JIA | 中国农科院作科所邱丽娟研究员课题组大豆短叶柄种质资源表型鉴定及新品系培育的研究

大豆是重要的植物蛋白、食用油脂的主要来源。但近年大豆的产量远远无法满足日益增长的需求；与世界大豆主产国相比，我国大豆单产尚存在较大差距。大豆株型是植株整体特征的集中表现，创造理想大豆株型结构有利于提高大豆的产量潜力，并通过改善大豆种植密度，以达到大豆高产育种中的重要目标。大豆的叶柄长度是限制大豆株型改良及种植密度提高的重要因素，目前大豆叶柄相关种质资源的获取及有效评价是衡量种质利用价值的重要环节，是新品种培育及品种改良的基础。

近期，中国农业科学院作物科学研究所大豆基因资源挖掘与利用团队邱丽娟研究员课题组完成的题为“Characterization of the petiole length in soybean compact architecture mutant M657 and the breeding of new lines”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2022年9期正式出版。
该研究界定并优化了大豆叶柄测定节位及方法，并以EMS诱变冀黄13获得的矮杆、短叶柄新种质M657为材料，在北方、黄淮、南方共7个地点进行鉴定证明了M657稳定的矮化、短叶柄、多分枝的表型，有效分枝数增加；M657在北方春、黄淮海夏及南方夏的矮化、叶柄短表型稳定；短叶柄品系的选育证明了利用M657进行大豆叶柄长度性状遗传改良的可行性；矮杆短叶柄新种质M657因矮化、叶柄短的优良株型性状为耐密、高产大豆新品种的培育提供优良的亲本基础。

该研究通过鉴定35个大豆主栽品种主茎各节位叶柄长度建立了大豆品种最长叶柄长度检测方法，整体上第12节可作为最长叶柄长度节位，并利用大豆最长叶柄节位（Y）与主茎节数(X)二者间关系建立了回归方程Y=0.593X，R²=0.5114，可作为叶柄长度节位鉴定标准。与野生型冀黄13相比，M657植株因节间长度的缩短导致株高降低约27%，叶柄长度缩短约52%；底荚高度、主根长度、单株粒重与百粒重均有显著降低，分枝数显著增加，生育期稍长，单株荚数、单株粒数及粗蛋白、粗脂肪含量差异不显著；M657叶长、叶宽及叶面积及种子百粒重、粒长、粒宽均显著小于冀黄13。矮化短叶柄种质M657在胞间CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度、光合速率4项指标方面均显著高于冀黄13，瞬时水分利用效率差异不显著，M657的气孔限制值显著低于冀黄13。2018年，在北方、黄淮、南方3个地区的内蒙古呼伦贝尔、北京顺义、河北石家庄、山东聊城、河南商丘、安徽宿州、江西南昌共7地点进行M657表型稳定性及适应性鉴定，并利用AMMI模型分析M657及冀黄13基因型与环境的互作效应表明在7个地点M657的矮化、叶柄短特性表型稳定，且各表型间的变异系数均小于冀黄13。利用冀豆16、Spry作母本，以短叶柄种质M657作父本进行遗传组合配置，从2014年开始杂交组合并经由系谱法选择，P650、P655是从冀豆16×M657（F8）组合中选育的品系，品系P665、P669经系谱法选于Spry×M657组合，经海南、北京加代， 2018年北京选择矮化、短叶柄品系。

东北农业大学农学院已毕业客座博士研究生高华伟及已毕业客座博士研究生孙如建为本文的共同第一作者，中国农业科学院作物科学研究所大豆基因资源挖掘与利用团队邱丽娟研究员、东北农业大学农学院张淑珍教授、聊城大学生命科学学院刘立科教授为该文章的通讯作者。该研究得到了中国国家自然科学基金项目(31271753)及中国农业科学院创新工程项目（CAAS-ZDRW202003-1）资助。 

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https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.07.‍004

Cite the article:

GAO Hua-wei, SUN Ru-jian, YANG Meng-yuan, YAN Long, HU Xian-zhong, FU Guang-hui, HONG Hui-long, GUO Bing-fu, ZHANG Xiang, LIU Li-ke, ZHANG Shu-zhen, QIU Li-juan. 2022. Characterization of the petiole length in soybean compact architecture mutant M657 and the breeding of new lines. Journal of Integrative Agriculture, 21(9): 2508-2520.

研究团队简介

大豆优异基因资源发掘与创新利用团队

中国农业科学院作物科学研究所大豆基因资源挖掘与创新利用团队由邱丽娟研究员领衔，主要开展国家库大豆种质的收集、引进、更新扩繁、鉴定以及基于基因组学的大豆种质资源研究，以充实国家种质库和完善种质数据库及发掘我国育种急需的优异性状基因为目标，以我国收集保存的大豆品种资源为材料，综合利用现代分子生物学以及遗传育种学等理论和方法，鉴定并获得优异标记和基因，为大豆育种提供基因信息，方法和新种质。在推动大豆种质资源收集编目、基因资源发掘、种质创新与利用研究中做出了重要贡献。

在国际上率先构建了代表性强、遗传多样性丰富的一系列核心种质，解决大豆资源数量庞大、深入研究和有效利用效率低的难题，系统研究了大豆资源遗传多样性特点，向国内上百个单位提供核心种质和优异资源几万份次，促进了大豆资源的研究与利用。构建了国际上第一个植物泛基因组—野生大豆泛基因组，解析了驯化和遗传改良导致大豆基因组的遗传变异规律，发掘12-15万个位于编码区遗传变异，包括抗逆等相关基因338个和脂肪代谢相关基因16个，为其他作物泛基因的构建提供了重要参考。综合利用组学技术，定位和克隆了大豆耐盐、抗线虫、株高、蛋白质含量等重要性状基因，解析了大豆结荚习性、抗胞囊线虫、开花等关键基因的基因型分布特征，发掘出优异等位基因。开发了重要性状功能分子标记检测技术和中豆芯一号等系列DNA芯片，系统鉴定了我国大豆种质资源，促进了大豆资源发掘从表型向基因型的飞跃。培育了第一个抗大豆胞囊线虫1号生理小种、高抗或免疫3号流行小种和4号最强毒性小种且抗旱的国审品种中黄57并推广应用。创制的耐草甘膦转G2-EPSPS/GAT基因大豆中黄6106已完成生物安全评价生产性试验并用于耐草甘膦大豆新品种培育。构建的中品661 EMS突变体库为功能基因组研究奠定了材料基础。

团队先后主持完成和正在主持国际重点研发计划、863、973、自然科学基金、转基因重大专项、国家科技支撑计划和国际合作项目等40余项。在Nature Biotechnology，PNAS，Molecular Plant等期刊发表论文227篇，SCI收录62篇；共被引3266次，他引2038次。参编专著4部。获国家发明专利13项；新品种保护权22项。制定标准2项。获国家科技进步二等奖1项，省部级奖励14项。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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