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家的重大自然災害。大豆原產于我國,從南到北,包括江漢平原以及長江中下游平原有著廣泛栽培。這兩個地區(qū)處在亞熱帶季風氣候控制下,在5～9月常有暴雨甚至大暴雨發(fā)生,這一時期正是大豆的生長時期,常使大豆發(fā)生澇害,嚴重影響大豆的生產。因此,選育能夠在濕澇土壤上生長的耐性大豆品種具有重要的實踐意義。 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,對豐富的大豆種質資源進行耐淹性鑒定,研究我國各生態(tài)區(qū)大豆種

2、質資源耐淹性的變異特點,發(fā)掘優(yōu)異資源；同時研究不同耐淹性大豆的形態(tài)解剖變化,耐淹性的遺傳機制,定位耐淹性QTL,篩選與之緊密連鎖的分子標記以期為耐澇育種的標記輔助選擇提供參考。 1.耐澇性指標篩選結果,澇、漬處理下以根,莖生長為指標的環(huán)境波動大、時間長,而全淹條件下死苗率鑒定方法相對最穩(wěn)定、最簡單。2005和2006年,在南京農業(yè)大學江浦試驗站的簡易溫室內,以相對死苗率為鑒定指標,對來源地不同的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批進行苗期耐淹性盆栽鑒定試驗,通過共同對照進行比較分析。結果表明：(1)野生和栽培大豆耐淹性均存在相當大的遺傳變異,野生和栽培大豆相對死苗率變幅分別為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)域內的變異比生態(tài)區(qū)域間的變異大,各個生態(tài)區(qū)域內均存在豐富的變異,變異系數(shù)均在30.0％以上。(2)耐淹性與地理緯度、籽粒大小、生育期長短及脂肪含量等有低程度相關。(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,相對死苗率均為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形態(tài)解剖、生理生化、遺傳等耐淹基礎性研究。 2.以不耐淹的南農1138-2和高耐淹的科豐1號、PI342618B、PI326582B為試驗材料(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,調查其形態(tài)性狀和解剖結構。結果顯示：(1)澇脅迫對大豆地下部的負面影響比對地上部大,表現(xiàn)在地下部主根長變短,側根稀疏,地上部新生葉片小,植株下部葉片黃化,株高增量和莖

6、干重反而高于對照。(2)主根長、側根數(shù)、根干重、根冠比各性狀的相對受害率(relative injury rate,RIR)從大到小順序均為南農1138-2、科豐1號、PI326582B、PI342618B,與材料的耐淹性強弱正好相反。(3)澇處理后,大豆淹水莖基部逐漸增粗并產生不定根,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的科豐1號比耐淹性弱的南農1138-2發(fā)達；但耐淹野生大豆體內(不定根、主根及莖葉)均未見通氣組織

7、結構,表明耐性種質除形成發(fā)達通氣組織外,還存在其它耐澇機制。 3.選用“科豐1號(高度耐淹)×南農1138-2(不耐淹)”衍生的184個重組自交系(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,進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定位研究是在國家大豆改良中心提供的遺傳圖譜基礎上,利用WinQTLCartographer Version2.5軟件的復合區(qū)間作

8、圖法(CIM)及多區(qū)間作圖法(MIM)進行的。該遺傳圖譜共包含25個連鎖群、488個標記,覆蓋基因組4226.4cM,每個連鎖群平均19.5個標記,標記平均間距8.6cM。結果表明：(1)兩次試驗的耐淹性均存在超親變異,試驗間、家系間以及試驗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共同檢測到3個耐淹QTL,分別位