大豆耐淹性鑒定及其形態(tài)解剖特征、遺傳與QTL定位.pdf

1、澇害是世界上許多國(guó)家的重大自然災(zāi)害。大豆原產(chǎn)于我國(guó),從南到北,包括江漢平原以及長(zhǎng)江中下游平原有著廣泛栽培。這兩個(gè)地區(qū)處在亞熱帶季風(fēng)氣候控制下,在5～9月常有暴雨甚至大暴雨發(fā)生,這一時(shí)期正是大豆的生長(zhǎng)時(shí)期,常使大豆發(fā)生澇害,嚴(yán)重影響大豆的生產(chǎn)。因此,選育能夠在濕澇土壤上生長(zhǎng)的耐性大豆品種具有重要的實(shí)踐意義。 耐澇性分為耐濕/漬性和耐淹性。本研究旨在建立大豆耐淹性的鑒定方法,對(duì)豐富的大豆種質(zhì)資源進(jìn)行耐淹性鑒定,研究我國(guó)各生態(tài)區(qū)大豆種

2、質(zhì)資源耐淹性的變異特點(diǎn),發(fā)掘優(yōu)異資源；同時(shí)研究不同耐淹性大豆的形態(tài)解剖變化,耐淹性的遺傳機(jī)制,定位耐淹性QTL,篩選與之緊密連鎖的分子標(biāo)記以期為耐澇育種的標(biāo)記輔助選擇提供參考。 1.耐澇性指標(biāo)篩選結(jié)果,澇、漬處理下以根,莖生長(zhǎng)為指標(biāo)的環(huán)境波動(dòng)大、時(shí)間長(zhǎng),而全淹條件下死苗率鑒定方法相對(duì)最穩(wěn)定、最簡(jiǎn)單。2005和2006年,在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江浦試驗(yàn)站的簡(jiǎn)易溫室內(nèi),以相對(duì)死苗率為鑒定指標(biāo),對(duì)來(lái)源地不同的749份大豆資源,其中栽培大豆[G

3、lycine max(L.)Merr.]545份,野生大豆[Glycine soja Seib.etZucc.]204份,分4批進(jìn)行苗期耐淹性盆栽鑒定試驗(yàn),通過(guò)共同對(duì)照進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明：(1)野生和栽培大豆耐淹性均存在相當(dāng)大的遺傳變異,野生和栽培大豆相對(duì)死苗率變幅分別為0.0％～207.4％、0.0％～222.2％,呈現(xiàn)出中間多、兩頭少的單峰態(tài)分布；野生大豆中的極端耐淹材料略比栽培大豆的多,但在全國(guó)二者大部分材料的耐淹性差異不大；

4、野生大豆的耐淹性在生態(tài)區(qū)域內(nèi)和生態(tài)區(qū)域間均存在一定的變異,栽培種的耐淹性在生態(tài)區(qū)域內(nèi)的變異比生態(tài)區(qū)域間的變異大,各個(gè)生態(tài)區(qū)域內(nèi)均存在豐富的變異,變異系數(shù)均在30.0％以上。(2)耐淹性與地理緯度、籽粒大小、生育期長(zhǎng)短及脂肪含量等有低程度相關(guān)。(3)遴選出N24835.0、N24850.0、N23444.0、N04974.1等11份高度耐淹的野生和栽培優(yōu)異種質(zhì),相對(duì)死苗率均為0.0％,占所選資源總數(shù)的1.5％。這些特異材料分別來(lái)自I、II

5、、III、IV、VI生態(tài)區(qū),可供耐淹性新品種選育和有關(guān)形態(tài)解剖、生理生化、遺傳等耐淹基礎(chǔ)性研究。 2.以不耐淹的南農(nóng)1138-2和高耐淹的科豐1號(hào)、PI342618B、PI326582B為試驗(yàn)材料(前兩者為栽培大豆；后兩者為野生大豆),在盆栽條件下人工模擬水澇脅迫,調(diào)查其形態(tài)性狀和解剖結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示：(1)澇脅迫對(duì)大豆地下部的負(fù)面影響比對(duì)地上部大,表現(xiàn)在地下部主根長(zhǎng)變短,側(cè)根稀疏,地上部新生葉片小,植株下部葉片黃化,株高增量和莖

6、干重反而高于對(duì)照。(2)主根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)、根干重、根冠比各性狀的相對(duì)受害率(relative injury rate,RIR)從大到小順序均為南農(nóng)1138-2、科豐1號(hào)、PI326582B、PI342618B,與材料的耐淹性強(qiáng)弱正好相反。(3)澇處理后,大豆淹水莖基部逐漸增粗并產(chǎn)生不定根,供試栽培大豆不定根和主根的皮層均形成通氣組織且耐淹性強(qiáng)的科豐1號(hào)比耐淹性弱的南農(nóng)1138-2發(fā)達(dá)；但耐淹野生大豆體內(nèi)(不定根、主根及莖葉)均未見(jiàn)通氣組織

7、結(jié)構(gòu),表明耐性種質(zhì)除形成發(fā)達(dá)通氣組織外,還存在其它耐澇機(jī)制。 3.選用“科豐1號(hào)(高度耐淹)×南農(nóng)1138-2(不耐淹)”衍生的184個(gè)重組自交系(NJRIKY)及其親本為材料,以盆栽全淹條件下的存活率為耐淹性指標(biāo),進(jìn)行耐淹性遺傳分析和QTL定位。遺傳分析采用主基因+多基因混合遺傳模型分離分析法；QTL定位研究是在國(guó)家大豆改良中心提供的遺傳圖譜基礎(chǔ)上,利用WinQTLCartographer Version2.5軟件的復(fù)合區(qū)間作

8、圖法(CIM)及多區(qū)間作圖法(MIM)進(jìn)行的。該遺傳圖譜共包含25個(gè)連鎖群、488個(gè)標(biāo)記,覆蓋基因組4226.4cM,每個(gè)連鎖群平均19.5個(gè)標(biāo)記,標(biāo)記平均間距8.6cM。結(jié)果表明：(1)兩次試驗(yàn)的耐淹性均存在超親變異,試驗(yàn)間、家系間以及試驗(yàn)與家系互作間的差異均極顯著。(2)NJRIKY大豆群體的耐淹性為3對(duì)等加性主基因(即F-3)遺傳模型,主基因遺傳率為42.40％。(3)在QTL分析中,CIM和MIM共同檢測(cè)到3個(gè)耐淹QTL,分別位