大豆重要性狀分子模塊耦合效應(yīng)

不同復(fù)雜性狀間的耦合是分子設(shè)計育種的關(guān)鍵科學(xué)問題。產(chǎn)量、品質(zhì)等性狀大都是多基因控制的復(fù)雜性狀，由于受到一因多效和遺傳連鎖累贅的影響，一些性狀在不同材料和育種后代中協(xié)同變化，呈現(xiàn)出耦合性相關(guān)。解析復(fù)雜性狀間耦合的遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，明確關(guān)鍵調(diào)控單元，對分子設(shè)計育種具有重要意義。遺傳發(fā)育所田志喜團隊聯(lián)合該所王國棟、朱保葛以及華盛頓州立大學(xué)張志武等多家團隊對?809?份大豆栽培材料的?84?個產(chǎn)量和品質(zhì)性狀進行了連續(xù)多年多點的觀測，發(fā)現(xiàn)不同性狀間呈現(xiàn)不同程度的相關(guān)性。進而，利用全基因組關(guān)聯(lián)分析對?84?個性狀的調(diào)控位點進行了系統(tǒng)的全基因組掃描，鑒定出?245?個顯著性關(guān)聯(lián)位點。關(guān)聯(lián)位點間的連鎖不平衡分析顯示其中?115?個關(guān)聯(lián)位點可相互連鎖，形成復(fù)雜的多性狀多位點調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，這些位點將所觀測的?51?個性狀連結(jié)起來，很好地解釋了不同性狀間的耦合關(guān)系。在該調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，23?個關(guān)聯(lián)位點發(fā)揮重要節(jié)點作用，對不同性狀的形成起到了關(guān)鍵調(diào)控作用。該研究為大豆的分子設(shè)計育種提供了重要的理論基礎(chǔ)，對于提高大豆的品質(zhì)和產(chǎn)量具有非常重要的意義。相關(guān)研究于?2017?年發(fā)表在Genome Biology。

大豆初級分子模塊新品種培育

四粒莢分子模塊?ln?可提高大豆單莢粒數(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于東北地區(qū)大豆高產(chǎn)品種培育，而在黃淮海地區(qū)夏大豆主產(chǎn)區(qū)應(yīng)用較少。遺傳發(fā)育所朱保葛和田志喜團隊通過將四粒莢優(yōu)異等位變異?ln-C（分子模塊）導(dǎo)入不含該模塊的大面積主推底盤品種“中黃?13”和“科豆?1?號”中，培育出?5?個四粒莢比例和產(chǎn)量都明顯增加的夏大豆新品系和新品種，如“科豆?15”“科豆?16”“科豆?17”“科豆?18 ”“科豆?30”。通過在安徽宿州、淮北和河南西華等地多年不同種植規(guī)模的鑒定結(jié)果表明，這?5?個新品系（種）的實收每公頃產(chǎn)量分別達到?3?105.0?公斤、2?965.2?公斤、3?141.0?公斤、3?000.5?公斤和?3?034.5?公斤，較當?shù)刂髟云贩N（即各自底盤品種）分別增產(chǎn)?9.3%、7.83%、10.6%、8.24%?和?8.62%（四粒莢比例增幅范圍?15.2%—21.47%），這些材料正在參加國家或省級區(qū)域試驗，其中“科豆?17”新品種?2017?年完成了河南省區(qū)試和生試全部程序，于?2018?年?3?月?13?日經(jīng)河南省農(nóng)作物品種審定委員會審定通過，該品種兩年區(qū)試平均公頃產(chǎn)量?3?215.55?公斤，比對照品種“豫豆?22”平均增產(chǎn)?5.07%；一年生產(chǎn)試驗公頃產(chǎn)量?3?034.8?公斤，比對照“豫豆?22”增產(chǎn)?6.11%。該品種已轉(zhuǎn)讓給安徽永民種業(yè)公司開發(fā)經(jīng)營，并申請安徽省引種備案，目前在黃淮海主產(chǎn)區(qū)兩個夏大豆種植面積最大的省份——安徽省和河南省已示范推廣?1?萬畝以上，正在迅速擴大應(yīng)用。

黑龍江作為我國大豆主產(chǎn)省份，在生產(chǎn)上存在早熟、中早熟品種單產(chǎn)低且穩(wěn)定性較差等問題。在“分子模塊設(shè)計育種創(chuàng)新體系”先導(dǎo)專項支持下，東北地理所劉寶輝和孔凡江團隊結(jié)合分子模塊育種理念，通過將早熟模塊?e1-as?導(dǎo)入底盤品種中，選育了中早熟、高油、高光效、高產(chǎn)品種“東生?77”，早熟、高油、高產(chǎn)品種“東生78”和高油高產(chǎn)品種“東生?79”。“東生?77”于?2015?年?5?月通過黑龍江省農(nóng)作物品種審定委員會審定，平均每公頃產(chǎn)量為?3?226.3?公斤，較對照品種綏農(nóng)?26?增產(chǎn)?7.3%，累計示范推廣面積?78?萬畝，增加經(jīng)濟效益?2?511?萬元，適宜于黑龍江省所在的第二積溫帶種植。“東生?78”于?2017?年?1?月通過黑龍江省農(nóng)作物品種審定委員會審定，比對照品種“合豐?50”平均增產(chǎn)?10.2%，累計示范推廣面積?2.5?萬畝，增加經(jīng)濟效益?93.7?萬元。“東生?79”于?2018?年?1?月通過黑龍江省農(nóng)作物品種審定委員會大豆專業(yè)委員會審定，兩年區(qū)域試驗和生產(chǎn)示范試驗平均脂肪含量?24.16%，是黑龍江省1966?年以來育成的?485?個品種中含油量第一個突破?24%的品種。