亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        淮豆13 EMS誘變突變體庫創(chuàng)制及大粒突變體鑒定

        2025-03-30 00:00:00余希王亞琪李曙光傅蒙蒙趙志鑫劉暢徐海風
        江蘇農業(yè)科學 2025年2期
        關鍵詞:大粒突變體大豆

        摘要:淮豆13是一個高產廣適多抗夏大豆品種,但百粒重偏低,為改良其百粒重性狀,利用EMS(甲基磺酸乙酯)處理4 kg淮豆13種子,并進行連續(xù)4個世代的表型考察及篩選,同時對其中1個質量性狀變異突變體進行了遺傳解析。結果表明,經過M2和M3 2個世代篩選,獲得了332個穩(wěn)定遺傳的突變體株系,涵蓋莖稈、花、種子等多種類型的突變;篩選得到多個粒重增加或減少的材料,其中包括3個百粒重達28 g左右的突變體,M4世代表型驗證表明這3個粒重增大突變體單株產量無顯著降低;此外,還鑒定得到了1個灰毛突變體,其農藝性狀與野生型無差異,測序比對分析結果顯示T基因第5 942位堿基替換導致了終止密碼子的出現(xiàn),從而產生了灰毛表型。本研究成功地構造了變異豐富的淮豆13 EMS誘變突變體庫,且成功篩選得到了3個單株產量不顯著降低但百粒重顯著增加的突變體株系,以及發(fā)現(xiàn)了1個點突變導致的灰毛突變體;為后續(xù)淮豆13品種改良提供了有價值的育種種質資源,也為后續(xù)淮豆13農藝性狀遺傳機理解析提供了豐富的遺傳研究材料。

        關鍵詞:淮豆13;EMS誘變;大豆;大粒;突變體

        中圖分類號:S565.103文獻標志碼:A

        文章編號:1002-1302(2025)02-0128-08

        甲基磺酸乙酯(EMS)誘變是一種有效的化學誘變方法,其作用原理是甲基磺酸乙酯使得DNA堿基烷基化而產生DNA序列改變,誘發(fā)點突變[1-3]。由于突變率較高,能打破基因連鎖,提高重組率,且突變體后代容易篩選,誘導突變的方式多為點突變,便于遺傳定位研究等諸多優(yōu)點,EMS誘變已成為多種作物人工誘變育種的成熟技術之一,已成功誘導并獲得多個農作物新種質[4-6]。

        大豆種子大小是大豆重要的產量性狀之一,同時還在很大程度上影響大豆的商品性,由于市場偏好性,目前大籽粒大豆更受青睞。研究表明,多個生物學途徑參與了大豆種子大小調控的過程[7],如泛素蛋白酶體途徑[8-10]、G蛋白[11]、轉錄因子[12]、植物激素[13]等,使得大豆種子大小相關研究變得復雜。由于大豆種子大小和大豆產量直接相關,解析大豆種子大小調控機制對于大豆育種意義重大。本研究使用EMS誘變創(chuàng)建大豆突變體庫,篩選大粒種子突變體,以期為后續(xù)大豆種子大小相關研究準備試驗材料。

        淮豆13是江蘇徐淮地區(qū)淮陰農業(yè)科學研究所育成的1個夏大豆新品種,該品種具有諸多優(yōu)點,尤其在高產、廣適和多抗方面表現(xiàn)優(yōu)秀[14-15]。然而,該品種籽粒較小,百粒重為19 g左右,在大豆市場不具有價格優(yōu)勢。本研究利用EMS誘變淮豆13種子,創(chuàng)建突變體庫,旨在篩選多個淮豆13大粒突變體作為種質資源,用以改良淮豆13的籽粒大小。

        1材料與方法

        1.1供試材料

        選擇江蘇徐淮地區(qū)淮陰農業(yè)科學研究所育成的夏大豆品種淮豆13為誘變材料;誘變濃度篩選預試驗以淮豆13、淮豆16和淮豆18為試驗材料。

        1.2誘變處理條件

        1.2.1誘變濃度篩選

        預試驗:設定0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%共6個EMS誘變濃度處理淮豆13、淮豆16、淮豆18共3個夏大豆品種8 h,最終選擇誘變適宜濃度為0.4%,此時3個品種的發(fā)芽率都在40%左右。

        1.2.2誘變處理

        以預試驗篩選到的合適EMS誘變濃度,即0.4%EMS溶液處理已浸泡2 h的淮豆13大豆籽粒共4 kg(約20 000粒),8 h后使用硫代硫酸鈉溶液中止處理,然后使用流水沖洗4 h,晾干后立即播種。

        1.3種植條件

        2020年6月下旬,將處理好的淮豆13大豆種子播種于淮安現(xiàn)代農業(yè)高新科技園,秋天單株收獲,不作選擇;2021年將2020年收獲的單株種子種植成株行,每個單株種植1行,并種野生型材料作為對照,全生育期考察性狀并拍照記錄,秋天淘汰無任何明顯突變的株行,有明顯表型變異的株行全部單株收獲;2022年,將2021年收獲的單株每袋取20粒種植成株行,繼續(xù)驗證表型,并單株收獲,純化材料;2023年繼續(xù)將上一代收獲的材料種植成株行,驗證表型,純化材料。

        1.4表型性狀調查及篩選

        M2世代以野生型淮豆13為對照,每隔5 d調查記錄葉形、葉色、株高、花色、種子顏色、莢顏色、熟期等性狀;M3世代根據M2世代的篩選結果,進一步確定表型;M4世代主要詳細考察重要突變體的主要農藝性狀,探索各突變體的育種利用潛力。

        1.5種子大小比較

        本研究采用2種方法直觀地比較種子大小,其一是將30粒種子排成1排,比較每排的長度;其二是選擇一個直徑為5 cm的圓盤,用大豆種子裝滿圓盤,比較填滿圓盤時的大豆種子數量。

        1.6灰毛突變體遺傳分析

        從大豆基因組數據庫(https://www.soybase.org/sgn/)中獲取大豆茸毛色控制基因T/t和Td/td的基因序列信息,并設計引物擴增灰毛突變體和野生型材料的啟動子和編碼區(qū)序列,送生物公司測序,測序結果使用SnapGene軟件比對分析。

        2結果與分析

        2.1突變體庫表型性狀分析

        連續(xù)2個世代鑒定淮豆13 EMS誘變突變體庫表型,結果表明,M2世代共收獲452份材料,M3世代繼續(xù)鑒定,共有332份材料在M2和M3 2個世代中有明顯表型變異,由于許多突變體都是多器官同時存在變異,因此最終統(tǒng)計的突變類型總數達到了644份,所有突變體突變類型見表1,部分突變體照片見圖1。

        2.1.1葉突變

        在穩(wěn)定遺傳的突變體中,葉突變最多,包括苗期黃化(部分苗期死亡,部分后期返綠,部分不返綠)、全生育期整株淺黃、畸形葉以及多小葉等共計132份,占39.76%。

        2.1.2莖突變

        莖突變主要考察株高突變(莖稈粗細受種植密度影響較大,暫不考察),共發(fā)現(xiàn)高稈突變14份、矮稈突變26份。

        2.1.3花突變

        本突變體庫中并未發(fā)現(xiàn)紫花突變體,發(fā)現(xiàn)較多花期突變體,其中早花突變體34份、晚花突變體93份,其中發(fā)現(xiàn)1份超早花突變體,整株全生育期均表現(xiàn)為淺黃色,花期提前2周左右,生育期提前了10 d。

        2.1.4莢突變

        莢形突變中主要考察莢長、莢寬、莢厚,共計80份突變體在莢寬方面有顯著變異,56份突變體在莢長方面存在顯著變異,無厚薄莢突變體。

        2.1.5種子突變

        本研究重點考察了種子突變,共發(fā)現(xiàn)50份小粒突變和29份大粒突變,77份突變體存在裂皮變異。

        2.1.6其他突變

        發(fā)現(xiàn)1個灰毛突變株系,46個突變株系會分離出完全不育的單株,6個突變株系極易發(fā)生倒伏。

        2.2淮豆13粒重突變體表型鑒定

        淮豆13是一個綜合農藝性狀優(yōu)良的夏大豆品種,擁有高產多抗廣適等多個優(yōu)點,然而其百粒重較低,為19 g,為找到較好的大粒突變體用作種質資源來改良該品種,本研究重點關注了突變體庫中的粒重突變體。突變體庫M2世代共收獲452份材料,其百粒重介于10.2~31.2 g之間(圖2)。其中,百粒重介于10~14 g的材料共5份,占比為1.1%;百粒重介于>14~18 g的材料共79份,占比為17.5%;百粒重介于>18~22 g的材料共277份,占比為61.3%;百粒重介于>22~26 g的材料共79份,占比為17.5%;百粒重介于>26~30 g的材料共10份,占比為2.2%;百粒重介于>30~34 g的材料共2份,占比為0.4%。

        M2世代共鑒定出3個百粒重極顯著增加的大粒突變體,其中突變體CM13-6百粒重為31.15 g,和野生型材料(CK)20.87 g相比,百粒重提高49.26%;突變體CM13-10百粒重為30.27 g,對比野生型提高了45.04%;突變體CM13-21百粒重為27.22 g,對比野生型提高了30.43%。M3世代考種結果也進一步驗證了這一結果,這3個突變體百粒重都顯著高于野生型材料。這3個突變株系在M2和M3世代的百粒重見圖3。

        M3世代鑒定了這3個突變株系和另外1個突變株系CM13-28的豆莢尺寸,發(fā)現(xiàn)這4個突變株系在莢長莢寬方面與野生型都有顯著性差異,在莢厚方面差異不顯著。這4個突變株系的豆莢和豆莢尺寸見圖4。

        綜合以上結果,通過EMS誘變創(chuàng)制的淮豆13突變體庫在粒重方面變異較大,經過連續(xù)2個世代的考種鑒定,獲得了3個能穩(wěn)定遺傳的大粒突變株系,且這3個大粒突變株系的莢長和莢寬變化顯著,莢厚變化不顯著。

        2.3M4世代3個大粒突變株系的考種表現(xiàn)

        由于前2個世代可能突變位點并未純合,不利于準確地考種分析,以及后續(xù)遺傳分析,M4世代繼續(xù)單株種植突變體庫材料。

        為了育種實用性,考種的重點是這3個大粒突變株系,全面的考種分析結果(圖5)顯示:在株型性狀方面,即株高、底莢高度、分枝數、節(jié)數,除了株系CM13-10與野生型材料有顯著差異外,另外2個突變體株系和野生型材料差異不顯著。其中CM13-10的株高為55.5 cm,極顯著低于株高為82 cm的野生型材料;底莢高度和分枝數與野生型材料差異不大;節(jié)數為11節(jié),極顯著少于14.5節(jié)的野生型材料。綜上所述,突變體株系CM13-6和CM13-21在株型方面變異不大,突變體株系CM13-10在株型方面變異較大,尤其是在株高和節(jié)數方面顯著降低。

        針對與產量密切相關的4個性狀(即有效莢數、單株粒數、百粒重、單株粒重)的考種分析,發(fā)現(xiàn)這3個突變株系的百粒重都極顯著高于野生型材料,單株粒數和有效莢數都顯著或極顯著低于野生型材料,單株粒重與野生型材料相比無顯著差異。其中,CM13-6的百粒重為28.39 g,與野生型材料21.61 g相比增加了31.37%,CM13-10的百粒重為29.08 g,與野生型材料相比增加了34.57%,CM13-21 的百粒重為26.92 g,與野生型材料相比增加了24.57%,說明這3個突變體百粒重增大的表型是能穩(wěn)定遺傳的。然而這3個突變體在有效莢數和單株粒數方面卻極顯著低于野生型材料,其中突變株系CM13-10的有效莢數和單株粒數降低最多,CM13-21的有效莢數和單株粒數降低最少。

        這3個突變株系單株產量的考種結果顯示,這3個突變株系的單株產量與野生型材料相比有少量降低,然而降低幅度不顯著,說明這3個突變體在育種方面具有一定的利用潛力,后期可以用來改良淮豆13的種子大小。

        2.4灰毛突變體初步遺傳分析

        大豆茸毛色可大致分為3種類型,即棕毛、淺棕毛和灰毛,主要由2對基因(T/t和Td/td)參與調控。其中棕毛基因型為TT TdTd,淺棕毛基因型為TT tdtd和Tt tdtd,灰毛基因型為tt TdTd、ttTdtd或tt tdtd[16-17]。本研究共發(fā)現(xiàn)1個灰毛突變株系,植株照片見圖6。

        測序結果(圖7)顯示,T基因第5 942位外顯子區(qū)域存在1個單核苷酸多態(tài)性(SNP)變異,使得T基因第308位絲氨酸密碼子突變?yōu)榻K止密碼子,翻譯提前結束,產生了無功能的類黃酮-3′-羥基化酶,從而產生了灰毛表型。

        3結論與討論

        3.1成功構建淮豆13 EMS誘變突變體庫

        創(chuàng)制突變體是種質資源創(chuàng)新的有效途徑之一,也是植物功能基因組研究的有力工具之一[18-19]。目前,利用誘變技術已經在擬南芥、小麥、水稻、玉米、油菜、大豆等多種作物中構建了突變體庫,并在功能基因組研究和作物育種中發(fā)揮了重要的作用。王迪等利用N-甲基-N-亞硝基脲(MNU)化學誘變粳稻品種淮稻5號,從中篩選得到了512個表型穩(wěn)定的突變體,并利用MutMap技術定位到了多個突變位點,為解析淮稻5號農藝性狀提供了豐富的研究材料[20]。Slade等利用EMS技術誘變六倍體小麥,從中篩選得到了多個Waxy基因突變體,并利用重組技術獲得了有生產利用價值的糯粒小麥[21]。連曉榮等利用EMS誘變鄭58自交系花粉,獲得多個農藝性狀變異的突變體,為玉米遺傳育種提供了豐富的種質資源[22]。吳志醫(yī)等通過低硫環(huán)境篩選南農86-4和南農94-16 EMS誘變突變體庫,從中篩選得到了2個低硫敏感突變體和2個低硫耐受突變體,為研究大豆低硫調控機制以及培育低硫耐受大豆提供了材料[23]。本研究利用EMS誘變夏大豆品種淮豆13,共獲得了332份穩(wěn)定遺傳的突變體材料,突變范圍涵蓋了各個組織器官,創(chuàng)制了豐富的變異,為后續(xù)研究淮豆13農藝性狀的遺傳機制提供了材料。

        3.2成功篩選得到3個有較大育種和遺傳學研究利用潛力的大粒突變體

        大豆籽粒消費市場更青睞大籽粒大豆,市面上大籽粒大豆單價更高,為提高品種競爭力,有必要改良優(yōu)良品種的小籽粒表型?;炊?3是江蘇省主推的夏大豆品種之一,該品種產量優(yōu)勢明顯,2015年生產試驗平均產量為221.74 kg/667 m2,居首位,較對照徐豆13增產7.45%,多年推廣種植反饋良好;由于其母本為江蘇本地主推品種淮豆4號,父本為美國大豆品種Forrest,使得該品種具有較廣的遺傳基礎,具有良好的適應性,能跨多個緯度推廣種植,且對旱澇等災害都有良好的抗性[14-15]。然而該品種的百粒重為19 g左右,不能完全適應目前的大豆籽粒消費市場需求。本研究經過3個世代的嚴格篩選,從淮豆13突變體庫中篩選得到了3個籽粒顯著增大的突變體,百粒重都在25 g以上,可以很好地滿足市場需求,同時,考種數據表明,這3個突變體除了CM13-10植株表現(xiàn)為矮小,另外2個突變體在株型方面與野生型差異不顯著;同時,這3個突變體雖然單株粒數有較大程度地減少,但其單株粒重卻與野生型相比下降不顯著,這說明這3個突變體材料都有較好的育種利用潛力。下個世代可以進一步關注這3個品種的田間抗性表現(xiàn)以及產量表現(xiàn),以更好地明確這3個突變體的育種利用潛力;此外,通過與傳統(tǒng)育種技術結合,使用突變體材料與野生型材料雜交,通過篩選雜交后代,也有較大可能打破大?;蚺c其他基因的連鎖,使得在提高淮豆13籽粒大小的同時,盡量減小對其他農藝性狀的影響。

        此外,后續(xù)研究將重點關注這3個突變體大粒突變位點的基因定位,以及調控機制研究,后續(xù)工作的重點將集中在淮豆13籽粒大小調控機制的解析上面。

        3.3點突變產生了灰毛表型

        茸毛色是描述大豆特征的一個基本質量性狀,該表型由2對基因調控,其中T基因編碼類黃酮-3′-羥基化酶,該基因隱性時植株表現(xiàn)為灰毛表型,當該基因顯性時,可表現(xiàn)為棕毛或者淺棕毛,此時主要受Td/td基因調控,TdTd和Tdtd表現(xiàn)為棕毛,tdtd表現(xiàn)為淺棕毛[16-17]。本研究發(fā)現(xiàn)1個灰毛突變體,與野生型相比,除了表現(xiàn)為灰毛性狀外無其他差異。測序分析結果顯示T基因第5 942位SNP變異造成第308位絲氨酸密碼子突變?yōu)榻K止密碼子,使得翻譯提前終止,而無法產生具有活性的類黃酮-3′-羥基化酶,從而產生了灰毛表型。本研究進一步驗證了EMS誘變產生點突變從而改變質量性狀的可能性。

        參考文獻:

        [1]王藝程,張世杰,丁寒雪,等. 甲基磺酸乙酯(EMS)在植物誘變育種中的應用[J]. 分子植物育種,2023,21(19):6455-6462.

        [2]范世航,孫興超,劉婧琳,等. 春性甘藍型油菜EMS突變體庫的構建與篩選[J]. 中國油料作物學報,2021,43(5):762-770.

        [3]吳茜,蔣丹,文歡,等. 水稻9311突變體庫構建及磷響應突變體篩選[J].分子植物育種,2023,21(1):168-173.

        [4]韓鎖義,楊瑪麗,陳遠東,等. 大豆南農94-16 突變體庫的構建及部分性狀分析[J]. 核農學報,2008,22(2):131-135.

        [5]張力偉,樊穎倫,牛騰飛,等. 大豆冀黃13 突變體篩選及突變體庫的建立[J]. 大豆科學,2013,32(1):33-37,42.

        [6]謝圣男,王宏光,楊振,等. 大豆綏農14突變體庫構建及株高性狀分析[J]. 核農學報,2013,27(3):307-313.

        [7]Li N,Xu R,Li Y H. Molecular networks of seed size control in plants[J]. Annual Review of Plant Biology,2019,70:435-463.

        [8]Disch S,Anastasiou E,Sharma V K,et al. The E3 ubiquitin ligase BIG BROTHER controls Arabidopsis organ size in a dosage-dependent manner[J]. Current Biology,2006,16(3):272-279.

        [9]Li Y H,Zheng L Y,Corke F,et al. Control of final seed and organ size by the DA1 gene family in Arabidopsis thaliana[J]. Genes amp; Development,2008,22(10):1331-1336.

        [10]Best S M. The many faces of the flavivirus NS5 protein in antagonism of type I interferon signaling[J]. Journal of Virology,2017,91(3):e01970-16.

        [11]Ullah H,Chen J G,Young J C,et al. Modulation of cell proliferation by heterotrimeric G protein in Arabidopsis[J]. Science,2001,292(5524):2066-2069.

        [12]Liu J,Hua W,Hu Z Y,et al. Natural variation in ARF18 gene simultaneously affects seed weight and silique length in polyploid rapeseed[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2015,112(37):5123-5132.

        [13]Hu J,Wang Y X,F(xiàn)ang Y X,et al. A rare allele of GS2 enhances grain size and grain yield in rice[J]. Molecular Plant,2015,8(10):1455-1465.

        [14]徐海風,楊加銀,熊正海. 播期、密度對夏大豆新品種淮豆12產量的影響[J]. 大豆科技,2016(4):8-11.

        [15]淮豆13大豆[J]. 農家致富,2022(24):29.

        [16]桑雨,閆帆,高維崧,等. 大豆淺棕茸毛色基因Td的克隆與功能分析[J]. 黑龍江農業(yè)科學,2020(6):1-9.

        [17]Toda K,Yang D J,Yamanaka N,et al. A single-base deletion in soybean flavonoid 3′-hydroxylase gene is associated with gray pubescence color[J]. Plant Molecular Biology,2002,50(2):187-196.

        [18]高志勇,謝恒星,王志平,等. 植物突變體庫的作用及構建研究進展[J]. 作物雜志,2016(6):16-19.

        [19]謝玲玲,周火強,弭寶彬,等. EMS誘變技術研究概況及應用進展[J]. 湖南農業(yè)科學,2020(6):92-95.

        [20]王迪,牛梅,王健,等. 淮稻5號化學誘變突變體庫的構建與基因快速定位[J]. 江蘇農業(yè)科學,2021,49(4):26-31.

        [21]Slade A J,F(xiàn)uerstenberg S I,Loeffler D,et al. A reverse genetic,nontransgenic approach to wheat crop improvement by TILLING[J]. Nature Biotechnology,2005,23(1):75-81.

        [22]連曉榮,王曉娟,周玉乾,等. EMS誘變玉米自交系鄭58后代變異分析及應用評價[J]. 玉米科學,2024,32(1):11-19.

        [23]吳志醫(yī),黃也,黃方,等. 大豆突變體庫的低硫耐性鑒定和資源篩選[J]. 南京農業(yè)大學學報,2022,45(1):11-17.

        猜你喜歡
        大粒突變體大豆
        注意防治大豆點蜂緣蝽
        從大豆種植面積增長看我國糧食安全
        巴西大豆播種順利
        大豆的營養(yǎng)成分及其保健作用
        大粒篩彈簧的選型計算
        智富時代(2018年7期)2018-09-03 03:47:26
        北方海鹽區(qū)大粒優(yōu)質海鹽生產工藝淺談
        CLIC1及其點突變體與Sedlin蛋白的共定位研究
        擬南芥干旱敏感突變體篩選及其干旱脅迫響應機制探究
        Survivin D53A突變體對宮頸癌細胞增殖和凋亡的影響
        磷酸三酯酶突變體H23A的真核表達及性質表征
        食品科學(2013年23期)2013-03-11 18:30:11
        国产福利一区二区三区在线观看| 日本视频一区二区三区在线| 久久久国产精品| 国产午夜精品理论片| 真实国产乱视频国语| 女人一级特黄大片国产精品| 国产一区二区三区最新地址| 国产欧美日韩精品丝袜高跟鞋 | 丰满人妻妇伦又伦精品国产| 高清高速无码一区二区| 亚洲一区中文字幕一区| 久久精品国产亚洲av麻豆色欲| 国产亚洲一区二区手机在线观看| 国内自拍偷拍亚洲天堂| 一区二区三区视频免费观看在线| 男女视频在线观看一区| 国产免国产免费| 99精品成人片免费毛片无码| 伊人久久婷婷综合五月97色| 日本一区二区三区四区高清不卡 | 欧美疯狂做受xxxx高潮小说| 亚洲春色AV无码专区在线播放| 日本伦理美乳中文字幕| 国产性自爱拍偷在在线播放| 国产亚洲精品资源在线26u| 日本a在线播放| 国产av一啪一区二区| 国产精品无码一区二区三区电影| 国产免费又色又爽又黄软件| 无码人妻精品中文字幕免费| 亚洲岛国一区二区三区| 色综合久久精品亚洲国产 | 国产日韩av在线播放| 麻豆精品久久久久久久99蜜桃| 一区二区三区午夜视频在线观看 | 亚洲va精品va国产va| 欲女在线一区二区三区| 人妻丝袜无码国产一区| 阿v视频在线| 国产天堂av在线播放资源 | 日韩精品无码视频一区二区蜜桃 |