。子叶的异黄酮以大豆甙和染料木甙及其丙二酰基结合体为主,且在光照条件下,异黄酮含量随光照时间的增加而显著升高;相反,黑暗中的异黄酮含量随苗龄的增加呈下降趋势;当子叶由黑暗转为光照处理以后,异黄酮含量同样随光照时间的增加而升高。在叶片和根部异黄酮含量和种类也因光照条件的不同而有很大差异。光照条件下,叶片中以染料木甙及其丙二酰结合体和黄酮芦丁为主,且随时间增加呈上升趋势;黑暗中的黄化叶片,则以大豆甙和丙二酰结合体为主,但随时间的变化不明显。在幼苗根部,黑暗条件下几乎检测不出异黄酮的存在;光照条件下,则可检测到５种异黄酮,其中以大豆甙元及其衍生物占主要部分。实验证实了光照对大豆异黄酮的积累有明显的促进作用     

大豆籽粒发育过程中异黄酮合成相关酶基因的表达模式与异黄酮积累的相关分析

利用高效液相色谱法和实时定量PCR方法,分别测定了2个异黄酮含量显著差异的大豆品种鲁黑豆2号(LHD2)和南汇早黑豆(NHZ)在子粒发育过程中的异黄酮含量变化以及异黄酮合成相关酶基因的表达模式变化,试图分析异黄酮积累与各基因表达量变化的相关关系。结果表明在大豆子粒发育过程中,异黄酮含量逐渐升高,而不同异黄酮合成相关酶基因的表达趋势不同,CHS7、CHS8、CHR、CHI1A和IFS2的表达趋势与异黄酮积累模式基本一致,而IFS1和CHI1B1的表达趋势与异黄酮积累模式相反。IFR的表达模式在2个大豆品种中存在相反的趋势,在LHD2中与异黄酮组分积累趋势相反,而在NHZ中与异黄酮组分积累趋势相同。结果还表明,同一基因家族中不同基因在子粒发育过程中的表达量也存在差异。查尔酮合酶基因家族中CHS7和CHS8以及查尔酮异构酶基因家族的CHI1A的表达水平相对其他成员较高,异黄酮合酶基因家族中IFS2的表达量显著高于IFS1的表达量,预示这些基因家族在大豆子粒异黄酮积累过程中存在功能分化。此外,各基因表达模式与异黄酮积累的相关分析结果表明,不同基因表达模式与异黄酮积累的相关性在2个品种中也不尽相同。LHD2中CHS7、CHS8和IFS2在子粒发育过程中的表达量变化与不同异黄酮组分呈显著正相关,CHI1B1基因的表达量变化与不同异黄酮组分呈显著负相关。而在NHZ中,IFR在子粒发育过程中的表达量变化与多个异黄酮组分呈显著正相关。这预示了不同大豆品种异黄酮含量差异的潜在遗传基础。各异黄酮合成相关酶基因表达量变化的相关分析表明,在2个品种中,苯丙氨酸水解酶PAL1与4CL,4CL与CHS2以及CHS1与IFS2基因的表达量均呈现显著正相关。表明这些基因可能通过协同作用共同调控异黄酮的合成与积累。这些结果为今后利用基因工程提高大豆异黄酮含量奠定了基础。