国家重点基础研究发展规划课题结题总结报告课题编号：G19980１0203课题名称:大豆核心种质构建起止年月:１998年1０月－2０03年1０月负责人:邱丽娟联系地址：北京中关村南大街１２号电话传真:依托单位:中国农业科学院作物品种资源研究所承担单位：中国农业科学院作物品种资源研究所吉林省农业科学院大豆研究所200３年１０月 8日一、计划任务完成情况（一)预期目标1。

构建大豆核心种质，并用２0－30个AＦLP或ＳSR等分子标记进行分析，核心种质代表中国大豆资源总体70—80%的遗传多样性.2．明确中国大豆种质资源遗传多样性分布特点。

3. 建立大豆优异性状的特殊核心种质。

4. 建立大豆核心种质的综合评价数据库。

（二)任务完成情况对照合同，本课题各项任务均完成或超额完成计划指标。

1．建立大豆核心种质构建体系,其大豆核心种质代表性超过计划指标利用基本数据、农艺性状表型数据、分子数据,完成了大豆核心种质取样策略研究，确定了最佳的取样方法，提出大豆核心种质构建的程序（总体-初级核心样本－核心样本）、取样原则（最小样本数原则，最大代表性原则)、技术体系及检测体系（表型、分子标记、特性鉴定)，在构建过程中，将随机选择与人工定向选择相结合，通过选择-检测—再选择-再检测，建立了大豆核心种质,取样数为26６0份（野生大豆7０3份,占总体１1。

4％,栽培大豆1957份,占总体8.6%）.与总体比较,核心种质的农艺性状表型值的符合度为98.3％,利用抽样检测，SＳR等位变异对总体的代表性在93．8％。

2．明确中国大豆种质遗传多样性分布及特点在表型水平上，野生大豆的多样性依次为东北中南部、黄河中下游和秦岭山区。

栽培大豆的起源中心为由西南向东偏北方向延伸的带状区域,包括河北(含北京）、山东、山西、河南、陕西、四川等省；而北方春大豆起源中心可能在我国黄河流域中下游地区，南方地区春大豆和夏大豆可能在四川.在分子水平上，平均等位变异数以野生大豆〉半野生大豆＞栽培大豆地方种〉栽培大豆育成品种。

在野生大豆中，中国北方野生大豆＞中部及南方野生大豆;而栽培大豆中,以南方夏大豆〉东北春大豆〉黄淮夏大豆＞北方春大豆〉长江春大豆＞南方春大豆＞黄淮春大豆>南方秋大豆。

在野生大豆中，等位变异数及遗传多样性指数以东北的吉林和辽宁，黄淮的山西及南方的四川较高。

在栽培大豆中，三个生态区的遗传多性中心分别是北方春大豆区的山西和吉林与辽宁,黄淮春夏大豆区的陕西和山西,南方多熟大豆区的四川。

研究发现，不仅纬度变化对大豆遗传多样性有影响，而且,随着海拔的升高，遗传多样性显著降低。

通过表型和分子遗传多样性中心比较发现，二者的相同点是，在长城以南，除河北省的分子遗传多样性不高外，其他省份的遗传多样性中心的相同的；而二者的差异点是，东北春大豆区的吉林和辽宁省的大豆分子遗传多样性高,但表现型的遗传多样性却不高.这为栽培大豆多点起源学说提供了新的资料。

3。

构建大豆应用核心种质并鉴定出优异性状种质针对栽培大豆育种及对重要农艺性状的需要，构建了5个应用初选核心样本，包括大豆育成品种、抗大豆胞囊线虫病种质、抗大豆花叶病毒病种质、高蛋白大豆种质、高油大豆种质.完成了其中3个应用初选核心样本的SSＲ标记分析，构建了核心种质，包括大豆育成品种应用核心种质、抗大豆胞囊线虫病应用核心种质、抗大豆花叶病毒病应用核心种质.我国野生大豆的特性鉴定只限于蛋白质含量和脂肪含量的分析.本课题利用野生大豆初选核心样本，对目前育种急需的特性进行了鉴定，包括抗病（大豆胞囊线虫病、大豆灰斑病、疫霉腐病）、抗食心虫、抗旱、耐盐性，筛选出86份优异的资源，可提供育种利用。

值得指出的是,在栽培大豆高蛋白高脂肪含量的栽培大豆特殊核心种质中,鉴定出缺失28K过敏蛋白的优异种质和缺失β亚基的栽培大豆。

这些方面的研究均具有重要价值且尚未见报道。

4。

已获得大豆核心种质的综合评价数据在已构建大豆核心种质中,用于构建数据库的数据包括基础数据,农艺性状和SSR位点.野生大豆的数据库中基础数据和农艺性状为１5项，以南方野生大豆为主、数据齐全的６0个SSR位点获得125５个等位变异;而以北方野生大豆为主、数据齐全的５6个SＳＲ位点获得1５５４个等位变异。

栽培大豆数据库中的基础数据和农艺性状为19项,数据齐全的45个SS Ｒ位点有581个等位变异。

5．取得了阶段性的研究成果有关研究结果已在《TＡG》，《ＣroｐＳciｅｎｃe》,《中国农业科学》，《作物学报》，《中国油料学报》，《植物遗传资源学报》等刊物发表论文３5篇,其中ＳCI收录3篇。

课题组成员在国内外作特邀报告１0次,在会议展出论文20篇，培养研究生1７名。

二、研究进展（一)大豆核心种质构建的基础研究1．野生大豆与栽培大豆的分类分析获得了野生大豆和栽培大豆分类构建核心种质的证据：采用AFLP分子标记技术，对我国不同纬度野生大豆和栽培大豆进行了多样性分析，发现野生大豆的多样性较栽培大豆更为丰富；根据ＡFＬP结果,将野生大豆和栽培大豆划分为２个完全独立的类群。

值得注意的是,不仅不同纬度的相同份数野生大豆和栽培大豆之间存在明显差异（赵洪锟等,200１）,利用ＳSR标记分析也发现野生大豆和栽培大豆差异明显，且这种差异与所分析的野生大豆和栽培大豆份数无关（许占友等，1９99）。

这为野生大豆和栽培大豆作为两个物种的分类地位提供了分子生物学依据。

２。

栽培大豆的总体分析在国家种质库中保存的栽培大豆中,有很多同名的品种,这些品种的表型差异很小。

为了确定栽培大豆的取样总体，对品种数目较多的同名品种进行了分析。

其中,对来源于东北三省的“满仓金”进行ＳSR标记和农艺性状分析，发现相同来源或者是不同来源的同名材料之间差异较大，因此都具有保存价值。

此外，对贵州的“细黄豆”、黄淮地区的“天鹅蛋”、河南的“小籽黄”和“牛毛黄"进行SSR分析，也证明其遗传多样性并具有保存价值（严哲等，2003)。

这表明国家作物种质资源库保存的大豆品种资源具有很低的重复性，都可用于构建大豆核心种质。

３。

确定了大豆遗传多样性分析和核心种质鉴定所需的ＳSR适宜位点数用南方秋大豆为材料，对200个ＳSR位点在琼脂糖胶上初筛，从中选出９６个SSR位点在变性聚丙烯酰胺胶上复鉴，发现位点数在56.８-68．2及等位变异数在５０0-6０0个时,与96个位点及8４5个等位变异所揭示种质间遗传差异大小接近或达到极显著相关。

因此,确定了６０个SＳＲ核心位点,具有以下特点:分布在大豆2０个整合遗传连锁群,相邻位点间平均遗传距离在５0ｃM左右；在80份秋大豆初选核心种质中表现出较高多态性，平均每个位点等位变异数为９．３，多态性信息含量（PIC)值为0.７73;在检测的秋大豆绝大多数种质基因组中，均为单一拷贝的位点，具有较高特异性；(5）在相同的ＰCＲ扩增条件下，同一位点不同等位变异间易于识别且扩增强度较为一致。

图1. 不同ＳＳＲ位点分析大豆种质的标准误从大豆初选核心种质中随机选择１９0份作为无偏样本，用60对ＳSR引物扩增，获得6０6个等位变异,平均每个位点有１０个等位变异,位点多态信息量范围从0.5５到0。

99，平均为0.83。

对１９0份大豆相似系数矩阵的标准误分析表明,等位变异数在470～4９0之间(位点为47～4９），矩阵之间的相关系数就超过显著相关。

随着引物数的增加(引物按PIC 信息量由高到低排序），相似系数矩阵的标准误逐渐降低，开始下降较快，如在引物数为5时,标准误为0.14,当引物增加到20时，标准误是０。

07，下降了50％，当引物数增加到40时，标准误为0。

０６，与引物数为２0时标准误相比,仅下降了14％。

当引物数增加到5０以上，标准误趋于一个恒定的值。

当等位变异数达到570以上(位点数约为５7个)，相互之间相关性达极显著，标准误在0．０５，可客观地反映出中国栽培大豆遗传变异关系(图1）。

通过不同分析表明,从这套SSＲ核心位点中选择至少３7个位点才能进行种质遗传多样性分析。

（二）建立了核心种质的取样策略１。

野生大豆核心种质构建1.1 取样策略筛选采用Broｗn提出的1０%的取样比例，比较国际上通常采用的5种取样策略，以遗传多样性取样策略的符合度明显高于其他四种取样策略,性状符合度可达到97．2%，而其他4种取样策略即随机取样、恒量取样、比例取样及对数取样的符合度分别为８5．6％、84.７%、82．９％及88%。

因此,遗传多样性取样策略是构建野生大豆资源核心群体的最佳取样策略。

利用最佳取样策略，计算不同取样比例所获群体对基础群体符合度。

在1０%以下时随取样比例增加，其符合度迅速增加。

高于１0％,随取样比例增加符合度增加缓慢.因而确定10％左右是构建野生大豆核心资源的适宜取样量。

１。

２核心种质的筛选根据野生大豆来源及生态区,可将野生大豆分为8组。

前7组来自７个自然生态区(徐豹，1９89），后1组为人工杂交创新资源。

在野外收集的7个组中，早熟类型区(第２组)和中熟类型区（第4组）收集材料最多,分别为2４10份和16２8份。

晚熟类型区最少为13７份。

８个组的遗传多样性指数（Shａnnon指数)分别为４。

４８、4.5６、4。

66、5．１１、4.99、4。

7３、４．５６及5．1７。

依据8个质量性状将所有材料划分成３７９个类型。

根据同一类型在同一组中的数量占资源总量比例多于或少于5‰将各组分为2部分。

８组中除第６组与第８组外，其余６组均为参加聚类材料数多于随机取样材料。

少于5‰的部分组内随机取１份作为预选核心收集品,各组少于5‰的类型随机取后合成1个库（C1)。

该部分共有2363份材料，占资源总量的３8。

3%，随机选取62３份材料建成预选核心库Ｃ１，取样比例为26。

４％，库C1的变异系数为34．１％，多样性指数为４.２。

多于5‰的材料共有３809份，占资源总量的６１．7%.对其进行聚类,同一组内随机取一份，然后把这些材料进一步再聚。

如此往复,聚类后计算其多样性指数。

当剩余2０2份材料时(C2），其变异系数为3２．9％，多样性指数为３．6，与Ｃ１接近，取样比例为5。

３%.合并Ｃ１、C2形成核心样本８2７份,进一步补充极端及特殊类型，形成初级核心样本1035份，占总体比例为１5%。

利用分子标记数据进行聚类压缩，从中筛选出70３份材料，构建成中国野生大豆核心种质，占总体1１．4２%。

1.3 野生大豆核心种质的检验1.3。

1性状覆盖率用２１个性状比较核心种质和总体,质量性状比较有或无；数量性状分级比较同一级的有或无，分级标准为：蛋白质含量和脂肪含量2%为一级、百粒重1克为一级、生育期１0天为一级。

其中１8个性状的覆盖率为10０％,蛋白质、百粒重、生育期三个性状的覆盖率为9１.6%、95．８％及７8。