1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
我国是大豆(Glycine max)的原产国,野生大豆(Glycine soja)素有植物大熊猫之称。野生大豆是碟形花科一年生草本植物[1],近几年在我国开展了大规模的野生大豆资源的考察,收集工作,从农学,遗传育种,生理生化,分子生物学等方面,对收集的野生大豆进行了分析和研究[2],特别是在野生大豆的利用方面做了系统的研究,使得野生大豆在育种和栽培中的应用方面又上了一个新台阶[3]。目前国家基因库收集野生大豆资源达6500余份,约占世界野生大豆资源收集品的90%以上。广泛的地理分布和环境异质性差异,形成了适合不同生态条件的野生大豆群体类型。相对于栽培大豆,野生大豆的优良性主要体现在种质的遗传多样性上,含有许多符合人类需要的重要基因。野生大豆蛋白质含量高,具有多花多荚等丰产特性。野生大豆具有较强的抗逆性和抗病性,对不良自然环境适应更强,在涝洼地,咸盐地和干旱土壤上野生大豆都能生长。
盐害是农业生产上重要的逆境危害之一。根据联合国教科文组织(UNESCO)和粮农组织(FAO)不完全统计,全世界盐碱地面积约9.54亿hm2[4]。江苏省沿海滩涂盐碱地面积68.7万hm2,约占全国的1/4,是亚洲最大的海岸滩涂湿地。[5] 不仅如此,每年盐碱化和次生盐碱化都在不断加重,使农业生产的可持续发展受到威胁。我国的主要油料作物栽培大豆(Glycinemax L.)属于中度耐盐植物,在盐渍条件下,其产量下降,盐敏感品种较耐盐品种受盐胁迫的影响更大[6]。国内外在土壤盐渍化已经成为限制农业生产的重要环境因素。盐胁迫可阻碍大豆种子萌发和植株生长,减少根瘤,抑制生物学产量的积累,导致产量下降和品质变化。同时盐胁迫可造成植株叶片褪绿、白化及坏死,甚至植株死亡[7]。进行栽培大豆的耐盐性研究已成为农业发展的重大课题之一。培育耐盐品种是解决盐碱地产量减少的最有效方法,大豆耐盐遗传机制的研究与分子标记技术的广泛应用为大豆耐盐遗传育种提供了有力的辅助工具[8]。
目前,国内外在土壤盐渍化已经成为限制农业生产的重要环境因素的状况下,从野生大豆耐盐生理生化基础、形态学机制和耐盐性鉴定等方面,总结了近年来国内外野生大豆耐盐性研究进展,提出了野生大豆耐盐性研究的发展方向。日本国际农林水产业研究中心(Japan International Research Center for Agricultural Sciences,JIRCAS)利用野生大豆材料JWS156-1进行了耐盐的定位研究[9-11],Hamwieh等(2008)利用栽培大豆Jackson和野生大豆JWS156-1杂交的F2群体检测了一个苗期耐盐的主效QTL,贡献率为64.0%[9]。 利用该群体及其衍生的重组自交系群体共同检测到一个位于D2连锁群上的苗期耐碱的主效QTL,分别解释50.2%和13.0%的遗传变异[10],并利用剩余杂合系RHL46精细定位该QTL[11]。因此充分利用丰富的野生大豆资源,筛选优异耐盐种质,并进行遗传多样性分析及应用于大豆耐盐的分子遗传育种研究也是完全有必要的。
2. 研究的基本内容和问题
研究目标:本研究对一个野生群体(113份)进行室内发芽试验,筛选芽期耐盐的野生大豆资源;利用关联分析,鉴定与芽期耐盐显著相关的分子标记,为了进一步获得大豆耐盐基因提供帮助。
研究内容:
(1)大豆芽期室内耐盐鉴定
3. 研究的方法与方案
研究方法:
1、选取113份野生大豆材料。
2、将所有供试材料种置于分别含15ml 0、150mmol/L的NaCI溶液、垫有两层9cm定性滤纸的玻璃培养皿中,三个重复,每皿50粒,称重,置于25℃恒温光照培养箱中避光催芽。
3、第二天更换新的滤纸,冲洗种子滤纸吸干后,称重,统计发芽数,符合发芽标准的种子扔掉。每隔24h统计每皿发芽种子数。统计完成后每个培养皿用相应处理液对种子表面进行润洗,并加入10ml相应处理液,连续统计7d。
4、计算发芽率[发芽率%=(发芽种子数/供试种子数)100,单位%]、吸胀率[吸胀率%= (W2-W1) 100 /W1] ]、发芽指数(发芽指数Gi=∑Gt/Dt,Gt第几日的发芽数,Dt发芽试验第几日)、及相对盐害指数[PI=(CK-B)100/CK,PI相对盐害指数,CK对照发芽率、吸胀率和发芽指数,B盐处理下材料发芽率、吸胀率和发芽指数;
5、关联分析鉴定出大豆耐盐性状显著相关的分子标记。
野生群体:113份材料 |
室内发芽实验:获得耐盐表型性状 |
相应的SNP标记 |
性状间的关联分析 |
可行性分析: 国家大豆改良中心实验室满足了本研究实验材料以及仪器设备。并且国家大豆改良中心对关联分析技术已有了成功的应用;利用关联分析方法比较栽培群体和野生群体的生育期、产量、品质及耐逆性等16个农艺性状上基因位点及其等位变异的差异和特点,并发掘出携有优良等位变异的材料。
4. 研究创新点
本研究旨在利用野生大豆群体,基于SNP标记进行关联分析,获得与大豆芽期耐盐性状显著相关的分子标记,为大豆耐盐分子标记辅助育种提供理论依据和技术支持。
5. 研究计划与进展
1.完成芽期耐盐性状调查试验;
2.阅读文献,学习数据处理方法及分子实验技。
主要分为以下三个阶段:
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