目的:通过对呼伦贝尔岭东地区野生大豆(Glycine soja Sieb.)种质资源分布、种群生境及样方内物种组成进行考察、搜集和整理,为该地区野生大豆资源开发、利用和保护提供参考依据.方法:采用野外调查、植物样本采集、资料文献收集等,分析了野生大豆地理分布特征、伴生植物组成及生长状况,并对保护区和非保护区野生大豆保护情况进行了对比分析.结果:呼伦贝尔岭东地区野生大豆大多分布在湿地、池塘、水稻田边机耕路、大豆田边、铁道旁边等地势低洼处,零星分布,也有连片成为群落的.野生大豆在湿地公园区域内株丛数和盖度排序第一,株高平均值为48 cm.伴生植物披碱草(Elymus dahuricus Turcz.)(83丛、盖度7%)、长萼鸡眼草(Kummerowia stipula-cea Maxim.)(62丛、盖度3%)、问荆(Equisetum arvense L.)(52丛、盖度16%)占位优势种.结论:呼伦贝尔地区野生大豆资源较丰富,发展提升空间大,但是对其重要性的认识不到位,造成野生大豆破坏现象十分严重,本次调查为该地区的野生大豆资源的保护和科学利用提供参考依据.

由于工业发展以及生活废弃物污染的不断加剧,作物中的重金属浓度超标,严重威胁人体的健康.铝激活苹果酸转运体编码一类阴离子通道蛋白,在植物有机酸的跨膜转运中发挥重要的作用.为研究GmALMT33基因在大豆应对镉胁迫中的功能,本研究以大豆黑农48的叶片cDNA为模板,利用RT-PCR克隆得到GmALMT33基因.该基因CDS区全长1622 bp,编码553个氨基酸,含有1个ALMT结构域.qRT-PCR结果表明,GmALMT33在大豆根部的表达水平最高;镉胁迫后,该基因表达量呈现先升高后降低的趋势.构建植物表达载体pCPB-GmALMT33并对烟草、大豆毛状根进行遗传转化,转基因植株抗逆表型与生理指标分析表明,镉(66pmol/LCdCl2)胁迫下,转基因烟草叶片黄化、褪绿,边缘褐化程度明显低于野生型烟草.转基因大豆毛状根复合体植株茎秆和叶脉呈现的红褐色毒害症状程度明显弱于转空载体植株.在镉胁迫处理7d后,转基因烟草叶片的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶活性及可溶性糖含量均高于野生型对照,丙二醛含量均低于对照.在镉胁迫处理0 d、1 d、3 d后,转基因大豆毛状根复合体根和叶的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶活性、可溶性糖含量均高于转空载体对照,丙二醛含量均低于对照,表明GmALMT33基因提高了植株的耐镉能力.本研究为进一步探讨GmALMT33基因的作用机制提供了依据,并为大豆抗逆育种提供了新的基因.

野生大豆(Glycine soja Sieb.& Zucc.)是栽培大豆(Glycine max[L.]Merr.)的近缘祖先种.在大豆驯化的过程中,栽培大豆丢失了大量的基因或等位变异,导致栽培大豆的遗传多样性降低,这严重限制了栽培大豆品种选育和改良的有效性与丰富性.我国野生大豆种质资源丰富,蕴藏着许多高蛋白含量、抗病虫、耐干旱、耐盐碱等方面的潜力基因,挖掘潜力基因并利用分子设计育种技术应用到现代的栽培大豆品种中,能够有效地拓宽栽培大豆的遗传多样性.本文综述了野生大豆的分布规律和形态特征、近年来在野生大豆中发掘的重要功能基因或位点,包括百粒重、开花期和成熟期、蛋白质和油分含量、抗病、抗虫、耐盐碱、耐干旱等重要农艺性状基因,并讨论这些重要基因或位点在未来栽培大豆育种中的应用潜力,以期为育种家培育和改良大豆新品种提供一种新的育种思路和策略.

以黑农37(感)和东农L10(抗)大豆胞囊线虫3号生理小种胁迫RNA-seq数据,筛选出差异表达基因GmSBPC,对该基因编码蛋白的空间结构、蛋白理化性质、亲疏水性等进行生物信息学分析.利用抗病东农L10根系cDNA克隆GmSBPC.将含有pCAMBIA1302-GmSBPC重组载体转化至大肠杆菌DH5a、农杆菌GV3101(psoup-p19)进行亚细胞定位分析.重组pCAMBIA3300-GmSBPC转至根癌农杆菌K599进行大豆毛状根侵染.线虫土种植东农L10(抗)、东农50(感),大豆胞囊线虫胁迫处理0 d、3 d、6 d、9 d、12 d、15 d分别取根、茎、叶进行qRT-PCR分析基因表达模式.结果表明,GmSBPC蛋白编码146个氨基酸,为不溶性蛋白,α螺旋区占28.08％、延伸结构占15.75％、无规则卷曲占56.16％.亚细胞定位结果表明基因定位在细胞核中.过表达毛状根相比野生型大豆单位面积内线虫数目减少.大豆胞囊线虫胁迫下该基因在东农50和东农L10根系的表达模式为先升高后降低,整体表达水平东农L10根系＞东农50根系,东农L10根系中12 d表达量最高,该时期为线虫侵染大豆的二龄幼虫时期,因此判定该基因对线虫胁迫存在响应应答反应,推测该基因参与大豆胞囊线虫的胁迫反应.这些研究结果有助于进一步探讨SBPC基因在大豆抗胞囊线虫过程中的生理功能.

丽豆(Calophaca sinica)是我国华北地区特有的一种珍稀野生植物.为探明丽豆的营养价值,该文以大豆(Glycine max)为参照组,利用液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术对其种子进行了比较代谢组学研究.结果表明:(1)丽豆和大豆中共检测到1 857种代谢产物,二者成分相同且含量相似的代谢物有 1 698 种(>90%),差异代谢物有 159 种(<10%).(2)在差异代谢物中,成分差异的有 9 种,其中有 5 种为丽豆特有,剩余150 种均为含量差异,其中48 种(约30%)在丽豆中的含量高于大豆.(3)KEGG注释到8 条差异代谢物显著富集(P<0.1)的通路,主要包括初生代谢物的各类氨基酸生物合成途径和次生代谢物的罗汉松脂素、花生四烯酸以及二萜类等生物合成途径.(4)丽豆比大豆含量低的化学组分主要是初生代谢产物,比大豆含量高的化学组分主要是次生代谢物,而这些次生代谢物在调节血糖、骨坏损修复、增强免疫以及消炎抗癌等生理过程中有着积极的作用.综上所述,该研究认为丽豆与大豆具有相近的营养价值,并且对改善人类亚健康状况有积极的影响;此外,该文使我们对丽豆的营养价值和代谢组成分都有了较为全面的了解,同时也为我们对丽豆资源的深度开发和高效利用提供了必要的数据基础.

内蒙古东北部是我国大豆重要产区,也是转基因大豆安全生产试验区域.为了了解当地野生大豆资源概况,给转基因大豆安全种植提供参考,本研究对兴安盟科右前旗、呼伦贝尔市扎兰屯市和阿荣旗61个野外非连续地块进行了野生大豆资源种群概况实地调查.结果显示,54个地块(88.52％)有野生大豆分布,包括野生种群、野生-半野生混合种群和首次发现的全部由半野生大豆构成优势型的种群.该区域种群片段化严重,大部分种群的面积比较小,1000m2及以下的种群占72.2％;500 m2及以下的占59.3％.约46％的地块野生大豆样方频率在80％以上,约41％地块野生大豆样方频率在40％～60％,约13％地块野生大豆样方频率在20％以下.从54个种群搜集到836份野生和半野生型单株资源,其种皮色有黑、双、褐、褐绿、绿、黄绿6种,叶形有长椭、椭圆和披针3种.该区域野生大豆百粒重偏小,1.5 g及以下类型占84.57％,平均1.19±0.49g.根据调查结果估算出扎兰屯、阿荣旗和科右前旗分别约17.92％、29.48％和40.10％的剩余闲置土地可能有野生大豆潜在分布.调查发现,种植业发达程度较高会降低野生大豆天然种群植株密度;常年大豆种植面积越大的地域半野生型出现的概率越高.本文还对内蒙古东部地区未来安全种植转基因大豆,同时对野生大豆资源进行保护的措施进行了探讨.

大豆Lea5基因是LEA基因家族成员之一.为分析大豆Lea5基因的功能,构建了大豆Lea5基因植物过表达载体pBI121-Lea5.通过农杆菌介导法转化烟草,获得TL-06、TL-09、TL-17和TL-32等4个转大豆Lea5基因烟草株系.RT-PCR分析表明大豆Lea5基因在4个转基因烟草株系的T2代植株均有不同程度的表达.以转基因TL-09和TL-32株系T2代植株为材料,进行了干旱和盐渍处理,结果表明,2个转大豆Lea5基因烟草株系T2代植株对干旱和盐渍的抗性显著强于野生型烟草,说明大豆Lea5基因可以提高植物抗干旱和盐碱的能力.

该研究基于大豆基因组数据库,根据拟南芥ABI4蛋白的氨基酸序列,经比对分析,获得了大豆中的2个GmABI4基因,分别命名为 GmABI4-1(GenBank登录号为XM＿014766551 .1)和 GmABI4-2(GenBank登录号为NM＿001249003) . T M HM M软件和系统进化转录分析表明,这2个基因编码的蛋白均不具有信号肽,二级结构主要以无规则卷曲和延伸链为主;进化树分析表明,大豆GmABI4和野生大豆亲缘关系较近.荧光定量PCR分析表明,GmABI4-1与GmABI4-2基因在大豆种子与豆荚中的表达量均高于根、茎、叶、花等其他组织,推测可能与调控大豆种子生命活动相关.

采集于新疆的“中国美味蘑菇”是一种个体巨大的野生蘑菇,迄今未有人工栽培报道.本文已成功对其进行驯化栽培并完成了它的生物学特性研究,可为今后商业化栽培提供科学依据.结果表明,中国美味蘑菇菌丝生长的最佳碳源是葡萄糖,最佳氮源是大豆蛋白胨:菌丝生长最适温度是25℃,最适pH值为6.该种蘑菇可利用稻草、麦杆、芦苇等基质进行栽培;它还有一重要的特点就是出菇可不需覆土,而覆土为一般栽培的蘑菇属种类生产中的必须环节.初步驯化表明,该种蘑菇以芦苇为基质比以稻草为基质的生物学效率高15.01％.

为提高大豆Glycine max种子含油量和营养品质,文中以二酰甘油酰基转移酶1(Diacylglycerol acyltransferase 1,DGAT1)基因为遗传修饰靶标.将来自高油植物斑鸠菊Vernonia galamensisL.编码DGAT1酶蛋白的cDNA克隆VgDGAT1A在大豆种子特异超表达.连续选择获得高代(T7) VgDGAT1A转基因大豆株系.转基因株系表型鉴定显示,在大豆种子发育中期(30-45 DAF),VgDGAT1A高表达,相应地DGAT酶活性是非转基因野生型和空载体转化对照的7.8倍.转基因成熟种子含油量比对照提高了5.1％,淀粉含量比对照减少2％-3％,蛋白质含量与对照无显著差异.此外,转基因大豆种子百粒重(14.5 g)和种子萌发率(95.6％)与对照亦无明显差异.种子油脂脂肪酸成分分析显示,转基因大豆种子油中抗氧化的油酸(C18∶1△9)含量比对照提高8.2％,相应地易氧化的亚油酸(C18∶2△9,12)和亚麻酸(C18∶3△9,12,15)分别减少6％和2％.这些数据表明,种子特异超表达外源VgDGAT1A基因,打破了大豆种子含油量和蛋白质含量的负连锁,显著提高种子含油量且未导致蛋白含量降低.转基因大豆种子重量和萌发率亦未显负效应,而且种子油脂抗氧化性和营养品质得以改善.研究表明应用这一高酶活性VgDGAT1A的基因工程是提高种子含油量和改善油脂品质的一条有效途径.