野生大豆研究利用进展及建议

检测了浙江金华野生大豆种群内 14个样本 8种同工酶 水平上的生化遗传结构及其变异。随着分子生物技术的 发展, 后 来 很多 研 究 者 开 始 利 用分 子 标 记 技 术 (如 RAPD、SSR)等研究手段, 更加精确地阐明了各地区野生 大豆 的 遗 传 多 样 性、居 群 遗 传 结 构 及 空 间 分 布 等 情况 [ 8~ 15] 。
江西农业学报 2011, 23( 4): 22~ 26 Acta Agr iculturae Jiangxi
野 生大 豆 研究 利用 进展 及建 议
程春明 1, 王瑞珍 1, 赵现伟 1, 赵朝森 1, 吴问胜 1来自百度文库 刘会荣 2
( 1. 江西省农业科学院 作物研究所, 江西 南昌 330200; 2. 江西省南昌县种子管理站, 江西 南昌 330200)
野生大豆单株具有荚多粒多的优势, 可为高产育种 创造中间材料。通过种间杂交或一次选择性回交和广义 回交等方法, 可创造出单株荚数 150个以上、节间短、每 节荚数多、主茎有效节数多、百粒重 20 g左右和直立型 的产量性状 突出 的高产 品系或 中间 材料 [ 40] 。来永才 等 [ 28] 通过近 25年的评价与利用, 并通过种间创新获得 百粒重在 6~ 20 g, 蛋白质含量中间种质材料, 丰富了大 豆遗传基础。
收稿日期: 2011- 02- 11 基金项目: 十一五 国家科技支撑计划项目子课题 ( 2006BAD13B05- 15 )。 作者简介: 程春明 ( 1972 ), 男, 江西鄱阳人, 副研究员, 博士, 从事大豆遗传育种工作。
4期
程春明等: 野生大豆研究利用进展及建议
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豆遗传多样性丰富、综合变异系数高。丁艳来等 [ 19] 采用 52对 SSR 引 物和 10 个植 物学性 状, 以遗传 丰富 度和 Smi pson多样性指数为指标, 对来自中国 3个地理生态区 域涉及 24个省区的 196份野生大豆所构成的代表性样 本遗传变异进行了研究, 认为野生群体的遗传多样性明 显高于栽培群体, 南方群体多样性最高, 黄淮海群体最 低, 东北群体居中。
1 野生大豆研究利用进展
1. 1 野生大豆遗传多样性研究 遗传多样性是指种内 个体之间或一个 群体内不同 个体之间的 遗传变 异 [4] 。 研究生物遗传多样性可以了解种群的适应性、物种起源、 基因资源分布等, 从而为保护重要的遗传资源提供依据。 我国较多学者从不同角度采取不同方法在不同范围内开 展了野生大豆遗传多样性研究, 为保护、利用和研究野生 大豆提供了科学依据。各地区分布的野生大豆从形态 学、细胞学、同工酶水平、DNA 分子水平上均存在诸多差 异, 具有丰富的变异类型。徐豹等 [ 5~ 6] 从野生大豆的籽 粒性状及脂肪酸含量的差异研究了中国野生大豆资源的 遗传多样性。李军等 [ 7] 利用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术
K ey wor ds: W ild soybean; Germ plasm resources; U tilization
野生大豆是大豆的近缘祖先种, 其在世界上分布非 常狭窄, 一年生野生大豆主要分布在东亚的中国、日本、 朝鲜、韩国、俄罗斯远东地区 [1] ; 在我国各地分布较为广 泛, 除青海、新疆及海南 3省 (自治区 )外, 其它省区均有 分布 [2] 。野生大豆品质性状特异、多荚、多分枝、长花序、 高蛋白、抗病虫、耐逆境, 为大豆育种提供了有价值的亲 本材料 [ 3]。国内外学者以野生大豆为材料, 在野生大豆 遗传多样性、种质资源评价与鉴定、种质创新与育种、相 关性状遗传特性及有利基因挖掘与克隆等多个领域开展 了多方面的研究, 促进了大豆科学的发展。本文概述了 一年生野生大豆的研究进展, 并提出了几点利用建议。
Abstra ct: The paper summ ar ized the research and app lication advances of annua lwild soybean (Glycine soja ), including the ge netic d iversity, evaluation and identification of high- quality resources, innovation and breeding of germplasm, gene tic charac teristics of soybean tra its, clon ing and utilization of favorab le genes. The artic le also put forward some suggestions on the app lica tion of w ild soybean in the future.
大豆花叶病毒病、蚜虫、孢囊线虫、根腐病、灰斑病、 锈病等是危害大豆生产的主要病害, 严重影响大豆的生 产。防治经济有效的方法是抗病育种, 而抗性资源筛选 又是抗病育种的基础。杨雪峰等 [ 33] 对 132 份野生大豆 及种间杂交创新后代进行抗灰斑病鉴定。鉴定出 2级以 上抗病种质 70 份, 其中, 免疫材料 23 份, 高抗材 料 27 份, 抗病材料 20份。来永才等 [ 28] 通过近 25年的评价与 利用, 筛选出抗孢囊线虫 3号种质 8份, 抗花叶病毒种质 5份。史凤玉等 [ 34] 对来源于河北东部沿海地区的 129份 野生大豆进行抗大豆花叶病毒病鉴定, 筛选出 3份抗大 豆花叶病毒病野生大豆。单志慧等 [ 35] 针对大豆锈病近 年来已发展成为影响大豆生产的世界性病害, 采用离体 叶片定量接种方法对 513 份野生大豆进行抗锈鉴定, 得 到抗病资源 1份。
R esearch A dvances and Suggestion s on App lication ofW ild Soybean
CH ENG Chun- m ing1, WANG Ru i- zhen1, ZHAO X ian- we i1, ZHAO Chao- sen1, WU W en- sheng1, LIU Hu i- rong2 ( 1. Institute of C rop Sciences, JiangxiAcadem y of Agricu ltura l Sciences, Nanchang 330200, Ch ina; 2. Seed Adm inistration Station of Nanchang County in Jiangxi Province, Nanchang 330200, Ch ina)
摘 要: 综述了一年生野生大豆遗传多样性、优质资源评价与 鉴定、种质创新 与育种、性状遗 传特性、有利基 因的克隆与 利用等方面的研究进展, 并对今后野生大豆利用提出了建议。
关键词: 野生大豆; 种质资源; 利用 中图分类号: S565. 1 文献标识码: A 文章编号: 1001- 8581( 2011) 04- 0022- 05
相对于中国来说, 日本、韩国、俄罗斯等国的野生大 豆分布范围小、数量少, 所以对野生大豆遗传多样性的研 究相对较少。 Young C. I. 等 [20] 利用 SSR 标记分析从韩 国 5条主要河流收集的野生大豆群体, 他们的分析结果 表明这些野生大豆群体的遗传多样性和遗传分化系数都 明显高于栽培大豆。 A. M. Scitova等 [ 21] 通过利用 RAPD 标记研究俄罗斯远东地区的野生大豆群体, 发现野生大 豆多态性明显高于栽培大豆。Wang K. J. 等 [ 22]研究了中 国与日本野生大豆的遗传多样性, 认为中国野生大豆的 遗传变异高于日本, 但这种差异主要来自内部地理生态 区域的差异, 从而认为中国与日本的野生大豆起源不一 样。Ku roda Y. 等 [ 23~ 24]研究认为日本野生大豆遗传多样 性较为丰富, 高于栽培大豆, 俄罗斯及韩国野生大豆的遗 传多样性没有日本丰富, 但有更多的特殊变异位点。 1. 2 野生大豆优异资源评价与鉴定 野生大豆具有优 异的品质。从 20世纪 90年代开始国内学者就开始对中 国不同纬度、不同地区的野生大豆品质进行了较全面的 分析, 从中国野生大豆中筛选出蛋白质含量超过 50% 、 亚麻酸含量达到 23% 、11S /7S比值等一大批罕见的基因 型 [ 5~ 6, 25] 。同时在一些地方野生大豆资源中也筛选出一 批蛋白质含量超过 48% 的资源, 并应用到种质资源创新 当中 [ 26~ 29] 。近 年来, 一些 学 者利 用 高效 液 相色 谱 法 (H PLC)等先进的分析技术鉴定出了一批高异黄酮含量 的野生大豆 [ 28, 30]。还有研究表明, 野生大豆中存在 3种 胰蛋白抑 制剂 (K un itz T ryp sin Inh ib itors) KT I1、KT I2 及 KT I3, 而在大豆中只存在前 2种 [ 31~ 32] 。
野生大豆的高蛋白含量是一个可遗传的性状, 可利 用野生大豆创造出具有利用价值的高蛋白中间材料。王 金陵等 [39]利用野生大豆配制的杂交组合中获得了一批 蛋白质含量超过 50% 的株系。杨光宇等 [ 40] 选育出一批 具有一定产量、直立型或半直立型和蛋白质含量 50% 以 上的高蛋白株系。姚振纯等 [ 41] 利用野生大豆选育出的 大豆新品系龙品 8807, 其蛋白质含量 48% , 蛋白质加脂 肪总含量达到 66% 以上。齐宁等 [ 42] 利用野生大豆与栽 培大豆种间杂交中间材料与高产栽培大豆回交转育, 创 新选育出蛋白质含量 45% 以上, 蛋脂总含量 63% 以上, 分别抗大豆疫霉根腐病、大豆灰斑病, 农艺性状优良的大 豆创新种质资源 3份。
大豆雄性不育系研究中的应用方面比较典型, 孙寰 等从 1983年开始, 利用野生大豆开展选育大豆细胞质不 育系研究, 1994年在世界上首次获得具有野生表现型的 质核互作不育系及同型保持系。在此基础上进一步深入 研究, 现已获得具有栽培大豆表现型的不育系及同型保 持系, 育成世界上第 1个大豆杂交种 [ 43] 。南京农业大学 利用 70个大豆品种和 10个野生大豆进行杂交、回交, 育 成了新的胞质不育系 N JCMS3A[ 44] 。
大豆起源于中国, 但起源中心一直是争论的焦点和 热点问题。诸多学者试图在研究中国野生大豆遗传多样 性基础上探明大豆的起源中心。由于所利用的材料不 一, 即不同群体的进化动力不一致 [ 16] , 得出的结论不一。 徐豹等 [5~ 6] 从野生大豆的籽粒性状及脂肪酸含量的差异 研究了中国野生大豆资源的遗传多样性, 并根据籽粒性 状变异提出了大豆的一个起源中心在北方黄淮流域, 另 一个起源中心在东北东南部。许东河等 [17] 选用来自我 国各地的一年生野生大豆 200余份, 利用形态性状、等位 酶标记和细胞器 DNA RFLP 标记的遗传丰富度和遗传 离散度, 分析了中国野生大豆群体的遗传多样性, 认为中 国野生大豆各地理生态群体间的遗传多样性水平不同, 南方群体最高, 黄淮海群体次之, 东北群体最低, 南方为 一年生野生大豆的遗传多样性中心, 也可能是起源中心。 董英山等 [ 18] 采用群体遗传学方法, 研究分析了 6172份 中国野生大豆资源的数量、遗传多样性指数 ( Shannon指 数 )、12个性状的综合变异系数及其地理分布, 认为东北 中南部、黄河中下游和秦岭山区、东南沿海地区的野生大
野生大豆具有较强的抗逆性。史宏等 [36] 对 410份 野生大豆进行抗旱性初步评价基础上, 2000 ~ 2002 年对 13份野生大豆做进一步抗旱性评价, 并与半野生大豆、 栽培大豆的抗旱性进行比较, 认为野生大豆抗旱性强于 半野生和栽培大豆。王敏等 [ 37] 对野生大豆耐盐性材料 初步筛选和评价, 通过室内 N aC l溶液和室外盐碱地进行 了鉴定, 筛选出 3份耐盐材料。 1. 3 野生大豆在种质创新及育种上的应用 作物种质 资源是培育作物新品种, 开展生物技术研究和发展农业 生产的物质基础。目前栽培大豆品种在世界范围内都存 在遗传基础狭窄的隐患, 大多数育成品种都来自少数几 个祖先亲本, 一旦病虫害流行将给大豆生产造成无法估 量的损失, 如果能加强野生大豆资源的研究利用, 将会极 大拓宽栽培大豆的遗传基础 [38]。由于国外资源较少, 这 项工作基本集中在中国。