抗草甘膦野生大豆遗传特性及分子标记研究

对野生大豆材料进行抗草甘膦鉴定，筛选出抗性种质，对抗性品种野生大豆进行生理生化机制的研究，利用育种技术将抗草甘膦野生大豆与中黄13、绥农14杂交，并采用分子标记技术对其后代群体进行分析，精细定位抗除草剂基因。预期：.① 筛选出抗除草剂草甘膦的野生大豆品种，并对其抗性稳定性进行分析；.② 通过对抗性相关酶的研究探讨抗草甘膦野生大豆的生理生化机制；.③ 构建抗除草剂分离群体，明确抗除草剂基因在连锁群上的位置。.项目将对抗草甘膦野生大豆的遗传多样性、抗草甘膦野生大豆与栽培大豆杂交后的后代分离群体的分子标记进行深入研究，这一属于目前作物科学研究的前沿热点问题，将生物测定技术、生物化学技术、分子生物技术紧密联系起来，在交叉点上获取新知识，为野生大豆种质资源抗除草剂优良性状的利用及我国栽培大豆的育种提供有价值的基础材料，为创造新种质资源以及选育大豆新品种提供理论依据。

项目摘要：【研究背景】野生大豆(Glycine soja)是栽培大豆的原始祖先种，并且具有栽培大豆所缺乏的优良性状，因此，挖掘野生大豆抗除草剂优良资源并加以利用，对培育抗除草剂大豆品种具有重大的科学价值；【研究内容】采用田间试验、生理生化分析结合分子生物学的方法，对野生大豆材料进行抗草甘膦鉴定，并对其抗性程度、抗性稳定性进行深入研究。同时对抗草甘膦靶标酶及相关酶系进行研究，利用生物信息学方法对抗感材料中靶标基因EPSPS表达量进行分析，利用常规杂交手段，对抗感野生大豆材料进行杂交，根据后代群体及父母本的田间抗性鉴定情况和表型特征分析其遗传规律，利用SSR分子标记技术，寻找到与抗草甘膦紧密连锁的标记，明确除草剂抗性基因在连锁群的位置，完成对抗草甘膦野生大豆的抗性基因初步定位；【研究结果】从92份野生大豆材料筛选出ZYD254 、ZYD0685、ZYD-2405对草甘膦高抗材料，抗性稳定研究表明，在不同剂量下、不同温度及不同年份之间，野生大豆ZYD254材料表现稳定, 野生大豆中存在抗草甘膦基因。生化机制研究表明，在田间正常剂量1.23 kg a.i•hm-2处理下，野生大豆抗性材料和敏感材料的莽草酸含量、谷胱甘肽转移酶活性（GSTs）、叶绿素含量及超氧化物歧化酶（SOD）之间具有明显的差异，其中抗性品系ZYD254莽草酸含量和叶绿素含量及SOD相对活性与敏感品系相比没发生变化，而谷胱甘肽转移酶活性显著提高，通过对以上指标分析，从而在生理生化水平上明确抗草甘膦野生大豆抗性的生理生化机制。通过对野生大豆两个EPSPS拷贝的表达量分析中可以看出，抗性材料靶标EPSPS1相对表达量比敏感材料大约提高了2-4倍。抗性植株产生的分子基础可能是由于EPSPS1过量表达导致植株对草甘膦产生抗性。在此基础上在对杂交后代遗传规律分析中，抗草甘膦基因是由隐性基因所控制，利用SSR标记技术，在对F2代群体分析中，检测出两个与抗草甘膦相关的QTL位点，位与CHr.1和CHr.3上，贡献率分别为6.9%、28.5%；【科学意义】挖掘抗除草剂野生大豆种质资源，研究其抗性产生的机制，为今后克隆抗除草剂基因提供理论基础，对草甘膦抗性基因进行深入的分子生物学研究，对于明确抗除草剂抗性分子机理和分子标记辅助选择（MAS）抗性育种具有重要科学意义。