973项目结题总结报告

973项目结题总结报告内容摘要：

国内核心刊物，Q—— 其它； ② 责任作者指第一作者或通讯作者 ③ 单位指论文标出的单位，应同时标出排序，如 A 大学排名第 2，应填写 A 大学（ 2）。 如有多个单位，只列出排序靠前的一个单位附件 213表五 973 计划项目发明专利目录项目编号： G1998010200 课题编号 发明名称项目名称：农作物资源核心种质构建、重要新基因发 掘与有效利用研究 发明人 专利号 （排名） ① 申请日 专利 专利权人 专利批 准时间注： ① 只填写与本项目有关的发明人，并在括号中注明排名第几，如张明（ 3）。 14表六项目编号： 课题编号 报告人 项目名称： 报告题目 973 计划项目特邀报告目录会议名称类别 ① 会议时间会议地点注： ①注明国际或国内会议 15 篇二： 973 课题结题报告 973 课题结题报告课题名称：大豆重要新基因的发掘与有效利用研究课题编号：TG1998010206 负责人：喻德跃承担单位：南京农业大学、中国农科院品资所、吉林省农科院协作单位： 中国科学院遗传发育所 2020 年 10 月 15 日 1一、计划任务完成情况（一）计划任务 本课题的任务： 发掘大豆抗花叶病毒、抗食叶性害虫、产量有关性状、育性恢复系等新基因，明 确遗传规律，并进行标记和定位。 具体指标如下： １、抗大豆花叶病（ＳＭＶ）基因方面： （ 1）标记到 2－ 3 个抗性基因 , 纳入遗传图谱。 （ 2）育成抗性品系１－２个 ,作为育种新种质。 ２、抗食叶性害虫基因方面： （ 1）标记到１－２个抗性主基因 ,纳入遗传图谱。 （ 2）育成抗性品系１－２个 ,作为育种新种质。 产量有关性状基因方面： （ 1）标记到 3－ 4 个产量有关性状的基因位点 ,纳入遗传图谱。 （ 2） 育成具 24 种特异性状的优良共同遗传背景家系 (类似近等基因系 ),用于聚 合重组。 质核互作雄性不育恢复基因方面 筛选与恢复基因紧密连锁的分子标记〈 10cM，对恢复基因进行定位。 发表 SCI 引用论文五篇以上。 （二）完成情况本课题鉴定出一批新的基因资源，包括：抗 SMV（ 133 份） 、感 SMV（ 122 份） 、 抗食叶性害虫（ 9 份） 、感食叶性抗虫（ 10 份） 、产量性状（ 8 份） 、恢复系（ 10 份） ，建立了重组近 交家系群体（ RIL） 8 个。 定位了 9 个新基因，获得分子标记 10 个，培育一批有育种价值的中间材料。 共计发表论文 25 篇，其中 SCI 收录 6 篇，国际特邀报告 5 篇 ,专著 1 部 ,培养研究生 11 人。 总体上超额完成了任务目 标。 （三）主要进展 资源鉴定与群体培育 （ 1）抗大豆花叶病毒（ SMV）方面 鉴于国内大豆 SMV 株系鉴别寄主体系的混乱，在已经使用过的 25 个鉴别寄 主中选拔出 8 个代表性寄主组成一套新的鉴别体系。 在长江中下游地区广泛采集 病样（近 300 个样） ，以寄主鉴定为 主、结合 SMV 的组织印迹检测技术和 RTPCR 检测技术，发现自 20 世纪 80 年代至今，SMV 群体已经产生根本改变，尚未发现 原先鉴定过的株系。 根据新鉴别体系的鉴定结果，确定了 10 个新株系（ SC1 至 SC10） ，其中 SC8 为强毒性株系群。 发现： SMV 株系群组成复杂，同一株系 2群在不同地区的流行存在差异，同时不同株系群在同一地区的分布也有所 不同。 综合 19982020 年的分析结果，认为：在株系组成上，黄淮地区以 SC3 和 SC7 为主。 长江中下游地区以 SC9 为主。 测定了 106 份大豆品种（品系）对 SC7 、 SC SC9 三个株系群的抗性反应， 筛选出 17 份对三个株系均表现高抗的材料； 18 份能兼抗三个株系中的两 个株系的材料。 构建了抗 X 感杂交组合衍生的 RIL 群体： 科丰 1 号 X 南农 11382， 7： 12， F 206 个家系 （见表 1）。 用东北 3 号株系（ SMV3）对 355 份大豆种质资源进行了 SMV 抗性鉴定（包括 “ 七五 ” 初鉴抗 SMV 材料 40 份， “ 八五 ” 初鉴抗 SMV 材料 91 份，各地推广品 种 100 份，农科院品资所新育成的品系 35 份，美国引进材料 42 份，韩国引进材料 36 份，泰国 2 份，日本 1 份）。 共筛选出 116 份高抗资源，117 份中抗材料， 122 份高感资源。 （ 2）抗食叶性害虫基因方面 综合 19932020 年的田间鉴定结果， 获得一批高抗食叶性害虫和高感食叶性 害虫的大豆种质。 （ HR） 高抗 的品种 9 份： 黄皮小青豆、 日本、 Larmar、 PI22768 矮杆黄、 York、阜阳 170、 SP2早 16 号，抗（ R）的品种 15 份，表现中 间（ M） 的品种 17 份，感（ S）的品种 7 份，高感（ HS）的品种 10 份：大浦大粒黄、中 豆 1南农 86南农 86江宁中老鼠豆、监利牛毛黄、花柒黄毛豆、沔阳 白毛豆、吴江青豆、 PI229358。 合成重组近交家系群体 2 个，包括： 先进 2 号（感） X 赶泰 22（抗）已 推进到 F7： 9 世代，含 162 个家系；和 皖 82178（感） X 通山薄皮黄豆甲（抗）。 也推进到 F7： 9 代，含 159 个家系 （见表 1） （ 3）产量性状基因方面 获得了与提高产量潜力有关的资源 8 份，包括百粒重高（ 40ｇ） 、主茎节数 多（ 30） 、短叶柄 (10cM)、曲茎、顶生长花序等。 构建了 RIL 群体 2 个，包括：南农 8723 X NG94156（ F7： 8， 175 个家系） ； 波高（ 963069） X NG94156（ F7： 8， 156 个家系）（见表 1）。 （ 4）恢复基因方面 获得利于大豆杂种优势应用的恢复系： 10 个。 阐明了细胞质不育的遗传模式：以栽培 大豆不育系 YA、保持系 YB 和含有 不育细胞质的原始母本 167 为基础材料，配制了二个单交组合，四个三交组 合，根据后代的育性和分离比例判断遗传模式。 试验结果表明： S(Rfrf)基因 型 F1 花粉为半不育， F2 可育与半不育分离比例为 1： 1；母本为不育细胞质 S 时，携带 rf 的雌配子有生活力，能传给后代，而携带 rf 的雄配子无生活力， 3不能传给后代。 母本为正常可育细胞质 N 时，携带 rf 的雌、雄配子均有生活 力，可传给后代。 分离比例是单基因遗传模式。 因此该不育系属 “ 单基因配 子体不育 ” ，即不育性由不育细胞质基因 S 和一对隐性基因 rfrf 控制，一个 显性基因 Rf 的存在即可恢复育性。 明确了育性的稳定性： 利用人工气候箱，设不同温度和光照长度处理， ： 研究野生型大豆细胞质雄性不育系 OA 和保持系 OB 的育性稳定性。 鉴于试材 原产于高温短日照的夏大豆区，本试验以 14 小时光照和昼夜温度 30℃/20℃ 为对照处理， 14 小时不变光照条件下， 在 温度处理为 35℃/25℃ ， 30℃/20℃ ， 25℃/15℃ ；在昼夜温度固定为 30℃/20℃ 条件下，光照处理为 小 时， 14 小时， 小时。 在上述所有处理中，不育系 OA 花粉败育率均保持在 99%以 上。 只有保持系在 小时光照时，花粉败育率上升到 %，这一结果表 明，不育系 OA 在温度与光照大幅度变化的情况下，不育性极为稳定。 从细胞学方面明确了不育发生的时期：细胞学观察发现该不育系小孢子 减数分裂正常，绒毡层亦无明显异常，不育发生的时期是在单核期以后。 表 1 本课题培育的 RIL 群体 名称 世代 主要性状差异群体大小亲本 NJ(RS)XGF7﹕ 9 抗感食叶性害虫 161♀ 先进 2 号（感） ♂ 赶泰 22（抗） NJ(RS)WTF7﹕ 9抗感食叶性害虫 159♀ 皖 82178（感） ♂ 通山薄皮黄豆甲（抗） NJ(SP)NNF7﹕ 8株形差异 175♀ 南农 8723（直茎） ♂NG94 156 （曲茎） NJ(SP)BNF7﹕ 8株形差异 156♀ 波高 （直茎） ♂NG94 156（曲茎） NJ(RN)P7F8﹕ 10 抗感孢囊线虫258♀Peking （抗） ♂7605 （感） NJ(RN)R7F8﹕ 10 抗感孢囊线虫 256♀RN 9（抗） ♂7605 （感） NJ(TF)SXF2﹕ 7 豆腐产量指标 184♀ 苏 88M23（ 低） ♂新沂小黑豆（高） NJRIKYF7﹕ 12 抗感大豆花叶病 206♀ 科丰 1 号（抗） ♂ 南农 11382（感） 4新基因发掘与分子标记 、 2 、 抗大豆花叶病毒 （ SMV） 基因方面通过对 P（科丰 1 号） P（南农 11382） 1 F 1 和 F 7： 11 184 个家系的田间抗性鉴定和遗传分析，发现科丰 1 号对 SMV 株 系群 SC SC SC9 的抗性分别由一对显性基因控制， 并将 Rsc Rsc Rsc9 基因定位于 N8D1b+W 连锁群上，与已经 定位的三个抗性基因（ Rsa、 Rn Rn3）位于同一连锁群，成簇排列。 此外，筛选到与抗性基因连锁的 SCAR 标记和 RAPD 标记，距 Rsa 和 Rsc 的距离分别为 和。 由于 SC SC SC9 是新鉴定的 SMV 株系群，而鉴定的抗性基因位点与 已经发现的 SMV 抗性位点位置不同，因而初步认为： Rsc Rsc Rsc9 是新的抗 SMV 基因。 此外，选育出 NJR25 NJR32 NJR441 等综合性状优良、抗性好的中 间材料。 利用高 抗 SMV3 号株系的大豆品系 955383 与感病品种（品系） HB1，铁丰 21，Amsoy， Williams，和抗病品种 PI486355 配制杂交组合，对各组合的 F F2 代接种 SMV3 号株系进行抗性鉴定，结果表明， 955383 与各感病品种的杂交组 合 F1 代表现为感病，抗病为隐性， F2 群体分离比例为 1R： 3（ S+N） ，表明 955383 对 SMV3 号株系的抗性是受一对隐性基因控制。 PI486355X955383 的 F2 代有感病 植株分离， 955383 的抗病基因 与 PI486355 不在同一位点。 利用 BSA 法对 955383HB1 的 99 株 F2 个体进行鉴定，筛选出与 SMV 抗病基 因紧密连锁的共显性 RAPD 标记 OPN11980/1070。 RAPD 引物 OPN11 在 955383 和抗池 扩增出 OPN11980 片段， HB1 和感池扩增出 OPN111070 片段， F1 同时扩增出 OPN11980 在 在 和 OPN111070。 用该引物分析 955383HB1 的 F2 个体，共显性的 RAPD 标记 OPN11980/1070 与抗病基因的遗传距离为。 从 955383 和 HB1 中分别回收 OPN11980 和 OPN111070 特异片段，序列分析结果 表明 OPN11980 和 OPN111070 的实际长度分别为 986bp 和 1084bp，同源性为 %， 主要差别是在两个不同区段插入（缺失） 54bp 和 35bp 的碱基。 用克隆的 RAPD 片段 OPN11980 作探针（ SOPN11）对亲本基因组 DNA 进行 Southern 杂交，结果表 明 OPN11980 和 OPN111070 在大豆基因组中是以低拷贝形式存在。 根据克隆片段 OPN11980 和 OPN111070 的序列设计合成了一对 SCAR 引物 SCN11， SCN11 在 95538 HB1 和 955383HB1 的 F2 群体扩增结果与 RAPD 引物 OPN11 完全吻合。 用 RAPD 引物 OPN11 和 RFLP 探针 SOPN11 分析科丰 1 南农 11382 重组近交 群体（南京农业大学 /中国科学院遗传发育所联合构建） ，将 OPN11 和 SOPN11 定 位于 F 连锁群的抗病 基因簇上。 由于 955383PI486355 的 F2 代接种后有感病植 株分离且抗病基因位于 F 连锁群上与 Rsv1 不等位，表明可能定位的是新的抗病 基因。 此外，用 OPN11 分析了 68 份抗性资源，其中有 25 份扩增出 OPN11980，表明 这些品种可能携带与 955383 相同的抗性基因，而其它扩增出 OPN11980/1070 和 5OPN111070 的抗性品种可能携带不同。