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。     

抗大豆疫霉根腐病野生大豆资源的初步筛选

由大豆疫霉菌引起的大豆疫霉根腐病是严重影响大豆生产的毁灭性病害之一.防治该病唯一经济、有效和环境安全的方法是利用抗病品种.本研究对野生大豆资源进行抗大豆疫霉根腐病初步筛选,以期探讨野生大豆的抗性水平、分布和获得抗性野生大豆资源.通过苗期接种大豆疫霉菌对412份野生大豆资源进行抗病性鉴定,有13.4%的资源抗大豆疫霉根腐病,15.3%的资源表现为中间反应类型.对野生大豆资源的来源分析表明,抗大豆疫霉根腐病野生大豆资源在我国分布广泛,其中安徽省野生大豆资源抗性最丰富.     

大豆种质资源遗传多样性研究进展

我国拥有丰富的大豆种质资源,大豆种质资源遗传多样性研究也取得了较大进展。总结了近年来大豆种质资源组成、保存、研究、利用等几方面的研究进展,讨论了大豆遗传多样性的重要性和发展方向,以期为大豆优良品种培育相关研究提供参考。     

野生大豆资源对大豆疫病抗病性和耐病性鉴定

大豆疫病是大豆重要病害之一,在世界范围内导致严重经济损失。防治大豆疫病最有效方法是利用抗病或耐病品种。筛选抗性资源是发掘抗性基因和抗病育种的基础。本研究鉴定了野生大豆资源对大豆疫病的抗病性和耐病性,以期发掘优异抗源。苗期用子叶贴菌块方法鉴定104份野生大豆资源对两个不同毒力的大豆疫霉分离物PSJS2(毒力型:1a,1b,1c,1d,1k,2,3a,3b,3c,4,5,6,7,8)和PS41-1(毒力型:1a,1d,2,3b,3c,4,5,6,7,8)抗性,结果表明33份资源抗PS41-1,35份资源抗PSJS2,其中18份抗两个分离物。在抗病性鉴定基础性上,用菌层接种方法对选择的82份资源进行耐病性鉴定,发现7份高耐病性资源。这些结果表明,野生大豆中可能含有新的大豆疫病抗病和(或)耐病资源,这些抗病或耐病资源可以用于未来大豆抗病育种,以丰富大豆对大豆疫病的抗性遗传基础。     

黑龙江省野生大豆、栽培大豆高异黄酮种质资源筛选

利用改进的高效液相色谱法(HPLC)检测了黑龙江省野生大豆(Glycine soja)、栽培大豆(G. max) 60份种质资源的异黄酮含量.结果表明,不同类型大豆种质资源异黄酮含量有明显遗传差异,变幅为416.2～6808.2μg/g,野生大豆高于栽培大豆,筛选出高异黄酮野生大豆种质资源4份、高异黄酮栽培大豆种质资源2份.     

基因编辑技术在大豆种质资源研究中的利用

大豆(Glycine max(L.)Merr.)是一种重要的经济作物,为人类和动物提供了丰富的蛋白质和油分,在我国作物结构中占有重要地位。但是目前我国对大豆进口的依赖性很高,自给率不到30%,并且产量、品质与进口大豆均存在较大差距。我国作为大豆的起源中心,已有5000多年的种植历史。中国大豆种质资源丰富,如何高效利用丰富多样的大豆种质资源来提高产量和品质是科学家们关注的重点问题。近几年来,基因编辑技术迅速发展,与传统技术手段相比,它操作简单、用时短、效率高,目前被广泛地应用到植物基因功能研究和植物性状改良等方面。本文对近年来大豆种质资源的利用及基因编辑技术在大豆中的应用进行了总结,以期为未来更加高效地利用大豆种质资源提供参考。     

保存大豆种质遗传完整性的策略:Ⅰ细化表型分级标准精细整理大豆库存种质

以中国大豆种质资源在美国的种植调查数据为资料,并与中国的调查数据进行比较,旨在研究大豆种质的遗传完整性,为中国大豆资源的繁种保存策略提供参考。中国大豆种质资源2093份在美国利用不同的调查标准进行农艺性状重新鉴定评价,30%的中国大豆种质资源可进一步分为不同的纯系,使种质的数量增加到3062份。以纯化后种质份数增加到9份的资源ZDD4572为例,对其纯化过程进行了详细分析。研究表明,现有的大豆资源在纯合保存前提下,用更多的评价性状、每个性状划分更多的等级,将有助于大豆种质资源的纯化及其数量的增加,从而更方便繁种和实际利用。     

中国大豆资源脂肪氧化酶缺失类型研究

作利用改进的IEF-PAGE电泳方法,对中国26个省(自治区)的1726份栽培大豆资源(包括南方多作区资源16ll份、黄淮海夏作区资源62份,北方春作区资源53份)进行了脂肪氧化酶(Lox)缺失类型鉴定,并研究了Lox缺失与种植区域、播种期类型及籽粒颜色的关系。结果表明：在中国大豆资源中发现了4种Lox缺失类型,共99份Lox缺失突变体,占鉴定资源总数的5．73％,其中80份缺失Lox-3,12份缺失Lox-2,6份缺失Lox-2．3及1份缺失Lox-1,这些缺失体主要分布在南方多作大豆区(97份)和黄淮海夏作大豆区(2份);缺失频率较高的有四川(Lox缺失体占本省鉴定资源数的9．77％)、贵州(7．09％)、浙江(6．86％)等省。筛选出的99份Lox缺失材料中,夏播大豆65份,春播大豆33份,秋播大豆1份;黄种皮大豆64份、绿种皮大豆15份、黑种皮大豆10份、褐种皮大豆9份、双色种皮大豆1份。     

锰对大豆若干生理特性的影响

利用水培法研究锰对浙春2号和浙春3号大豆根系活力及叶片脯氨酸、丙二醛和蛋白质的影响。结果表明,适量锰处理可提高大豆根系活力,降低叶片中脯氨酸、蛋白质和丙二醛含量;锰过量,不利于大豆生长。两个大豆品种对锰的反应有差异,浙春3号对锰的敏感性大于浙春2号。     

大豆遗传育种学家王金陵

<正>王金陵,大豆遗传育种学家和农业教育家,中国大豆杂交育种的先驱者,在大豆物种进化、品种演化和生态类型划分、光周期反应、性状遗传、育种方法、大豆种质资源评价和利用、品种选育等方面做出了突出贡献。现任东北农业大学教授,曾任系主任、副院长,中国作物学会副理事长,中国作物学会大豆专业委员会第一、二、三届理事长,1979年当选为全国劳动模范,1977年任黑龙江省政协副主席,1979年任黑龙江省副省长、省人大常委会副主任,全国人大3至8届代表,7、8二届常委,并任中国民主同盟六届中央常务委员、黑龙江省民盟主任委员。     

首都师范大学应用真菌研究室

<正>应用真菌研究室为首都师范大学生命科学学院独立实验室,成立于1999年,目前有教授2名,副教授1名,在读博士和硕士研究生25人。主要开展大型经济真菌资源和多样性研究、植物重要病原真菌系统学与进化,稀有药用真菌资源挖掘及其次生代谢调控等研究。实验室研究方向:(1)地下大型真菌系统学与进化;(2)植物病原真菌系统学与多样性;(3)大型真菌多样性;(4)稀有真菌次级代谢产物分离与鉴定;(5)药用真菌次级代谢的分子调控。     

大豆耐盐性种质资源SSR遗传多样性及标记辅助鉴定

本研究利用60对SSR引物对93份大豆1级耐盐种质资源和57份盐敏感种质资源(5级)进行分析,以确定耐盐种质资源和盐敏感种质资源的遗传多样性,以及耐盐相关标记在种质资源耐盐性鉴定中的利用程度.60个位点共检测出等位变异792个,平均13.2个,其中耐盐种质资源特有等位变异133个,盐敏感种质资源特有等位变异106个,但76.0%的等位变异频率低于0.10,仅有1.8%的等位变异出现频率高于0.40.耐盐种质资源多态性信息含量(PIC)平均为0.78(0.47～0.90),盐敏感种质资源PIC平均为0.80(0.46～0.94).根据主成分分析,耐盐和盐敏感种质资源多样性分布规律相似.然而,与耐盐基因相关的一个SSR位点的等位变异分布频率在耐盐和盐敏感种质资源间无显著差异.根据UPGMA聚类分析结果,耐盐种质资源按生态区分为3个类群,类群Ⅰ和Ⅲ分别以东北春大豆和北方春大豆为主,类群Ⅱ为黄淮夏大豆和其他生态类型的混合群.     

山西大豆根瘤菌的分离、鉴定及共生匹配性筛选

山西作为大豆起源地之一,根瘤菌资源丰富.为了进一步挖掘山西省的大豆根瘤菌资源,筛选出与当地主栽大豆品种共生固氮效果好的根瘤菌.本实验在大同广灵、太原清徐、晋中太谷三地采集不同大豆品种的根瘤,经过多次划线,对分离纯化出的单菌落进行菌落形态、刚果红染色、BTB染色表型鉴定;16SrDNA、nodA和nifH基因型鉴定.利用...     

利用野生大豆资源创新优质抗病大豆新种质

利用野生大豆与栽培大豆种间杂交中间材料与高产栽培大豆回交转育,创新选育出蛋白质含量45％以上,蛋脂总含量63％以上,分别抗大豆疫霉根腐病,抗大豆灰斑病,农艺性状优良的大豆创新种质资源3份。其中,龙品8802-1抗大豆疫霉根腐病兼抗大豆灰斑病,蛋白质含量45．64％,脂肪含量18．42％,蛋脂总含量64．06％;龙品01-757抗大豆灰斑病,蛋白质含量45．99％,脂肪含量19．4％,蛋脂总含量65．39％;龙品9501,中抗大豆灰斑病,蛋白质含量45．11％,脂肪含量18．32％,蛋脂总含量63．43％。研究结果表明,利用含有野生大豆血缘的种间杂交材料与高产栽培大豆回交,是拓宽大豆遗传基础,创新选育优质、抗病、农艺性状优良大豆新种质资源的有效途径。     

东北有机及常规大豆对环境影响的生命周期评价

选择我国主要有机出口农产品之一——大豆作为研究对象,采用生命周期评价、DNDC模型、实地调研等方法建立大豆生命周期资源消耗和环境排放清单,分析比较了出口型有机大豆、国内消费型有机大豆以及国内消费型常规大豆的生命周期环境影响.结果表明:3种不同生产消费型大豆生命周期中资源消耗、酸化以及全球变暖对综合环境影响贡献最明显,基本上占到综合环境影响评价的30％左右,而富营养化和生态毒性的贡献率较低,小于10％.从生命周期的不同阶段分析,3种消费模式的大豆其运输阶段对于各分类环境影响的贡献率最大,都在50％以上,对资源消耗的贡献率更是在80％以上.从2种不同的生产模式看无论是全球变暖、酸化、资源消耗还是生态毒性都是有机大豆的环境影响综合指数小于常规大豆,对环境产生的负面影响较小.综合比较3种不同生产消费型大豆,国内消费的有机大豆生命周期综合环境影响最小,其环境影响综合指数比常规大豆的减少31％.但是出口有机大豆由于出口使运输距离延长,其生命周期综合环境影响最大.因此,环境管理关键是提倡有机产品本地消费以缩短运输距离,或者采用环保型能源以减少环境排放.     

黄淮海大豆种质农艺与品质性状分析及综合评价

以303份黄淮海地区大豆种质资源为研究对象,利用变异系数和Shannon-Weaver多样性指数对11个农艺性状和2个品质性状进行多样性分析,通过主成分、相关性以及逐步回归分析对大豆种质资源进行综合评价和评价指标筛选,为黄淮海大豆种质创新和品种选育提供参考.结果表明:13个性状变异系数的变化范围为5.52％～27.61...     

大豆细胞核雄性不育基因研究进展

雄性不育是指植物雄蕊不能正常生长和产生有活力花粉粒的现象。利用雄性不育突变体开展杂交育种工作,是快速提高作物单产的有效途径。目前,通过杂种制种已大幅度提高了水稻(Oryza sativa L.)、玉米(Zea mays L.)和小麦(Triticum aestivum L.)等作物的产量。大豆(Glycinemax(L.)Merr.)作为自花授粉作物,通过人工去雄生产杂交种子不仅困难而且经济上不可行。由于适用于杂交种生产的不育系资源短缺,目前大豆还没有实现大规模杂种优势利用。因此,快速实现大豆杂种优势利用迫切需要鉴定稳定的大豆雄性不育系统。本文总结了大豆细胞核雄性不育(genic male sterility, GMS)突变体及不育基因研究进展,同时结合拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻和玉米中已报道的细胞核雄性不育基因,从反向遗传学的角度,为大豆核雄性不育基因的鉴定提供依据。     

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。     

大豆抗胞囊线虫病种质rhg1和Rhg4位点的单核苷酸多态性(SNPs)

本研究以57份中美大豆抗胞囊线虫病种质资源为实验材料,利用基于检测微珠的单碱基延伸方法,对与大豆胞囊线虫病(SCN)抗性基因rhg1和Rhg4紧密连锁的SNPs进行分析,目的是阐明我国大豆抗性种质在这两个位点的SNPs等位变异分布频率,为中国大豆种质抗SCN资源的利用奠定基础。分析结果表明,SNPs的抗性等位基因与中国大豆种质综合抗性的关系比不同生理小种的抗性关系更为密切。在rhg1和Rhg4位点,美国的9份抗性种质中,有7份抗性种质的SNPs均为纯合抗病基因型,而中国48份抗性种质中有32份。分别占鏊定总数的77．8％和66．7％,推测大豆抗SCN种质中,以rhg1和Rhg4这两个基因协同作用表现出的抗性可能占多数．但还存在其他的抗性机制。     

RP-HPLC法测定美国不同产地野葛根和叶片中葛根素、大豆苷和大豆苷元含量的研究

对采自美国的8个野葛种群的异黄酮类物质进行了定量分析。结果表明,叶片中葛根素、大豆苷和大豆苷元含量分别为0.0950、0.698、0.110 mg/g,但不同产地大豆苷和大豆苷元含量存在显著差异。在整个生长季节中,3种异黄酮类物质的含量均在8月份最高。根中3种异黄酮类物质的含量分别为3.664、1.0302、0.3689 mg/g,但不同产地之间无显著差异。此外,美国种群中异黄酮类物质的含量均显著高于已报道的中国种群。本研究为充分利用国内外野葛资源,确定合理采收时间,挖掘野葛叶片的利用潜力奠定了一定的理论基础,为葛藤新药源的开发利用提供了科学依据。