2024, 25(6):898-908.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20231208002
摘要:野生大豆(Glycine soja Sieb. & Zucc.)是栽培大豆(Glycine max [L.] Merr.)的近缘祖先种。在大豆驯化的过程中,栽培大豆丢失了大量的基因或等位变异,导致栽培大豆的遗传多样性降低,这严重限制了栽培大豆品种选育和改良的有效性与丰富性。我国野生大豆种质资源丰富,蕴藏着许多高蛋白含量、抗病虫、耐干旱、耐盐碱等方面的潜力基因,挖掘潜力基因并利用分子设计育种技术应用到现代的栽培大豆品种中,能够有效地拓宽栽培大豆的遗传多样性。本文综述了野生大豆的分布规律和形态特征、近年来在野生大豆中发掘的重要功能基因或位点,包括百粒重、开花期和成熟期、蛋白质和油分含量、抗病、抗虫、耐盐碱、耐干旱等重要农艺性状基因,并讨论这些重要基因或位点在未来栽培大豆育种中的应用潜力,以期为育种家培育和改良大豆新品种提供一种新的育种思路和策略。
2024, 25(9):1573-1588.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20231125001
摘要:几丁质酶是以几丁质等为底物的糖基水解酶(GH,glycosyl hydrolases),在植物生长发育及抵御逆境中发挥重要功能。然而,大豆几丁质酶基因的组织表达模式及对逆境的响应尚不清楚,影响了其在遗传改良中的应用。本研究分别鉴定野生大豆与栽培大豆几丁质酶基因,并分析其表达模式。结果发现,野生大豆与栽培大豆分别含62个和55个几丁质酶基因,位于17条和18条染色体上;进化树分析发现,117个基因分为5类,其中类群III与类群V属于GH18亚家族,类群I、类群II与类群IV属于GH19亚家族;启动子分析发现,几丁质酶家族成员包含响应激素及逆境胁迫顺式作用元件。栽培大豆几丁质酶基因表达分析发现,其在不同组织及抗病耐逆等过程差异表达,其中Gm.01G142400和Gm.13G346700等在接种花叶病毒的抗病品种叶片中诱导表达,Gm.03G254300和Gm.20G164600等在低磷胁迫的磷高效品种根系中诱导表达,Gm.08G259200和Gm.19G245400等在低磷胁迫根瘤中诱导表达;野生大豆几丁质酶基因表达分析发现,其在不同组织及耐盐过程差异表达,其中Gs.02G002604和Gs.02G002940等在盐胁迫耐盐品种叶片中诱导表达。以上结果为挖掘利用几丁质酶基因奠定了基础。
2023, 24(6):1534-1545.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230514001
摘要:内蒙古东北部是我国大豆重要产区,也是转基因大豆安全生产试验区域。为了了解当地野生大豆资源概况,给转基因大豆安全种植提供参考,本研究对兴安盟科右前旗、呼伦贝尔市扎兰屯市和阿荣旗61个野外非连续地块进行了野生大豆资源种群概况实地调查。结果显示,54个地块(88.52%)有野生大豆分布,包括野生种群、野生-半野生混合种群和首次发现的全部由半野生大豆构成优势型的种群。该区域种群片段化严重,大部分种群的面积比较小,1000 m2及以下的种群占72.2%;500 m2及以下的占59.3%。约46%的地块野生大豆样方频率在80%以上,约41%地块野生大豆样方频率在40%~60%,约13%地块野生大豆样方频率在20%以下。从54个种群搜集到836份野生和半野生型单株资源,其种皮色有黑、双、褐、褐绿、绿、黄绿6种,叶形有长椭、椭圆和披针3种。该区域野生大豆百粒重偏小,1.5 g及以下类型占84.57%,平均1.19±0.49 g。根据调查结果估算出扎兰屯、阿荣旗和科右前旗分别约17.92%、29.48%和40.10%的剩余闲置土地可能有野生大豆潜在分布。调查发现,种植业发达程度较高会降低野生大豆天然种群植株密度;常年大豆种植面积越大的地域半野生型出现的概率越高。本文还对内蒙古东部地区未来安全种植转基因大豆,同时对野生大豆资源进行保护的措施进行了探讨。
刘月, 齐广勋, 桑永生, 王英男, 李玉秋, 王玉民, 刘晓冬, 赵洪锟, 袁翠平, 董英山
2020, 21(3):560-567.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190909001
摘要:以来自山东省 3 个居群的 137 份野生大豆种质资源为试验材料,利用等位基因特异性 DNA 标记进行生育期 E1-E4 基因型鉴定及遗传多样性分析。结果表明,山东省野生大豆生育期基因 E1-E4 基因中,E1、E4 位点上,只检测出 1 个等位 变异,皆为显性基因型 E1、E4;E2、E3 位点上变异较为丰富,分别以 E2-in、E3-Ha 为主;共发现 5 种基因型组合,其中 E1E2-dlE3-HaE4 基因型为优势组合。三个居群遗传变异不尽相同,临沂居群 E2、E3 位点以 E2-in、E3-Mi 为主,共有 4 种 基因型组合,基因型组合以 E1E2-inE3-MiE4 为主。蓬莱和荣成居群,E2、E3 位点以 E2-dl、E3-Ha 为主,共有 3 种基因型 组合,以 E1E2-dlE3-HaE4 为主。在遗传多样性方面,山东荣成和蓬莱的亲缘关系较近,与临沂亲缘关系较远。遗传多样性 最高的为临沂居群,其次是蓬莱居群,荣成居群。本研究结果可为山东省野生大豆种质资源利用提供理论依据,具有重要的 应用价值。
2020, 21(6):1344-1356.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20200515003
摘要:中国野生大豆是栽培大豆的直接祖先种,具有自花授粉和低比率异交的繁殖系统。这种繁殖系统特性使其遗传变异往往表现高的地理空间区域内变异和小的区域间变异、或高的天然居群间变异和小的居群内变异。在个别生态系统或特定地理位置的居群间也出现小的居群间和大的居群内变异的报道,这可能是高强度的基因流超过了环境选择压力、干扰和遗传漂变作用,或与物种传播史上的“基因扩散”有关。野生大豆基因流与地理距离有密切关系。野生大豆种子大小在遗传上存在4种类型,即典型小粒型(百粒重2 g 以下)、中粒型(2.01–2.5 g)、大粒型(2.51–3.0 g)和半野生型(3.01 g 以上)。野生大豆种内主要是典型野生型(Glicine soja)和半野生型(G. gracilis)的遗传分化。野生和半野生型的遗传分界线是2.51-3.0 g,目前将3.0 g 百粒重作为定位半野生型和野生型的标准是合理的。部分中粒型(2.01–2.5 g)和绝大多数大粒型(2.51–3.0 g)野生大豆起源于野生和栽培大豆的杂交后代。
2020, 21(6):1357-1371.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20200527003
摘要:本文针对国内外半野生大豆起源相关的五大争论焦点问题,结合本研究组近20 年来对野生大豆和半野生大豆的形态学观察和研究,概述了我国半野生大豆天然杂交起源和野生大豆稀有性状来源的形态学证据。通过对我国半野生大豆的形态性状观察以及遗传标记分析鉴定,支持半野生大豆(G. gracilis)百粒重以3g 为界的观点,并发现百粒重在2.5g-3.0g之间时,其形态变异类型最丰富。通过捕捉野生和栽培大豆天然杂交当代种子及后代的形态性状分离调查,证实了半野生大豆起源于野生大豆和栽培大豆的天然杂交的论点。同时,研究结果表明,伴随天然杂交后的分离,一些稀有性状如白花、有色种皮(黄、绿、褐)、无泥膜、灰绒毛、绿子叶等是由栽培大豆逆向渗入到野生大豆中的。
2020, 21(6):1372-1384.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20200515001
摘要:近年来本所野生大豆课题团队对中国野生大豆皂角苷研究有了初步进展,中国野生大豆显示丰富的皂角苷成分种类及遗传变异。这些进展包括如下:在国际上已知的5 组类别大豆皂角苷之外鉴定出第6组,即?组新类别,同时发现4 个新皂角苷成分A-αg、K-αg、KA-αg 和HAb-αg,其中A-αg 化合物被确认是A 组、α组和?组皂角苷的总前体;发现了控制C-22 碳位阿拉伯糖结合的Sg-7 位点;鉴定出若干A0突变体、稀有的AuAe 表型和高Bd 含量的变异种质;发现α组皂角苷成分的单独存在个体。皂角苷成分表型及基因可以作为新的化学成分有关的遗传标记,通过此标记分析了中国野生大豆的遗传多样性及地理分化;我国南方区域野生大豆AaBc 表型及Sg-4 基因具有东亚最高频率,意味着是更具有原始祖本特征的区域群体,东亚野生大豆皆来源于我国华南及南方地区野生大豆扩散。
王旭东, 李向华, 高桥祐也, 王文君, 曹瑶瑶, 曹然然, 张郑伟, 王克晶
2018, 19(6):1064-1072.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20180411002
摘要:2011-2015年和2017年配合实施科技部“西北干旱区抗逆农作物种质资源调查”项目对西北地区甘肃、宁夏、陕西及内蒙古东部等部分县市(区、农场)进行了野生大豆的搜集考察。搜集54个县市(区、旗)134个乡镇(场)173个村(点)222份资源(220个居群)。搜集资源海拔范围在332-1623米,约70%资源分布在海拔1000米以上。鉴定出高耐旱资源2居群15株;13544个单株Kunitz蛋白质电泳结果显示83.90%的频率是Tia类型,16.69%的频率是Tib类型,发现两个新的变异体Til和Tim型, 并识别出一个稀有的Tiab1类型。测序确认至少15.76%Tib类型是Tibi7等位基因;Til型是Tibi7等位基因第57号的异亮氨酸(Ile)突变为缬氨酸(Val),Tim型是Tiab1型第159号的精氨酸(Arg)突变为色氨酸(Trp)和第169号遗传密码发生一个无义碱基突变(TTA→CTA)。调查显示?组皂角苷成分普遍存在于中国野生大豆,而我国西北陕甘的大豆含有高比率的?组皂角苷成分品种。目前只有在中国大豆发现有?组皂角苷成分,从化学成分地理分布的角度我们提出栽培大豆最早驯化地在我国渭河流域可能性。
2018, 19(6):1073-1082.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.20180402002
摘要:一年生野生大豆是栽培大豆的祖先种,具有遗传变异丰富、蛋白质含量高、抗逆性强等特点。我国东北北部地区野生大豆分布广泛,但对该地区野生大豆种质资源的性状鉴定和育种利用相对滞后。本试验选用来自黑龙江中上游地区、生育期相近的30份野生大豆资源,在人工控制水分的条件下进行全生育期多性状抗旱性鉴定。试验结果表明,不同性状对干旱胁迫的反应存在一定差异,其中产量和株高反应敏感,生育期性状及百粒重反应钝感。对所得抗旱性度量值(D)进行聚类分析,将供试材料划分为5个级别,其中I级(高抗旱型)2份(锦05015,C05038)、II 级(中度抗旱型)4份、III级(弱抗旱型)12份、IV级(水分敏感型)10份、V级(水分高度敏感型)2份。抗旱性度量值(D)与营养生长期长度(V)、分枝数及单株产量呈极显著正相关,与生殖生长期长度(R)及R/V比值呈负相关,表明在干旱胁迫条件下,营养生长期(V)相对较长、生殖生长期(R)相对较短、R/V较小的材料抗旱性较高。作者提出,根据多性状指标计算的抗旱性度量值(D)是评价野生大豆资源抗旱性的可靠指标。营养生长期长度、R/V、分枝数和单株产量等性状可作为野生大豆抗旱性评价的简便指标。
张兆元, 陈吉宝, 宋佳璘, 曹苑楠, 冉小芹, 党虹, 李南南
2014, 15(4):844-849.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.2014.04.024
摘要:逆境下植物大量积累脯氨酸是减轻逆境胁迫伤害的一种自我保护机制。本研究应用同源克隆方法从 NaCl 处理的野生大豆中扩增到一个脯氨酸合成酶(P5CS)基因。该基因核苷酸序列全长 2.232 kb,;有一个完整的开放阅读框,编码 715个氨基酸,包含有高等植物 P5CS 蛋白质的5个主要功能域,与 PvP5CS1 基因核苷酸序列相似性高达98.79%。Real Time PCR 分析显示该基因受轻度盐胁迫诱导上调表达,根中基因的表达高峰出现在200 mM NaCl 处理下,相对表达量为对照的 5.83 倍;叶片中基因的表达高峰出现在 300 mM NaCl 处理条件下,相对表达量为对照的 12.78 倍。并且该基因在根中和叶片中的表达变化模式和脯氨酸含量的变化模式相同。以上结果暗示,本研究获得的 cDNA 序列可能是野生大豆脯氨酸合成酶基因,命名为 GsP5CS。