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耐大豆疫霉根腐病QTL定位的研究

耐大豆疫霉根腐病QTL定位的研究

作者：韩英鹏东北农业大学

学位级别：硕士

分子辅助育种是越来越实用的一种育种技术,在育种实践过程中利用分子标记对重要农艺性状进行辅助选择,能够有效提高育种效率。关于大豆疫霉根腐病质量抗病基因的遗传定位研究已有大量的报导,但定位耐大豆疫霉根腐病数量性状遗传位点(QT... 详细信息

分子辅助育种是越来越实用的一种育种技术,在育种实践过程中利用分子标记对重要农艺性状进行辅助选择,能够有效提高育种效率。关于大豆疫霉根腐病质量抗病基因的遗传定位研究已有大量的报导,但定位耐大豆疫霉根腐病数量性状遗传位点(QTLs)的研究却鲜见报导。鉴于近年来大豆疫霉根腐病数量性状抗性育种在世界各国得到高度重视,本研究的目的是定位与耐大豆疫霉根腐病相关的QTLs,用来指导大豆疫霉根腐病抗病育种工作。该研究以感病品系OX760和耐病品种Conrad及二者杂交所衍生的62个F重组自交系为材料,调查两个地点和两个年份的疫霉根腐病病害损失率;利用1200条RAPD引物和341对SSR引物对耐大豆疫霉根腐病进行基因定位。在1200条RAPD引物中,清晰可重复的多态性标记为39个,占3.25%;在341对SSR引物中,清晰可重复的多态性标记为45个,占13.2%。本研究利用Mapmaker/EXP3.0b构建了大豆分子遗传连锁图谱,SSR和RAPD分子标记覆盖基因组的总长约3000cM。分子标记间的平均距离为29.7cM。分子标记主要集中在MLGF、MLGN、MLGD1b+w、MLGM四条染色体组上,这四条染色体上共有36个分子标记,占总标记数35.6%。其中标记最密集的两条染色体是MLGF和MLGM,各有10个标记。本研究采用WinQTLCart(V2.0)软件进行QTL分析,LOD值大于2.0作为QTL存在的阈值,共发现分属于MLGD1b+W和MLGM连锁群的4个与耐大豆疫霉根腐病显著相关的分子标记,即:OPL18-800bp、OPN03-600bp,Satt536和Satt463。其对病害损失率的贡献率为13.34%到22.31%。与4个分子标记相对应的共有3个QTL位点,即:QPRR-1(QOPL18-800bp),QPRR-2(QOPN03-600bp)和QPRR-3(QSatt536-Satt463)。其中QPRR-1和QPRR-2经多重QTL计算,对两年(2000年和2001年)和两点(Woodslee和Weaver)平均总病害损失率的贡献率为44.5%,而QPRR-3对2001年Woodslee试验点病害损失率的贡献率为15.2%。QPRR-1对2000年Woodslee试验点的病害损失率贡献率为21.55%,对2000年Wever试验点的病害损失率贡献率为16.71%,对两年(2000年和2001年)及两点(Woodslee和Weaver)平均总病害损失率的贡献率为22.31%。本试验发现数个在大多数生态环境条件下能重复出现的QTLs,可以作为育种工作中的重点选择指标,用以指导耐大豆疫霉根腐病的分子辅助育种。该研究同时还表明,NTSYS(V2.11a)和GGEBIPLOT(V3.4)软件分析方法可以有效地应用于大豆抗病性分子研究中,其中NTSYS(V2.11a)可以将发现的与耐大豆疫霉根腐病相关的分子标记应用于62个F重组自交系的分组,正确率达到了95.16%。而GGEBIPLOT(V3.4)可以直观地表示QTL、株系与地点、年份之间的关系。

关键词：大豆 SSR标记 RAPD标记 RIL分离群体遗传图谱大豆疫霉根腐病 QTL

2022年大豆抗病性、产量和品质相关性状分子标记研究进展

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大豆科学 2023年第4期42卷 481-487页

作者：韩英鹏杨振红东北农业大学大豆研究所/大豆生物学教育部重点实验室/农业农村部东北大豆生物学与遗传育种重点实验室黑龙江哈尔滨150030

分子标记的应用对解析作物性状的分子遗传基础至关重要。当下,单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP)是研究作物性状相关位点的重要分子标记,可通过连锁分析和关联分析应用于大豆育种工作。相较传统杂交选育手段,分子标... 详细信息

分子标记的应用对解析作物性状的分子遗传基础至关重要。当下,单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP)是研究作物性状相关位点的重要分子标记,可通过连锁分析和关联分析应用于大豆育种工作。相较传统杂交选育手段,分子标记辅助育种(Marker-Assisted Selection,MAS)以杂交育种为基础,凭借分子标记与目标性状基因紧密连锁的特点,通过检测分子标记即可高效快速检测目的基因的筛选策略,成为备受关注的育种方式。随着大豆各组学学科的兴起,基因组学研究与其他组学之间的联合分析使分子标记的应用范围得到进一步延伸,成为大豆现代育种工作中的关键部分,使所筛选的遗传位点被有效利用。此外,随着生物技术的不断更新,以往被忽略的microRNA(non-coding single stranded RNA,miRNA)和长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)重新进入育种家的视野,使其与分子标记相关联的目的性状基因组区域能够被更好识别。为了详细梳理分子标记在大豆育种中的应用范围,本综述汇总2022年大豆多种抗病性、产量和品质相关性状分子标记的研究进展,旨在为大豆分子标记辅助育种工作提供参考。

关键词：大豆分子标记 MAS 农艺性状

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大豆抗病性、产量与品质的相关性

中国农业科学 2024年第11期57卷 2061-2064页

作者：战宇航王杰李永光韩英鹏东北农业大学大豆研究所/大豆生物学教育部重点实验室/农业农村部东北大豆生物学与遗传育种重点实验室

大豆是重要的粮油兼用作物之一，具有较高的经济价值。大豆抗病性和品质是制约其产量和商品性的关键因素。提高大豆抗病性可有效提高产量，优异品质则直接关系到大豆商品价值和市场竞争力。在大豆已知的200多种病虫害中，有35种病虫害... 详细信息

大豆是重要的粮油兼用作物之一，具有较高的经济价值。大豆抗病性和品质是制约其产量和商品性的关键因素。提高大豆抗病性可有效提高产量，优异品质则直接关系到大豆商品价值和市场竞争力。在大豆已知的200多种病虫害中，有35种病虫害具有较大的危害性[1]。选育和利用抗病品种是防治这些病虫害最经济、安全和绿色有效的措施之一。

关键词：大豆抗病性产量与品质

大豆灰斑病菌生理小种PCR-RFLP分子检测

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中国油料作物学报 2010年第1期32卷 128-131页

作者：张俊华张明韩英鹏李文滨东北农业大学农学院黑龙江哈尔滨150030 东北农业大学大豆研究所大豆生物学教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150030

采用PCR-RFLP技术建立了大豆灰斑病菌生理小种分子检测体系。引物对ITS1和ITS4PCR扩增大豆灰斑病菌的16个生理小种的DNA,均得到600bp片段;继而用HinfⅠ、RsaⅠ和HaeⅢ三种限制性内切酶将扩增产物消化,得到15个多态性片段,可将16个生理... 详细信息

采用PCR-RFLP技术建立了大豆灰斑病菌生理小种分子检测体系。引物对ITS1和ITS4PCR扩增大豆灰斑病菌的16个生理小种的DNA,均得到600bp片段;继而用HinfⅠ、RsaⅠ和HaeⅢ三种限制性内切酶将扩增产物消化,得到15个多态性片段,可将16个生理小种区分开来。

关键词：大豆灰斑病菌生理小种分子标记

大豆花叶病毒病和疫霉根腐病抗性的SSR标记辅助鉴定

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大豆科学 2013年第6期32卷 740-743页

作者：韩英鹏程章赵雪滕卫丽李文滨东北农业大学大豆生物学教育部重点实验室东北农业大学农业部东北大豆生物学与遗传育种重点实验室黑龙江哈尔滨150030

采用抗花叶病毒病品种东农93046、抗疫霉根腐病品种Conrad、耐疫霉根腐病品种合丰25和高产品种东农L-5两两杂交后再复交衍生的146个F2：5重组自交系，利用与大豆花叶病毒病抗性基因相关的SSR标记Satt114，与大豆疫霉根腐病抗性相关的分... 详细信息

采用抗花叶病毒病品种东农93046、抗疫霉根腐病品种Conrad、耐疫霉根腐病品种合丰25和高产品种东农L-5两两杂交后再复交衍生的146个F2：5重组自交系，利用与大豆花叶病毒病抗性基因相关的SSR标记Satt114，与大豆疫霉根腐病抗性相关的分子标记Satt325、Satt343、Satt428、Satt005、Satt600、Satt611、Satt689、Satt579、Satt252、Satt274进行分子辅助鉴定，进而分别通过摩擦接种法和菌土法来验证分子辅助鉴定的准确性。结果表明：通过Satt114分子辅助鉴定共发现32个抗大豆花叶病毒病家系，经摩擦接种法表型验证其中28个家系表现为抗病，即分子辅助鉴定的准确性为87．5％。通过与大豆疫霉根腐病相关的10个SSR标记的分子辅助鉴定，共发现23个家系含有4～8个抗性位点，经菌土法表型验证其中含有4，5，6，7，8个抗病位点家系的病害损失率分别可达61．11％、47．08％、32．92％、26．11％、18．34％，即后代家系聚合越多的QTL则抗大豆疫霉根腐病能力越强。另外，本研究得到了4份既高抗大豆花叶病毒病又高抗大豆疫霉根腐病的新种质。

关键词：大豆花叶病毒病大豆疫霉根腐病抗病性 SSR标记鉴定

大豆胞囊线虫响应GRAS基因家族鉴定及生物信息学分析

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华北农学报 2023年第5期38卷 166-178页

作者：刘芳曲硕孙浩文姜海鹏韩英鹏东北农业大学大豆研究所黑龙江哈尔滨150030

为了研究GRAS转录因子在大豆胞囊线虫(SCN)胁迫应答中起到重要的作用,将抗病品种东农L-10和感病品种黑农37分别接种SCN 3号生理小种。品红染色确定接虫成功后,提取植株根部进行转录组测序分析。整理共得到20个与SCN相关的候选基因。对... 详细信息

为了研究GRAS转录因子在大豆胞囊线虫(SCN)胁迫应答中起到重要的作用,将抗病品种东农L-10和感病品种黑农37分别接种SCN 3号生理小种。品红染色确定接虫成功后,提取植株根部进行转录组测序分析。整理共得到20个与SCN相关的候选基因。对编码蛋白的二、三级结构、磷酸化位点、亲水性和疏水性、启动子信息、基因进化关系等进行生物信息学分析研究。取植株的不同组织部位,根、茎、叶提取mRNA并反转录cDNA,对重点的候选基因进行RT-PCR。结果显示:该家族基因与MYB和MYC转录因子存在密切的关系。基因编码蛋白主要以α-螺旋、无规则卷曲为主,二级结构和三级结构高度一致;蛋白为可溶性蛋白,磷酸化位点以丝氨酸为主,RT-PCR表明在植物的不同组织部位均存在一定的表达量,主要以根部为主,在相同的大豆胞囊线虫胁迫下,抗病品种中GRAS表达量显著高于感病品种。上述结果表明,GRAS转录因子为SCN相关的抗性基因,为抗病胁迫响应应答反应提供了重要的基因来源。

关键词：大豆 GRAS转录因子 RT-PCR 生物信息学大豆胞囊线虫

大豆胞囊线虫病抗性相关WRKY转录因子生信分析与功能预测

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分子植物育种 2023年

作者：曲硕刘芳孙浩文姜海鹏韩英鹏东北农业大学农学院农业农村部东北大豆生物学与遗传育种重点实验室

WRKY转录因子广泛的存在植物的基因组中，属于WRKY转录因子超家族重要成员之一，参与植物的生长发育的调节过程、生物胁迫和非生物胁迫等多种应答反应，在植物的衰老方面上也起到重要的功能。本研究选择抗胞囊线虫病(Soyben Cyst Nemat... 详细信息

WRKY转录因子广泛的存在植物的基因组中，属于WRKY转录因子超家族重要成员之一，参与植物的生长发育的调节过程、生物胁迫和非生物胁迫等多种应答反应，在植物的衰老方面上也起到重要的功能。本研究选择抗胞囊线虫病(Soyben Cyst Nematode， SCN)大豆“东农L-10”和感病大豆“黑农37”，分别用SCN 3号生理小种对试材的根部进行胁迫处理，取根部组织进行转录组测序，经过初步的筛选鉴定筛选到26个和SCN抗性相关的WRKY转录因子，对转录因子编码蛋白磷酸化位点、蛋白结构、基因的结构、共线性分析、启动子元件等进行生物信息学分析研究。对抗感病材料进行处理，提取RNA，反转录cDNA，对8个重点候选基因设计荧光定量引物，进行RT-PCR鉴定。结果表明多重序列比对中大豆WRKY基因家族中均存在WRKYGQK结构区域；基因分布在大豆的14条染色体上；蛋白总体呈现出亲水性；磷酸化位点丝氨酸偏多；启动子中存在着很多响应激素应答和胁迫相关的元件；共线性分析中拟南芥和大豆含有多个共线性出现；蛋白的结构中二级结构和三级结构高度一致；RT-PCR中发现重点的候选基因中存在一定的时空表达差异，在根部表达量最高，其次在叶片和茎中表达。在抗感病材料中SCN胁迫下，抗病品种中基因的相对表达量高于感病品种，进而在大豆转录组中鉴定出26个候选基因并生物信息学分析，筛选出8个重点候选基因，为抗SCN研究奠定了重要的基础。

关键词：大豆 WRKY 转录因子生物信息学分析 RT-PCR

大豆基因组WRKY31同源基因的生物信息学分析

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大豆科学 2014年第5期33卷 642-647页

作者：孙晶盛碧涵韩英鹏赵雪王强孟宪新魏淑红李文滨东北农业大学大豆生物学教育部重点实验室东北农业大学农业部东北大豆生物学与遗传育种重点实验室黑龙江哈尔滨150030

WRKY转录因子是一类参与多种生物和非生物胁迫的诱导性转录调控因子,在植物进化上高度保守。通过克隆大豆WRKY31基因全长和生物信息学分析,发现WRKY31在大豆基因组中存在3个同源基因,分别位于第6、12和13号染色体上;WRKY31蛋白含有1个W... 详细信息

WRKY转录因子是一类参与多种生物和非生物胁迫的诱导性转录调控因子,在植物进化上高度保守。通过克隆大豆WRKY31基因全长和生物信息学分析,发现WRKY31在大豆基因组中存在3个同源基因,分别位于第6、12和13号染色体上;WRKY31蛋白含有1个WRKY结构域（343-419 aa）和C2H2型锌指结构,属于第二类WRKY基因。RT-PCR分析表明,GmWRKY31在大豆的叶、花、豆荚、根、根瘤中的组织内均有表达,且在花中表达量最高,豆荚中最低。通过MEGA 5.0软件分析,大豆和芸豆WRKY蛋白亲缘关系更近,位于同一分支上,而它的2个拷贝Glyma06g46420.2和Glyma12g10350.1位于另一个分支上,亲缘关系较近。蛋白结构及功能预测表明WRKY31是一类转录因子,参与胁迫反应;系统进化分析表明其基因在进化过程中功能上发生了重大分化。

关键词：大豆 WRKY31 胁迫 WRKY结构域系统进化

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大豆分子标记研究新进展

大豆科学 2015年第1期34卷 148-154,162页

作者：王艳韩英鹏李文滨东北农业大学大豆生物学教育部重点实验室/农业部东北大豆生物学与遗传育种重点实验室黑龙江哈尔滨150030

随着功能基因组学和高通量测序技术的发展和应用,以分子标记辅助选择育种和转基因育种为主要手段的生物育种技术越来越引起大豆育种家的重视。特别是伴随着新技术手段(如e QTL分析、GWAS分析、RNA-seq等)的发展,分子标记和QTL研究越来... 详细信息

随着功能基因组学和高通量测序技术的发展和应用,以分子标记辅助选择育种和转基因育种为主要手段的生物育种技术越来越引起大豆育种家的重视。特别是伴随着新技术手段(如e QTL分析、GWAS分析、RNA-seq等)的发展,分子标记和QTL研究越来越趋向于高通量新标记开发、QTL精细定位以及新分析方法的应用等方面,进而推动了优质、多抗大豆新品种的培育,加快了大豆育种进程。为此,就2013年国内外大豆分子标记技术及其应用研究进展进行综述。

关键词：大豆分子标记 QTL 精细定位关联分析