大豆品质性状的遗传育种
生大豆中存在胰蛋白酶抑制物 ( 主要为 S B T I A 2 ) , 不利于直接用作饲料, 希望选育出无 S B T I - A 2的品种 。 此外,豆腥味不受外国人欢迎, 系 由脂氧酶活动后的结果;棉籽糖与水苏糖等寡聚糖 不易为人体消化而产生胃肠涨气,其程度随着低聚 糖的含量而变化,这些都是今后特定的品质育种方 向。
3.3
蛋白质
大豆种子的蛋白质含量显著地高于其他植物的 蛋白质资源, 平均水平为 38% , 为了提高大豆蛋白质 的含量曾作了大量的研究 。 美国研究者已成功选育 出含有 53% 蛋白质的品种, 只因产量较低而未进行 商业化生产 。 蛋白质的质量取决于主要氨基酸间的 平衡 。 大豆蛋白质的氨基酸组成较齐全, 但与牛奶 等动物蛋白相比, 含硫氨基酸偏低, 仅 2 . 5% 左右, 希望能提高至 4% 或以上 。
3 大豆的品质化学性状改良
品质改良是大豆育种整体目标中的一部分 , 品质 与利用有关 。 随着加工利用方向的拓展, 大豆品质 性状要求日趋多样化 。 大豆的化学品质性状可概括 为以下几方面: ①营养成分抑制因子; ②油脂与蛋白质含量; ③油脂品质; ④蛋白质品质 。
3.1
营养抑制因子
吴晓雷 , 王永军等 (2001) 应用栽培大豆科丰 1
号(母本)和南农1138-2(父本)杂交得到的F9代 重组自交系 (RILs) 群体 , 构建了含 302 遗传标 记、覆盖2363.8cM、由22个连锁群组成的遗 传连锁图谱.采用区间作图法,检测到蛋白质含 量的QTL位点3个,含油量QTL位点2个。
蛋白质:大豆籽粒一般含有31-55%左右的蛋白
质。大豆蛋白质中约有63%球蛋白,3%醇溶蛋 白 ,7%谷蛋白 ,12% 的白蛋白 ; 还含有人体和动 物不能合成的 8 种必须氨基酸 , 有完全蛋白的 美称; 脂肪 : 大豆籽粒一般含有 19-20% 的脂肪 , 以不 饱和脂肪酸为主,约占总脂肪酸总量的80-90%, 饱和脂肪酸占6-20%。 其它 : 大豆籽粒含碳水化合物 22-38%, 含无机 物质4.5-5%,对人体骨骼、肌肉等发育有一定 的益处.还含有丰富的维生素 ,其中维生素E和 必需脂肪酸在油脂中的含量多少 ,己成为评定 其营养价值的重要标志.
4.1
生理方面
对光温敏感:大豆是典型的短日照和喜温植物, 对光周 期和温度的反应相当敏感 固氮耗能大:大豆可通过根瘤固氮, 减少对土壤氮素的 吸收 。 但固氮要消耗部分能量和光合产物, 又在一 定程度上限制了产量的提高 。 库源矛盾突出 : 大豆的营养生长与生殖生长并进期长 , 在开花期, 不仅大量形成生殖器官, 而且继续进行营 养器官 ( 茎叶) 的生长, 营养生长与生殖生长并进, 同 时竞争光合产物, 使得库源矛盾突出, 这样产量潜力 不可避免地受到限制 。
异交困难 : 大豆是严格的自花授粉植物 ,
天然 异交率很低, 目前尚未发现理想的传粉昆虫 。 由于花器官小, 人工授粉困难; 育种中利用的 亲本数较少,不同来源的种质相互杂交利用受 到限制, 遗传背景狭窄 。 可喜的是在大豆雄 性不育材料的创新方面, 孙寰等 ( 1994) 育成 了大豆质 - 核互作雄性不育系及同型保持系 , 回交 4 代不育 株 率 为 100% , 花 粉 败 育 率 在98% 以上。 这可为大豆杂优的利用提供重 要途径 。但要实现杂交种的商业生产, 仍需 大量的基础工作 。另外, 大豆用种量大 、 种 子产量低, 降低杂交种的成本也是利用杂种优 势必须解决的难题 。
蛋白质含量的遗传:学者们对蛋白质的 遗传进行的研究所得到观点被广泛认同,即后 代及亲本的蛋白质含量显著相关,但并没有呈 现出明显的优势以及显性作用,后代分布并无 特异,可知蛋白质是加性效应为主、显性效应 为辅的的遗传方式。胡明祥等所做的研究是 选用十二个组合的栽培大豆进行杂交,但亲本 间的蛋白质含量有显著差异,其结果中显 示 ,F1 代的蛋白含量为超过双亲含量范围 , 且 大部分与含量高的亲本接近,另外,后代蛋白质 含量并没有因环境的改变而有很大的改变,所 以蛋白质含量的遗传力是中等偏大的。
4.3
先进技术应用方面
大豆染色体数目多 ( 2n = 40) , 体积小, 除带随体的 染色体外, 不同染色体间的形态差异不明显, 细胞遗 传学研究较困难 。 数千年间, 大豆只在中国和少数 几个东亚国家种植, 直到 20 世纪中期以后, 才成为世 界性作物, 研究历史较短, 其细胞学及细胞遗传学研 究的深度和广度, 均无法与稻 、 麦 、 玉米等作物相 比 。基础理论明显滞后, 突破性成果很少, 要进行品 种改良, 还需要进行大量的研究工作 。 国际上从事 该领域研究的科学家也是屈指可数 。 到 20 世纪后 期, 分子遗传学迅速发展, 大量的人力 、 物力和财力 资源投向了DNA 水平的研究, 大豆经典遗传学失去 了发展机会 。到目前还没有将重要基因定位到具体 染色体上, 所以限制了目的基因的定向转移 。
6
展望
利用生物工程技术和遗传技术相结合 , 选育高蛋 白 、 高油脂和富含特殊营养成分的大豆新品种 ,消 除大豆的腥味 ,是大豆品质改良的重要内容 ,也是大 豆产业发展和市场开拓的关键 。因此 , 发展转基因 生物工程是时代要求 , 也是科学发展的必然 。由于 大豆在农业上的重要地位 , 注定了大豆将成为研究和 开发的重点。基因工程为大豆育种提供了前所未有 的机遇 ,使大豆获得各种品质改良的性状 、 生产特 殊蛋白 、 特殊脂肪酸 、 维生素 、 抗旱 、 生产生 物塑料和生物燃油等 。 通过生物工程技术获得的有 价值的性状为大豆生产者和消费者提供了从经济到 环境的直接或间接的利益 , 这些品质改良的转基因大 豆在食用和饲料用都有着非常广泛的应用前景 , 同时 也反应了生物工程在农业上的巨大潜力
大豆品质性状的遗传育种
姓名:贾影影 学号:12013130676
内容:
大豆品质性状的种类及其作用
大豆主要品质性状在遗传方面的研究
大豆的品质化学性状改良 育种改良的难点 大豆品质性状的分子标记研究
展望
大豆是我国重要的粮食作物和油料作物 , 同时也是世界上最重要的植物蛋白和食用植 物油的来源,目前占世界油料作物产量的 35%。 大豆中含有丰富的蛋白质、脂肪以及其它的 一些营养物质,并含许多如异黄酮、低聚糖等 非常有益于人类健康的活性物质。随着人们 生活水平的提高,现代食品和营养科学得到了 飞速发展,人们越来越认识到大豆作为全营养 型食品不容忽视的地位。
另外,
蛋白质含量和氨基酸组成是随着豆类的 种类和品种不同而变化的, 这主要由于遗传方 面的差异引起的; 此外, 豆类的蛋白质含量和 氨基酸组成还可能随着生长发育过程中栽培 条件和生理情况而变化
4 育种改良的难点
自然变异选择育种和杂交育种为中国大豆育种家最 常用的育种方法 。 一些育种家也使用诱变育种和杂 交与诱变相结合的育种方法选育新品种 。 自然变异 选择育种通常采用单株选择 、 建立家系 、 品系比 较实验等环节处理育种群体 。 杂交育种的后代处理 方法主要是各种系谱法和混合法 。 近 10 ~ 20 年来, 单子传法( SS D ) 已广为应用。 转基因育种主要在 国外于 20世纪 90 年代后期取得了突破性的进展, 多 集中在抗除草剂品种上, 国内该方面的研究相对滞后 一些 。 在选育过程中, 常会遇到以下一些难题 。
5、大豆品质性状的分子标记研究
寻找与优良品质性状紧密连锁的分子标记并用以 进行标记辅助选择育种,基因的遗传转化等方面,成为农 作物品质遗传改良的重要途径 ,大豆也不例外。从基因 组的特征来看,大豆基因组在被子植物中是较大且较为 复 杂 的 。 大 豆 基 因 组 的 大 小 约 在 1.29 x 109 ~ 1.81x109bp 之间 , 其中 40%~60% 的是重复序列。随着 分子生物学技术的发展,各种分子标记手段不断涌现,利 用种间杂交群体、种内杂交群体、等位基因系、近等 基因系和重组自交系 , 己获得了数以百计的 RFLP 和 RAPD标记.
2、大豆主要品质性状在遗传方面的研究
大豆脂肪含量旳遗传 :程舜华,王峰等在研究时将昔阳 野大豆以及栽培大豆进行杂交,其含油量分别为 10.12%和20.87%,得到的试验结果表明,F1和F2代以 及双亲的含油量平均值都十分相似 , 其分离范围没有 超出双亲 , 且所得到的后代类型的含油量均低于亲本。 Brim 等人认为含油量在栽培大豆品种间杂交时存在 母体效应,陈恒鹤等通过验证却发现该说法并不成立 , 他用六组合进行杂交得到 F1代油分含量进行分析,发 现其平均值与亲本基本上相同 , 不存在母本效应。有 研究显示,后代与亲本间的含油量显著相关 ;后代含油 量与双亲的平均值十分相近 ,分离后代为常态分布;油 分含量的呈现出十分明显的一般遗传力 , 因此可以认 为含油 核互作不育系研究. 科学通报,2001, 38 ( 16) : 15352-1536. [2]吴晓雷,王永军,贺超英,等. 大豆重要农艺性状的QTL分析. 遗传学报. 2001,28(10):947-955. [3]杨春燕,姚利波,刘兵强,等.国内外大豆品质育种研究方法 与最新进展.华北农学报,2009,24:75-78. [4]蒋春志,裴翠娟,荆慧贤,等.大豆品质及农艺性状的QTL分 析.华北农学报 2011,26( 5) : 127-130. [5]周恩远,刘丽君,祖伟,等.春大豆农艺性状与品质相关关系 的研究.东北农业大学学报,2008,39(2):145-149.
4.2
品质改良方面
品质改良的主要目标有:
降低毒性成分 、 提 高蛋白质含量与质量 、 提高部分油脂的含 量 、 控制亚麻酸的含量等 。 在选育过程中, 必须顾及各成分间的相关关系, 比如油脂与蛋 白质间呈负相关 , 蛋白质与产量间呈负相关 , 蛋白质与含硫氨基酸之间呈负相关等, 这样考 虑蛋白质提高的同时, 还应顾及油脂和产量状 况, 各方面能够实现均衡, 才能算是一个值得 推广的品种