大豆重要性狀分子模塊耦合效應

不同復雜性狀間的耦合是分子設計育種的關鍵科學問題。產量、品質等性狀大都是多基因控制的復雜性狀，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同變化，呈現出耦合性相關。解析復雜性狀間耦合的遺傳調控網絡，明確關鍵調控單元，對分子設計育種具有重要意義。遺傳發育所田志喜團隊聯合該所王國棟、朱保葛以及華盛頓州立大學張志武等多家團隊對?809?份大豆栽培材料的?84?個產量和品質性狀進行了連續多年多點的觀測，發現不同性狀間呈現不同程度的相關性。進而，利用全基因組關聯分析對?84?個性狀的調控位點進行了系統的全基因組掃描，鑒定出?245?個顯著性關聯位點。關聯位點間的連鎖不平衡分析顯示其中?115?個關聯位點可相互連鎖，形成復雜的多性狀多位點調控網絡，這些位點將所觀測的?51?個性狀連結起來，很好地解釋了不同性狀間的耦合關系。在該調控網絡中，23?個關聯位點發揮重要節點作用，對不同性狀的形成起到了關鍵調控作用。該研究為大豆的分子設計育種提供了重要的理論基礎，對于提高大豆的品質和產量具有非常重要的意義。相關研究于?2017?年發表在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，目前已廣泛應用于東北地區大豆高產品種培育，而在黃淮海地區夏大豆主產區應用較少。遺傳發育所朱保葛和田志喜團隊通過將四粒莢優異等位變異?ln-C（分子模塊）導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模的鑒定結果表明，這?5?個新品系（種）的實收每公頃產量分別達到?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，較當地主栽品種（即各自底盤品種）分別增產?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域試驗，其中“科豆?17”新品種?2017?年完成了河南省區試和生試全部程序，于?2018?年?3?月?13?日經河南省農作物品種審定委員會審定通過，該品種兩年區試平均公頃產量?3?215.55?公斤，比對照品種“豫豆?22”平均增產?5.07%；一年生產試驗公頃產量?3?034.8?公斤，比對照“豫豆?22”增產?6.11%。該品種已轉讓給安徽永民種業公司開發經營，并申請安徽省引種備案，目前在黃淮海主產區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，正在迅速擴大應用。

黑龍江作為我國大豆主產省份，在生產上存在早熟、中早熟品種單產低且穩定性較差等問題。在“分子模塊設計育種創新體系”先導專項支持下，東北地理所劉寶輝和孔凡江團隊結合分子模塊育種理念，通過將早熟模塊?e1-as?導入底盤品種中，選育了中早熟、高油、高光效、高產品種“東生?77”，早熟、高油、高產品種“東生78”和高油高產品種“東生?79”?！皷|生?77”于?2015?年?5?月通過黑龍江省農作物品種審定委員會審定，平均每公頃產量為?3?226.3?公斤，較對照品種綏農?26?增產?7.3%，累計示范推廣面積?78?萬畝，增加經濟效益?2?511?萬元，適宜于黑龍江省所在的第二積溫帶種植?！皷|生?78”于?2017?年?1?月通過黑龍江省農作物品種審定委員會審定，比對照品種“合豐?50”平均增產?10.2%，累計示范推廣面積?2.5?萬畝，增加經濟效益?93.7?萬元?！皷|生?79”于?2018?年?1?月通過黑龍江省農作物品種審定委員會大豆專業委員會審定，兩年區域試驗和生產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。