生物育种大豆产业化被视为提高国产大豆自给率、保障国家粮食安全的重要策略。基于实地调研掌握的一手数据,在分析生物育种大豆产业化必要性的基础上,总结了当前中国生物育种大豆产业化试点过程中出现的问题,包括成本收益优势不明显、新品种适应性有待增强、研发推广体系尚不健全、知识产权保护力度仍需提高、社会公众接受程度偏低、自食混用易引发舆论舆情等。为此,建议政府通过加强生物育种技术的科普宣传和市场引导、持续推动高产高油大豆品种选育、完善生物育种大豆产业支持政策等方式,在保障国产传统大豆稳定供应基础上,加快生物育种大豆产业化步伐。
由豆薯层锈菌引起的亚洲大豆锈病对全球大豆产量造成严重威胁,以喷施化学药剂为主的防治方法既增加生产成本又会造成环境污染,亟需培育抗锈病大豆品种以优化防治方案。目前为止已定位到8个抗锈病基因位点(Rpp1、Rpp2、Rpp3、Rpp4、Rpp5、Rpp6、Rpp7以及Rpp6907),相关抗锈基因的克隆以及大豆抗锈病分子机制的研究正在积极开展。本文对近年来大豆抗锈病基因的研究进展进行综述,归纳总结抗锈基因位点定位和功能基因挖掘相关研究,以及抗锈基因主要功能及分子机制,并对其在抗锈育种中的应用进行展望,以期为抗锈基因研究及品种培育提供参考。
大豆是世界上重要的油料、粮食和饲料作物,是人类植物油脂和蛋白质摄入的重要来源。大豆病毒病在国内外各大豆产区普遍发生,严重影响大豆的产量和品质,且目前缺乏有效的化学药剂进行防治。植物病毒侵染性克隆是利用反向遗传学研究病毒基因功能及病毒与植物互作机制的重要工具,其还可以被进一步改造为病毒介导的过表达(VOX)载体和病毒诱导的基因沉默(VIGS)载体,用于快速分析植物基因的功能。因此,本文针对侵染大豆的大豆花叶病毒、菜豆荚斑驳病毒、苹果潜隐球形病毒、烟草脆裂病毒、黄瓜花叶病毒、苜蓿花叶病毒和豇豆重花叶病毒,围绕病毒侵染性克隆的构建及其在VOX和VIGS技术中的应用进行了综述,以期为相关领域的研究提供参考。
大豆是我国粮油安全战略的核心作物,东北北部高寒地区是我国大豆生产的重要区域,承担着全国1/3的产量重任,但其短无霜期与低温环境严重制约产量提升。本研究系统梳理了该区域大豆品种生育期改良的遗传基础和育种实践,重点探讨了高寒地区大豆生育期调控的分子机制。该区域大豆品种属于北方春大豆早熟组到超早熟类型,生育期组范围是MG0000-MG0组。2004-2024年该区域审定大豆品种609个,其中黑河43、合农95等年推广面积超过33 333.3公顷的品种有15个,这些品种的选育和产业化应用显著提升了该区域大豆产能。大豆纬度适应性分子机制研究表明,大豆北扩进程中E1-E4、GmPRR3a/3b等基因的功能缺失变异降低光周期敏感性,形成以E3/E4-GmPRR3a/3b-LHY/CCA1-E1s-Tof5-FT为核心的光温响应网络,揭示了高纬度适应性形成的分子遗传基础。尽管通过常规育种技术已取得了一些突破性成果,但通过改良品种高纬度适应性,提高国产大豆产能的任务依然很艰巨。未来需整合基因编辑(CRISPR/Cas9)、全基因组关联分析(GWAS)与基因组选择(GS)等现代育种技术,重点改良调控光周期及温度响应的关键位点,同时建立基因型-表型-环境互作模型,优化种质资源利用策略。这些措施将有助于聚合早熟优势单倍型,精准改良光温适应性,为东北北部、青藏高原及欧亚高纬地区培育广适性品种,实现大豆产能提升和种植区域扩展的目标,推动高纬度地区大豆产业可持续发展。
大豆作为一种重要的粮油兼用作物,其籽粒不仅富含维生素E、异黄酮等对人体健康有益的功能性成分,亦含有过敏因子、胀气因子及高嘌呤含量等影响人体健康的促病理因子。其中,大豆作为富含嘌呤食品原料之一,大豆及其制品是痛风等高尿酸血症特殊群体限制饮食食品。本文从四个方面综述了大豆嘌呤的生物合成与代谢途径;嘌呤在植物生长和应对环境胁迫中的作用;大豆籽粒嘌呤含量分析鉴定方法;降低大豆嘌呤含量途径与技术等。基于嘌呤检测技术开发,研究发现可借助先进的食品加工技术和遗传改良手段,有效降低大豆籽粒及其制品的嘌呤含量。通过嘌呤合成代谢途径、嘌呤检测技术及嘌呤含量降低手段等系列研究,以期为低嘌呤大豆新品种研发和健康安全大豆食品的开发提供技术参考。
为减少我国大豆对外依存度,筛选耐盐碱品种,对主要来自黄淮夏大豆产区的50份大豆种质进行盐胁迫处理,即苗期1.6%浓度的NaCl处理,调查盐害指数、测定苗期株高、根长、地上生物量干/鲜重、根干/鲜重、倒二叶面积、主根粗和主茎粗等农艺指标,对大豆种质资源进行苗期耐盐评价与筛选。结果表明:盐胁迫下大豆苗期农艺性状指标变化丰富,变异系数为17.14%~35.16%。通过盐害指数评价方法鉴定到高耐盐材料2份、耐盐材料29份;采用D值综合评价方法鉴定到耐盐材料9份。两种评价中均为耐盐材料的有华育6号、临选3号、临豆21、齐黄39、冀豆12、徐豆18以及临选2号等7个。对盐害指数评价和D值综合评价下的大豆耐盐能力排名进行关联分析,发现两种评价方式对大豆耐盐性排名具有极显著正相关性,同时,D值综合评价方法耐盐阈值更高,较盐害指数评价法或更为可靠,可为高通量筛选大豆耐盐品种提供依据。
为提高当地资源的利用率,以第三次全国农作物种质资源普查与收集行动中从浙江各地收集的205份大豆种质资源为材料,对其40个表型性状进行多样性分析和综合评价。结果表明:205份浙江地方大豆资源具有丰富的表型变异,15个形态特征变异类型总数为51个,变异系数范围在20.57%~60.81%之间;Shannon指数范围0.449~1.397;Simpson指数范围为0.277~0.731。25个农艺性状变异系数范围在4.40%~60.96%之间;Shannon指数范围为0.03~7.46。聚类分析将205份种质资源分为8个类群,其中类群Ⅶ和类群Ⅷ在鲜荚性状上占有优势;而类群Ⅵ、类群Ⅶ和类群Ⅷ在提高籽粒产量性状上均占有优势;类群Ⅰ和类群Ⅶ则表现为品质优势。利用主成分和隶属函数相结合的方法,对205份大豆种质资源进行综合评价,筛选出黑豆、圆青、八月豆、冬豆、香秋豆、黑眼睛毛豆、马府大青豆、十月黄、黑豆和绿皮豆等综合得分较高的种质资源可用于浙江省鲜食和粒用大豆种质资源的创新。
大豆是我国重要的粮油作物,荫蔽直接影响间套作大豆产量。为研究不同大豆种质资源对遮荫环境的响应,综合分析大豆种质资源的耐荫性,筛选强耐荫大豆种质,本研究以227份四川不同生态区的大豆种质资源为试验材料,田间自然光照作为对照,采用透光率60%的人工遮阳网在田间进行遮荫处理。在苗期测定株高、茎粗、叶面积、叶长、叶宽和叶柄长,在成熟期调查分枝数、单株荚数、单株粒数和百粒重。根据自然光照、遮荫处理下的各单项指标的耐荫系数,采用主成分分析、相关性分析和聚类分析等方法对四川不同生态区大豆种质资源的耐荫性进行综合评价。结果表明,主成分分析将10个单项指标转换为4个相互独立的综合指标,贡献率达76.67%。通过计算加权敏感指数,并对其进行聚类分析将不同生态区的227份大豆种质资源按照耐荫性的强弱划分为强耐荫、较强耐荫、中耐荫、弱耐荫和不耐荫5种类型,筛选出52份强耐荫大豆种质资源,为进一步研究大豆耐荫机制和选育耐荫大豆品种提供种质基础和参考。
蔗糖转运蛋白(sucrose transporter protein, SUT)是通过在膜上形成的蔗糖跨膜转运通道,将蔗糖从源器官分配到库器官的关键蛋白,在植物的各种发育和生理过程中发挥着重要作用。为挖掘大豆SUT家族基因潜在功能,本研究利用全基因组鉴定到11个GmSUT基因,分布在2、4、8、10、16和18号染色体上,分为3个组(Type I~III)。GmSUT成员高度保守,均有MFS_2和Sucrose/H+ symporter结构域;跨膜结构域预测结果显示,GmSUT均有11个以上的跨膜结构域。亚细胞定位预测结果表明,所有成员定位在细胞质膜。RNA-seq分析表明,GmSUT在花和种子中集中表达;实时荧光定量PCR结果表明GmSUT的表达受到盐、碱胁迫的影响,其中GmSUT2.2/2.4/2.5/2.6/2.7/4.1/4.2在盐胁迫下被抑制表达,GmSUT2.1/2.4/2.5/2.6/2.7/3.1/4.2在碱胁迫下被激活表达,GmSUT2.5在盐、碱胁迫下表达最显著,推测GmSUT2.5在盐、碱胁迫应答过程中发挥着重要的作用。综上,GmSUT家族基因的鉴定及响应盐、碱胁迫表达为栽培大豆的抗盐碱育种提供了基因资源,为后续深入研究大豆GmSUT基因功能提供理论基础。
氮素是影响作物产量的关键矿质营养元素。提高作物的氮利用效率、培育氮高效作物新品种是实现减肥增效和农业可持续发展目标的重要途径。本研究以高产大豆新品种中豆63(ZD63)及其亲本油 6019(Y6019)和郑196(Z196)为材料,设置正常氮(N, 3.75 mmol/L)、1/5氮(1/5N)和1/10氮(1/10N)三种氮素水平,苗期水培处理12天时测定株高、叶绿素含量、干重、氮含量和根构型等性状,盆栽处理于成熟期考种调查植株的单株荚数、单株粒数和单株产量。结果表明,1/5N处理条件下,ZD63及其母本Y6019的株高、叶绿素含量、地上部干重、总干重、地下部总氮、整株总氮、单株荚数、单株粒数和单株粒重的耐低氮指数显著大于其父本Z196;1/10N处理条件下,ZD63和Y6019所有16个性状中共有15个性状的耐低氮指数显著大于Z196,其中13个性状的耐低氮指数在ZD63和Y6019间无显著差异。ZD63在1/10N条件下的总干重和单株粒重的耐低氮指数分别为0.93和0.83,表明该品种耐低氮能力较强。研究发现低氮胁迫时ZD63具有较强的根系构型调整能力,并确定了ZD63耐低氮性状来源于其母本Y6019。本研究为解析ZD63高产稳产性状的形成提供了理论依据。
野生大豆具有较高的籽粒蛋白含量,发掘和利用其蛋白含量基因对于高蛋白种质创制和品种培育具有重要价值。以绥农14/ZYD01015杂交组合衍生的RIL群体为材料,开展野生大豆ZYD01015的蛋白含量基因定位研究。RIL群体籽粒蛋白含量具有较大的遗传变异,且符合正态分布;对2020年和2021年RIL群体分别构建了高蛋白含量池和低蛋白含量池,采用BSA-seq(bulked segregant analysis sequencing,BSA-seq)技术进行了关联分析,在大豆20号染色体(Chr20)关联到1个区间(Chr20:3 100 000~33 360 000)。根据区间多态性Indel标记信息开发了12个分子标记,进行了蛋白含量QTL定位,鉴定出1个蛋白含量QTL位点qPRO-20,位于分子标记WS185和WS205之间,即Chr20:20 071 086~23 798 747区段,可解释14.00%(2020年)和13.26%(2021年)的遗传变异。QTL两侧分子标记WS185和WS205,其等位变异间蛋白含量均差异显著(P<0.01),可用于分子标记辅助筛选,能够从与ZYD01015相同等位基因型的材料中,筛选到蛋白含量在45%以上种质的概率达62.7%以上。
为深入了解大豆转录因子GmWRI1b在提高产量和含油量方面的机制和功能,利用创制的GmWRI1b过表达及RNAi干扰转基因大豆材料,进一步分析该基因对大豆种子油脂含量及油脂成分组成的调控作用。结果显示,GmWRI1b过表达株系种子含油量提高了4.66%~9.80%,而干涉株系种子含油量则下降7.98%。气相色谱检测脂肪酸的成分,发现GmWRI1b的表达主要促进棕榈酸(C16:0)及亚油酸(C18:2)的积累。荧光定量结果显示GmWRI1b基因过表达植株的GmPKP1、GmCAC、GmACP、GmLPD等糖酵解途径和脂肪酸合成途径相关基因上调表达。通过双荧光素酶报告实验及凝胶阻滞EMSA实验,明确了转录因子GmWRI1b可直接结合GmCAC2的启动子上调其表达。
CRISPR/Cas9基因编辑技术已经被广泛地应用于多种植物中,常规基因编辑靶点检测方法实验繁琐且耗时,成本较高,开发更简便和高通量的方法可以极大提高靶点检测的效率。本实验以南方大豆品种天隆一号为材料,开发了一种叶片DNA的快速提取方法——水磨法,缩短DNA提取和检测时间,并且提取的DNA可以保存20 d。此外,本文还进一步研究了将提取液替换为TE buffer后,在煮沸条件下,DNA的稳定性分析。结果表明:煮沸1 min、3 min、5 min和10 min后,4℃或-20℃放置的DNA样品均可以保存45 d。然后,将天隆一号为遗传背景的待测材料中的靶点序列PCR产物进行毛细管电泳,与对照材料相比,观察是否存在差异碱基的特异性条带,进而判断待测材料是否发生基因编辑及可能存在的编辑类型种类。本文将植物叶片DNA快速提取法和毛细管电泳技术相结合,更加快速、高通量地筛选大豆材料的突变情况及突变种类,为大豆重要性状基因功能分析提供技术支持。
为了更多了解大豆避荫反应机制中mGmEPFL6a(MATURE EPIDERMAL PATTERNING FACTOR LIKE6a)蛋白的功能,需要在进行体外纯化时得到大量高活性的蛋白,实验优化了蛋白的原核表达条件,即以实时荧光定量PCR检测GmEPFL6各同源基因在荫蔽处理下的表达情况,从中选出响应程度最高的GmEPFL6a,克隆其成熟区段,即mGmEPFL6a用以构建原核表达载体pCold-mGmEPFL6a,转化BL21(DE3)表达菌株,借助异丙基硫代半乳糖苷(isopropyl β-D-thiogalactoside,IPTG)诱导表达,利用酶标仪、SDS-PAGE、Western blot分析目的蛋白的表达量,经单因素试验和正交试验确定最优表达条件。实时荧光定量结果显示:GmEPFL6a在上胚轴、叶柄、单叶中高度响应荫蔽,且对不同光质响应程度有所差异。重组蛋白最优表达条件包括加入0.5 mmol·L-1IPTG诱导剂,在28℃的温度下120 r/min低速孵育24 h。各因素的影响主次分别为诱导温度>诱导时间>IPTG浓度。结果可为进一步研究mGmEPFL6在大豆避荫反应机制中的功能提供数据支撑。
光敏色素作用因子(PIFs)是一类bHLH转录因子,直接与光敏色素相互作用调控下游基因表达,进而影响重要的生物学反应。大豆是典型的光周期敏感型作物。为了解大豆PIFs在光信号调控中的作用,本文利用MEGA-X,ExPASy-Prot Param等工具对大豆光敏色素因子GmPIFs家族之间的遗传关系、蛋白特性、亚细胞定位等生物信息学分析,并采用酵母双杂交技术,对其中13个GmPIFs蛋白与大豆生物节律调控蛋白GmSIC进行了互作研究。结果表明GmPIFs家族21个蛋白分为5个聚类,这5类蛋白在一级和二级结构上均具有进化差异;亚细胞定位和跨膜结构分析表明,除了GmPIF5D之外GmPIFs均定位于细胞核的亲水性非跨膜蛋白;同时,酵母双杂结果显示GmPIF3A、GmPIF8B、GmPIF8C与GmSIC存在互作。
为提高间作大豆和玉米的产量,明确密度和不同施钾处理下间作大豆物质积累分配及其对产量的影响,以大豆-玉米带状间作为研究对象,采用二因素裂区试验设计,综合分析万株每公顷密度(D1:10.99,D2:13.99,D3:17.10)与4个施钾处理(CK不施钾,K1底肥施K2O 53.2 kg·hm-2,K2叶面喷施磷酸二氢钾1.5 kg·hm-2,K3底肥施K2O 53.2 kg·hm-2+叶面喷施磷酸二氢钾1.5 kg·hm-2)对大豆干物质积累分配、籽粒灌浆和产量的影响。结果表明:随密度增加,倒伏率升高,茎秆抗折力降低,D2密度下有效株数最高,产量最高;同一密度下,K3处理倒伏率最低,茎秆抗折力、籽粒灌浆、大豆干物质积累分配和产量最高。大豆籽粒灌浆速率以D1K1最高,D3CK最低;灌浆活跃期在D1K3下达到最大,与D3CK相比可延长4~5 d。随生育进程的推移,干物质逐渐由茎叶向荚转移,D1K3处理下荚所占比例最高。各密度不同施钾处理下大豆产量呈K3>K2>K1>CK趋势,以D2K3产量最优,为2075.5 kg·hm-2;该处理下可有效增加大豆有效株数、提高大豆群体产量,实现大豆-玉米带状间作系统的高产高效。
为解决大豆-玉米带状间作模式下大豆旺长的问题,通过筛选可调控大豆良好株型的烯效唑、胺鲜酯复配剂(以下简称烯胺复配剂SD),为合理密植、实现大豆控旺增产提供理论依据和技术支撑。以齐黄34为材料,设置10.2×104株·hm-2(D1)、13.0×104株·hm-2(D2)和15.9×104株·hm-2(D3)3个密度,选用烯胺复配剂1(SD1,浓度比例为23∶30)、烯胺复配剂2(SD2,浓度比例为40∶30)、烯胺复配剂3(SD3,浓度比例为56∶30),烯效唑(S3307)、胺鲜酯(DA-6)5种调节剂和清水(CK)分别喷施大豆和玉米,研究大豆种植密度和烯胺复配剂对大豆茎叶生长及作物产量的影响。大豆株高、平均节间长度、倒伏率在密度处理间表现为D3> D2> D1,茎粗、分枝数、叶片SPAD值、净光合速率表现为D1> D2> D3。不同密度下,SD3处理的大豆株高和倒伏率最低,其次是SD2,且S3307优于DA-6;SD2处理的茎粗和分枝数高于其它调节剂处理,DA-6处理的叶片SPAD值高于S3307处理;各调节剂处理均提高了大豆叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,以SD2最佳。大豆荚果的干物质分配率以SD2处理最高,D3密度下较CK增加了35.65%。相同调节剂下,大豆产量在密度间为D2> D3> D1,SD2显著增加了大豆分枝粒数、玉米单穗粒数及千粒重,D2密度下大豆增产36.30%,玉米产量及系统产量各增加了12.41%、17.88%。因此,大豆-玉米带状间作系统中,在大豆密度为13.0×104株·hm-2下,喷施浓度比例为40:30的烯效唑和胺鲜酯复配剂能够更好地降低大豆倒伏率、增加分枝数、改善光合特性、促进干物质积累分配、提高作物产量。
为筛选鲁西北地区大豆玉米间作适宜的行比配置,进一步促进大豆玉米带状间作复合种植技术的推广应用,以单作大豆(SS)和单作玉米(SM)为对照,设置5个不同的行比配置处理(4S2M、4S3M、4S4M、6S3M、6S4M),分析不同行比配置对大豆干物质积累、光合参数等生长性状、产量及品质的影响,及不同行比配置对间作系统生产力、土地当量比、竞争比率及实际产损失的影响。结果表明:4S4M模式下,大豆干物质积累量、光合参数、群体产量及品质表现最优,间作系统生产力、土地当量比、竞争比率、实际产量损失均表现最高,经济产值为31 581.10元/hm2,最具间作优势。4S4M模式为鲁西北地区大豆玉米间作最佳行比配置,适宜在鲁西北及相似生态区域推广应用。
为优化大豆玉米间作系统群体结构,争取高产,基于江苏地区4∶4行比种植模式,分析了玉米品种(3个品种,大穗型品种V1:金禾玉202、中穗型品种V2:苏57、小穗型品种V3:MY73)及密度(5个密度,D52500:52 500 株/hm2、D60000:60 000 株/hm2、D67500:67 500 株/hm2、D75000:75 000 株/hm2、D82500:82 500 株/hm2)对大豆玉米间作系统群体结构和产量的影响。结果表明,间作系统群体产量随玉米密度呈先增后降趋势,大穗型(V1)、中穗型(V2)和小穗型(V3)玉米品种的最适密度分别为60 000~67 500 株/hm2、67 500 株/hm2和67 500~75 000 株/hm2,最适密度下两年群体产量和土地当量比平均值分别达到了10 686 kg/hm2和1.47,9667.5 kg/hm2和1.32,10 317 kg/hm2和1.43。适当增加玉米种植密度提高了间作系统花后光合产物积累进而提高群体产量,但密度过大时导致玉米群体内部竞争以及玉米对大豆种间竞争加剧不利于玉米、大豆花后光合产物积累和转运,从而导致群体产量降低。分析高产间作系统冠层结构特点表明,当间作系统吐丝期和灌浆期(吐丝后20 d)玉米LAI分别在4.5~4.8和4.1~4.3,且吐丝期和灌浆期玉米冠层到大豆冠层透光率保持在63.3%和59.7%左右时,冠层结构合理,系统光合效能强。相关分析显示,群体产量与玉米产量、玉米粒重、玉米花后干物质积累量、灌浆期玉米LAI显著正相关,与玉米株高、穗位显著负相关;土地当量比与玉米产量、大豆产量、玉米粒重、大豆株粒数、大豆粒重、灌浆期玉米LAI、灌浆期玉米冠层到大豆冠层透光率、吐丝期玉米净光合速率显著正相关,与玉米株高和穗位显著负相关。综上所述,选择具有高粒重潜力且相对矮秆的玉米品种并根据品种类型采用适宜的种植密度,通过动态监测LAI和透光率调控间作系统群体结构,确保灌浆期光合产物高效积累,是本地区大豆玉米间作生产获得高产的有效途径。
为探究大豆品种在遗传改良过程中叶片碳代谢酶活性及光合特性变化规律,选择吉林省1923-2022年育成的22个大豆品种为试验材料,分别测定不同生育时期气体交换参数、叶绿素荧光参数及碳代谢酶的活性。结果表明:在V2、R4期,不同育成年代大豆叶片RuBP羧化酶(Rubisco)、蔗糖合成酶(SS)活性均表现为近期品种>中期品种>早期品种,差异显著。在R2期,近期品种最大光化学效率(Fv/Fm)、叶绿素含量、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、SS活性显著高于早期品种,分别高10.84%、23.31%、10.19%、15.48%,在R6、R8期,近期品种叶片净光合速率、SPS、SS活性显著高于早期品种,近期和中期品种差异不显著。在整个生育时期,SPS与育成年代、产量呈显著正相关。在生育后期,UDPG焦磷酸化酶(UGPase)活性增强,Rubisco、ADPG焦磷酸化酶(AGPase)、淀粉合成酶(GBSS)活性与育成年代呈显著正相关,SS活性与育成年代呈不显著正相关。随着育成年代推进,近期品种PSⅡ反应中心光化学效率提高,光合能力增强,蔗糖代谢效率得到改善。
针对目前影响大豆生产的土壤盐碱化、干旱和涝害3种主要的非生物逆境,本研究通过对20个生产上具有一定应用面积或应用潜力的大豆品种的耐旱性、耐盐碱性和耐涝性进行综合评价,旨在筛选出综合抗逆性较强的大豆品种,为大豆抗逆生产及抗逆性育种提供参考。本试验在遮雨棚内采用桶栽的方法,将20个大豆品种分别播种于黑钙土(pH 7.93,EC值20.3 μs·cm-1)和盐碱土(pH 8.95,EC值73.4 μs·cm-1)中。采用主成分分析法和模糊数学隶属函数法对20份大豆品种进行了耐旱性、耐盐碱性和耐涝性的综合评价,并进行聚类分析,筛选出综合抗逆性较强的大豆品种。结果表明:在多种胁迫条件下,有6个大豆品种均表现出优异的适应能力,其中合农165和合农144均表现出1级抗旱性和3级耐盐碱性,适合在轻度盐碱和干旱多发地区种植;黑科88和克山1号均表现出1级耐涝性和3级耐盐碱性,适宜在轻度盐碱、涝害多发或地势低洼的地区种植;圣豆15表现出2级抗旱性、3级耐盐碱性和3级耐涝性,适宜在中度干旱、轻度盐碱及轻度涝害或低洼地区种植;金杉3号表现出2级耐涝性、3级抗旱性和3级耐盐碱性,适宜在中度涝害、轻度干旱及轻度盐碱地区种植。
大豆根际细菌资源的开发与利用是大豆农业可持续绿色发展的研究重点,长江流域地理条件优越,有利于大豆的种植和生长。本文以长江流域大豆根际土及根瘤为材料,分离纯化124株大豆根际细菌,采用平板对峙法测定根际细菌对黄曲霉抑制作用,筛选到4株(ZM-3、S1-7、B2-9和M2-5)明显抑制黄曲霉的菌株,经16S rDNA测序及系统进化分析鉴定,这四株菌分别为皮特不动杆菌、纳米细菌、枯草芽孢杆菌和深海微杆菌。4株菌分别与黄曲霉共接种,黄曲霉对花生的侵染指数分别为50%、57.33%、23.33%和66.33%,皆低于对照组侵染指数74.33%,表明菌株均能不同程度抑制黄曲霉侵染花生。最后通过盆栽实验进一步揭示这四株菌均对大豆的生长和结瘤能力有促进作用,该研究结果可为长江流域大豆提质增产减毒提供菌株资源和理论依据。
为筛选出可用于防治大豆疫霉根腐病的生防细菌,采用稀释涂布法从大豆抗病品种Williams 82和感病品种Williams根际土及根、茎、叶中分离细菌,采用平板对峙法筛选出一株对大豆疫霉菌(Phytophthora sojae)抑菌率为90.97%的生防细菌WKT-26。基于形态学、生理生化特征及16S rRNA基因和gyrB基因序列系统发育分析结果,将WKT-26鉴定为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。WKT-26具有较强运动性,能形成生物膜,能分泌蛋白酶、纤维素酶、磷酸酯酶和嗜铁素,兼具抑制大豆根腐病病原菌尖镰孢菌(Fusarium oxysporum)能力。添加10% WKT-26无菌发酵液对P. sojae菌丝生长抑制率为75.00%。大豆经10.0 mL WKT-26发酵液原液灌根4次后对大豆疫霉根腐病的盆栽防效为62.63%,大豆生物量增加57.90%。综上,WKT-26在防治大豆疫霉根腐病和促进大豆生长方面具有显著效果,具有研发潜力。
以杭州瑞丰生物科技有限公司研发的转Cry1Ab/Vip3Da基因抗虫大豆,即转基因大豆CAL16为材料,建立CAL16转化体特异性定量PCR检测方法,旨在给我国CAL16及其衍生品系的生物育种产业化提供技术支撑。根据5'端和3'端旁侧序列设计引物探针组合,筛选出5'端一对最佳引物组合,PCR产物片段大小为112 bp。经特异性测试、标准曲线的建立、正确度和精密度测试、检出限和定量限测试、稳健性测试、微滴式数字PCR验证,该方法特异性强、灵敏度高、重复性好。检出限达到0.025%,相当于10个拷贝的CAL16特异性片段;定量限达到0.1%,约为40个拷贝。实验室间循环验证显示:该方法符合国家标准方法各项要求,可满足检测需求。最终对CAL16定量方法进行不确定度评定,确保量值科学可靠,满足定量标识的需求。
开发大豆种子活力的无损预测技术对于保障大豆种子播种质量和提升大豆产能具有重要现实意义。本研究采集了43个品种大豆种子的近红外光谱,利用多种光谱预处理方法以及多元线性回归、偏最小二乘回归、支持向量机回归、XGBoost和BP神经网络建模方法,分别构建了浅色和深色种皮大豆的发芽率、发芽指数、正常苗率、发芽势和芽长的预测模型。结果表明,深色和浅色种皮大豆分开建模效果较好,对光谱进行预处理并对光谱变量进行选择能提高模型预测能力,基于XGBoost和BP神经网络构建的预测模型表现最佳。浅色种皮大豆发芽率、发芽指数、芽长和正常苗率最优预测模型训练集R2为0.93~0.96,测试集R2均在0.80以上;发芽势最优预测模型训练集和测试集R2达0.91以上。深色种皮大豆正常苗率和发芽率的最优预测模型训练集R2分别为0.96和0.94,测试集R2分别为0.79和0.82,发芽势、发芽指数和芽长的预测模型训练集和测试集R2均在0.90以上。所构建的种子活力模型具有较高的泛化能力和准确性,可用于大豆种子活力的无损预测,从而为提高大豆播种质量和产量提供科学依据。