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大豆突变体库的低硫耐性鉴定和资源筛选

南京农业大学学报 2022年第1期45卷 11-17页

作者：吴志医黄也黄方李凯喻德跃王慧南京农业大学国家大豆改良中心/作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业农村部大豆生物学与遗传育种重点实验室江苏南京210095

[目的]硫元素是维持植物正常生长发育所需要的第四大营养元素。本文旨在探究低硫处理对苗期大豆的影响,筛选耐低硫和低硫敏感的大豆突变体。[方法]以突变体群体为研究材料,在不同硫水平下连续处理大豆幼苗10 d后测量表型,以10个指标为... 详细信息

[目的]硫元素是维持植物正常生长发育所需要的第四大营养元素。本文旨在探究低硫处理对苗期大豆的影响,筛选耐低硫和低硫敏感的大豆突变体。[方法]以突变体群体为研究材料,在不同硫水平下连续处理大豆幼苗10 d后测量表型,以10个指标为依据评价大豆突变体对低硫的耐性。[结果]与对照相比,各突变体的根长、鲜重根冠比、干重根冠比在缺硫处理下均极显著增加,叶绿素含量、株高、地上部鲜重和干重、根鲜重在缺硫处理下均降低,而根干重略有增加。所有性状均具有较高遗传率,其中以倒2叶(新叶)的叶绿素含量(SPAD_(new)值)的遗传率最高。缺硫改变了部分性状之间的相关程度。基于倒2叶的叶绿素含量和地上部干重筛选了一批与低硫耐性相关的大豆突变体资源。[结论]低硫影响苗期大豆的生长,倒2叶的叶绿素含量和地上部干重可作为苗期大豆对低硫耐性的评价指标,基于这2个指标筛选出表现稳定的6个耐低硫突变体和4个低硫敏感突变体。

关键词：大豆缺硫 SPAD值生物量突变体

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减库对大豆叶片碳代谢的影响

作物学报 2022年第2期48卷 529-537页

作者：张国伟李凯李思嘉王晓婧杨长琴刘瑞显江苏省农业科学院经济作物研究所江苏南京210014 南京农业大学大豆研究所/国家大豆改良中心/农业农村部大豆生物学与遗传育种重点实验室/作物遗传与种质创新国家重点实验室江苏南京210095

植物的碳代谢过程与植株生长和产量形成密切相关,是受源库关系影响最明显的生理过程之一。研究减库对大豆叶片碳代谢的影响,可为明确源库关系失衡导致的减产机理研究提供理论依据。以早熟大豆品种苏豆13为材料,于2019年和2020年在江苏... 详细信息

植物的碳代谢过程与植株生长和产量形成密切相关,是受源库关系影响最明显的生理过程之一。研究减库对大豆叶片碳代谢的影响,可为明确源库关系失衡导致的减产机理研究提供理论依据。以早熟大豆品种苏豆13为材料,于2019年和2020年在江苏省农业科学院大豆试验站进行池栽试验,在大豆R4期设置减库处理(去除全部豆荚、去掉1/2豆荚和全部种子损伤处理),以正常植株为对照,研究减库对大豆碳代谢的影响。结果表明,减库处理延缓了叶片衰老和脱落,导致叶片持绿。减库处理显著抑制了短期内的净光合速率(Pn),但是未影响初始羧化速率(a)。Pn降低主要受气孔限制,随时间延长,光合抑制作用逐渐减弱并转为促进作用,在生育后期,减库处理的叶片仍能保持相对较高的a、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SuSy)和酸性转化酶(SAI)活性及光合色素、可溶性糖、淀粉、蔗糖和果糖含量,利于维持相对较高的光合性能。减库处理导致更多的光合产物向营养器官分配,茎、叶片和叶柄在一定程度上成为新的库器官,利于生育后期的叶片光合产物输出并保持相对较高的碳代谢水平。去除全部豆荚和种子损伤处理延缓叶片衰老和脱落、光合性能和碳代谢水平降低的作用显著高于去除1/2豆荚。总之,在同等的源条件下,减小库容量可以诱导大豆出现持绿现象,减库程度越大,持绿现象越重,减库处理显著影响大豆叶片碳代谢,虽然短期内抑制了"源"叶片的光合性能,但是生育后期叶片仍能保持相对较高的光合活性和碳代谢关键酶活性利于合成较多的碳水化合物,且刺激茎、叶和叶柄转化为新的库器官。

关键词：大豆碳代谢源库关系减库处理光合性能

核糖体基因GmRPL12对大豆低硫耐性的调控作用研究

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大豆科学 2020年第4期39卷 518-526页

作者：陈燕宁吴志医元文杰阚贵珍黄方喻德跃王慧南京农业大学大豆研究所/国家大豆改良中心/作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业部大豆生物学与遗传育种重点实验室江苏南京210095

为研究大豆中核糖体基因对大豆耐低硫胁迫功能的调控作用,从科丰1号根中克隆1个大豆核糖体蛋白编码基因GmRPL12。分析基因结构和低硫胁迫下不同组织中的表达情况,将基因过表达载体和干扰载体转化科丰1号毛状根,获得转基因嵌合体,并进行... 详细信息

为研究大豆中核糖体基因对大豆耐低硫胁迫功能的调控作用,从科丰1号根中克隆1个大豆核糖体蛋白编码基因GmRPL12。分析基因结构和低硫胁迫下不同组织中的表达情况,将基因过表达载体和干扰载体转化科丰1号毛状根,获得转基因嵌合体,并进行基因表达分析和植株表型分析。序列分析结果表明:基因编码区全长576 bp,预测蛋白C端包含1个核糖体蛋白L7/L12保守结构域RPL12。该基因在根中表达量较高,表达水平受低硫诱导,不同品种中该基因对低硫响应的模式不同。通过毛状根遗传转化获得GmRPL12基因过表达、RNA干扰以及空载体对照的大豆嵌合体。低硫处理与正常硫水平处理相比,GmRPL12基因过表达的大豆嵌合体植株倒一叶和倒二叶SPAD、株高、地上部鲜重和干重、地下部鲜重和干重显著增加,RNA干扰下调大豆嵌合体植株的以上指标。GmRPL12基因的过量表达能显著增加低硫处理时地上部、地下部的无机硫含量,以及正常硫水平处理时地上部的无机硫含量。研究结果暗示GmRPL12基因可能参与大豆对低硫耐性和大豆硫代谢的调控。

关键词：大豆核糖体基因硫 GmRPL12

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大豆GmMADS基因的克隆及表达分析

大豆科学 2020年第1期39卷 30-38页

作者：任秋燕盖钧镒李凯南京农业大学大豆研究所/农业部大豆生物学与遗传育种重点实验室/国家大豆改良中心/作物遗传与种质创新国家重点实验室江苏南京210095

为了探究大豆MADS-box编码基因在生物和非生物胁迫中的调控作用,以SMV抗感大豆品种为试验材料,从大豆中克隆GmMADS基因Glyma.02g121500,进行生物信息学分析和表达特点分析,同时检测不同逆境胁迫下GmMADS基因表达量变化情况。结果表明:Gm... 详细信息

为了探究大豆MADS-box编码基因在生物和非生物胁迫中的调控作用,以SMV抗感大豆品种为试验材料,从大豆中克隆GmMADS基因Glyma.02g121500,进行生物信息学分析和表达特点分析,同时检测不同逆境胁迫下GmMADS基因表达量变化情况。结果表明:GmMADS基因完整ORF长度为735 bp,编码244个氨基酸,pI 6.68,相对分子质量为28.2 kD。抗感品种间基因CDS序列存在1个SNP差异,氨基酸序列无差异。启动子序列包含防卫和胁迫响应元件、植物激素应答元件、光应答元件等许多顺式作用元件。GmMADS与木豆、花生、豇豆、羽扇豆等物种中的同源基因亲缘关系较近。亚细胞定位结果显示GmMADS在细胞核上表达。组织特异性表达分析显示GmMADS在花中的表达量最高。接种大豆花叶病毒后,抗病品种科丰1号GmMADS在2 h表达最高且显著高于感病品种南农1138-2;低温胁迫时,GmMADS表达在2 h上调;盐胁迫时,GmMADS表达在1 h下调;干旱胁迫时,GmMADS表达在2 h下调。本研究对下一步分析该基因功能、阐明该基因在调控大豆抗病和耐逆的分子机制具有重要意义。

关键词：大豆 GmMADS 顺式作用元件亚细胞定位大豆花叶病毒(SMV) 非生物胁迫

大豆E2泛素结合酶基因GmUBC1的克隆及在拟南芥中的异源表达

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遗传 2020年第8期42卷 788-798页

作者：毛卓卓宫宇史贵霞李亚丽喻德跃黄方南京农业大学农学院作物遗传与种质创新国家重点实验室国家大豆改良中心农业部大豆生物学与遗传育种实验室(综合性)南京210095

E2泛素结合酶(ubiquitin-conjugating enzyme)参与植物的抗逆、生长发育等多种生物途径的调控,其功能研究在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中的报道较多,但在重要经济作物大豆(Glycine max)中鲜有报道。本研究从大豆“南农94-16”中克隆... 详细信息

E2泛素结合酶(ubiquitin-conjugating enzyme)参与植物的抗逆、生长发育等多种生物途径的调控,其功能研究在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中的报道较多,但在重要经济作物大豆(Glycine max)中鲜有报道。本研究从大豆“南农94-16”中克隆了1个与大豆子叶折叠突变体可能相关的基因Glyma.12G161200,序列分析结果表明该基因编码一个E2泛素结合酶,因此将其命名为GmUBC1。该基因编码区全长为462 bp,编码一个含153个氨基酸的蛋白,预测其分子量为17.25 kDa,等电点为6.74。利用qRT-PCR技术对GmUBC1在大豆不同组织中的表达模式及其对不同非生物胁迫和激素处理的响应模式进行分析,发现该基因在开花后40 d种子中表达量最高,在PEG、低温、JA和ABA处理下表达下调。亚细胞定位分析发现GmUBC1蛋白在整个细胞内都有表达。进一步在拟南芥中异源表达GmUBC1,发现转基因株系的千粒重和总氨基酸含量显著提高,表明异源过表达GmUBC1可以调控种子重量和氨基酸含量,为大豆品质改良提供了基因资源。

关键词：大豆 E2泛素结合酶 GmUBC1 异源表达

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野生大豆芽期耐盐性状的关联分析

大豆科学 2017年第5期36卷 737-745页

作者：阚贵珍张威李亚凯喻德跃南京农业大学大豆研究所/国家大豆改良中心/作物遗传与种质创新国家重点实验室江苏南京210095

盐渍化是危害大豆生产的主要非生物胁迫因素之一。目前大豆耐盐性研究主要集中在栽培大豆的苗期耐盐性,而芽期耐盐性状的研究相对较少。野生大豆蕴含丰富的耐逆基因,是栽培大豆遗传改良的重要资源。为了研究野生大豆芽期耐盐性状的遗传... 详细信息

盐渍化是危害大豆生产的主要非生物胁迫因素之一。目前大豆耐盐性研究主要集中在栽培大豆的苗期耐盐性,而芽期耐盐性状的研究相对较少。野生大豆蕴含丰富的耐逆基因,是栽培大豆遗传改良的重要资源。为了研究野生大豆芽期耐盐性状的遗传机制,以113份野生大豆为试验材料,进行芽期耐盐性状的鉴定,结合群体的分子标记对包括2年平均值在内的3个环境下的3个耐盐指数进行全基因组关联分析,共检测到与野生大豆芽期耐盐相关的位点26个,6个SSR标记Satt521、Satt022、Satt239、Satt516、Satt251和Satt285在2个或3个环境下均被检测到,4个SSR标记Satt516、Satt251、Satt285和GMES4990与2个或3个耐盐指数显著相关。对这些SSR标记进行分析,挖掘了最优的等位基因及其载体材料。以上这些结果对于阐明野生大豆芽期耐盐性状的遗传机制,进一步发掘新的耐盐基因具有重要意义。同时也为栽培大豆遗传基础的拓宽、大豆耐盐分子标记辅助选择和分子设计育种等后续研究提供重要依据。

关键词：野生大豆芽期耐盐关联分析

大豆Abhydrolase_3基因家族进化分析

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大豆科学 2017年第6期36卷 842-850页

作者：王娇张培培程浩喻德跃南京农业大学大豆研究所/国家大豆改良中心/作物遗传与种质创新国家重点实验室江苏南京210095

异黄酮是大豆的重要次生代谢物,参与植物与微生物互作。2-羟基异黄酮脱水酶(hydroxyisoflavanone dehydratase,HID)催化2-羟基异黄酮形成稳定的异黄酮。HID属于Abhydrolase_3基因家族,该基因家族具有多种功能,但该基因家族在大豆中的进... 详细信息

异黄酮是大豆的重要次生代谢物,参与植物与微生物互作。2-羟基异黄酮脱水酶(hydroxyisoflavanone dehydratase,HID)催化2-羟基异黄酮形成稳定的异黄酮。HID属于Abhydrolase_3基因家族,该基因家族具有多种功能,但该基因家族在大豆中的进化模式尚待研究。为了研究Abhydrolase_3基因家族在大豆中的进化模式,本文在大豆基因组中鉴定了62个Abhydrolase_3基因,串联和片段复制是该基因家族主要扩增方式。根据系统进化关系,将大豆Abhydrolase_3基因家族划分为8个亚家族,其中HID所在的亚家族I基因数量最多,并发生多次基因扩增事件。对大豆Abhydrolase_3基因家族结构分析表明,不同亚家族具有不同的基序。多态性分析表明,亚家族Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ具有较高的核苷酸差异,并受到放松的自然选择。基因表达分析表明,除了亚家族II和IV外,其它亚家族的基因在大豆不同组织中有较高表达;亚家族Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ基因受病原菌诱导表达。结果说明HID所在的亚家族I存在基因扩增和功能分化,与病原菌互作相关的基因具有较高的遗传多样性并受病原菌诱导表达。

关键词：大豆 Abhydrolase_3基因家族进化功能基因复制

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抗病优质高产大豆新品种南农413

大豆科学 2020年第1期39卷 162-164页

作者：李凯盖钧镒孙长美智海剑南京农业大学大豆研究所/国家大豆改良中心/农业部大豆生物学与遗传育种重点实验室/作物遗传与种质创新国家重点实验室江苏南京210095

南农413(参试名称:南农J4-3)是南京农业大学国家大豆改良中心以新六青为母本,南农95C-13为父本杂交选育而成的抗病优质高产鲜食夏大豆新品种。该品种2015-2016年参加江苏省鲜食夏大豆区域试验,两年平均鲜荚和鲜籽粒产量分别较对照通豆6... 详细信息

南农413(参试名称:南农J4-3)是南京农业大学国家大豆改良中心以新六青为母本,南农95C-13为父本杂交选育而成的抗病优质高产鲜食夏大豆新品种。该品种2015-2016年参加江苏省鲜食夏大豆区域试验,两年平均鲜荚和鲜籽粒产量分别较对照通豆6号增产8.09%和6.37%。2018年生产试验鲜荚和鲜籽粒产量分别较照通豆6号增产2.79%和1.95%。于2019年通过江苏省农作物品种审定委员会审定(审定编号:苏审豆20190011),同年申请植物新品种保护权(申请号:20191001486)。南农413口感香甜柔糯,人工接种鉴定对大豆花叶病毒SC3和SC7株系均表现抗病。丰产和稳产性均较好,抗倒伏,籽粒大,落叶性好,不裂荚,适宜在江苏省淮河以南地区作鲜食夏大豆种植。

关键词：大豆品种南农413 选育抗病

大豆E3泛素连接酶基因GmPUB1的克隆及功能研究

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南京农业大学学报 2020年第5期43卷 820-828页

作者：宫宇毛卓卓史贵霞杨中义喻德跃黄方南京农业大学国家大豆改良中心/作物遗传与种质创新国家重点实验室/农学院江苏南京210095

[目的]本研究通过对大豆E3泛素连接酶基因GmPUB1的克隆及在拟南芥中异源表达,探究E3泛素连接酶在大豆生长发育和非生物胁迫中的作用。[方法]克隆大豆E3泛素连接酶基因GmPUB1,并对其进行生物信息学分析。利用qRT-PCR技术分析该基因在不... 详细信息

[目的]本研究通过对大豆E3泛素连接酶基因GmPUB1的克隆及在拟南芥中异源表达,探究E3泛素连接酶在大豆生长发育和非生物胁迫中的作用。[方法]克隆大豆E3泛素连接酶基因GmPUB1,并对其进行生物信息学分析。利用qRT-PCR技术分析该基因在不同组织中以及不同胁迫处理下的表达模式。通过洋葱表皮细胞瞬时表达系统对GmPUB1蛋白进行亚细胞定位分析。在拟南芥中异源表达GmPUB1并对其表型进行分析。[结果]GmPUB1基因(Glyma.14g212200)的CDS序列为1320 bp,编码439个氨基酸且该蛋白相对分子质量和等电点分别为48.63×10^3和8.35。qRT-PCR分析发现GmPUB1在开花后30 d的种子中表达最高。在PEG3350、NaCl、4℃及JA等非生物胁迫诱导下,GmPUB1均上调表达。GmPUB1蛋白在整个细胞内分布。过表达GmPUB1的转基因拟南芥株系的千粒质量显著提高,氨基酸含量发生改变,尤其甲硫氨酸含量显著升高,种子萌发率降低。转基因拟南芥株系具有耐盐性,但对干旱以及ABA敏感。[结论]GmPUB1基因可参与调控种子生长发育并响应逆境胁迫。

关键词：大豆 E3泛素连接酶 GmPUB1基因功能分析