非洲大豆品种生育期组的划分及成熟期基因的多样性分析

摘要

大豆(Glycine max(L)Merr.)在撒哈拉以南非洲地区(Sub-Saharan Africa，SSA)并非本土和主粮作物，但由于其在食品、饲料和工业的方面的广泛用途，具有成为重要经济作物的巨大发展潜力。SSA地区大豆产量低（约1.1吨/公顷），缺少适宜大豆品种，阻碍了大豆向不同地区的扩大种植。发展SSA地区的大豆生产，需要引进和培育适合热带地区种植的大豆品种，为此，需要了解适合当地种植大豆种质的开花和成熟基因的自然变异，以便制定有效育种和引种策略。本研究选取ISVEX和IITA品种共125份，分别于2017/18年在北京、云南和海南调查了材料的出苗期(VE)、开花期(R1)和成熟期(R7)，划分供试材料的生育期组(maturity groups，MG)，并对E1，E2，E3，E4和J位点进行了基因分型。
　　125个品种的相对成熟期组(RMG)呈现明显的差异。北京、云南和海南的RMG值变异范围分别为-044-891，519-898和059-881。IITA品种在北京、云南和海南的RMG值变异范围分别为701-8.91，670-898和3.82-820。其中，48个品种在3个地点的RMG值基本一致。RMG值的一致性可能与这些品种在不同纬度地区开花和成熟的稳定性相关。所有品种基本都适于低纬度的撒哈拉以南非洲地区种植本研究关于RMG值的结果，需要在撒哈拉以南非洲地区对这些品种进一步评价。
　　在125个品种中，发现了11种E基因单倍型组合及J基因的两种功能性单倍型(HT1和HT3)和功能缺失单倍型（HT1m和HT3m）。研究结果显示，在SSA低纬度地区的IITA晚花品种中存在明显功能性J基因单倍型，表明控制长童期(LJ)性状的J基因不是唯一主效基因。利用36个品种在先前试验中的产量，比较E1，E2，E3和E4和J等位基因组合与产量的相关性，发现MGⅣ和Ⅴ组的e1-as/E2/E3/E4/HT1和e1-as/e2-ns/E3/E4基因型与大豆分布区8和9品种的产量密切相关，表明在位于大豆分布区9的南非，具有e1-as/E2/E3-Mi/E4/HT1和e1-as/e2-ns/E3-Ha/E4基因型的MGⅣ和MGⅤ生育期组大豆品种，适合在该区以及位于这两个成熟区的国家实现高产。生育期组MGⅦ和MGⅧ的4种单倍型E1/E2/E3/E4/HT1、E1/E2/E3/E4/HT3、E1/e2-ns/E3/E4/HT1和E1/E2/E3/E4在尼日利亚、赞比亚、马拉维、乌干达、苏丹、贝宁和多哥地区大豆增产方面发挥了重要作用，并且7个具有相同基因型和成熟期组的IITA品种在这些国家已用于商业生产。研究结果表明这4种基因型组合在SSA国家大豆增产中发挥重要作用。本研究结果为SSA地区大豆引种、育种和品种合理布局提供了可靠依据，并对热带大豆适应性的改良具有指导意义。

目录

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摘要

ABSTRACT

CONTENTS

CHAPTER 1 INTRoDUCTION，LITERTURE REVIEWAND OBJECTIVES

2．LITERTURE REVIEW

2．1．History of soybean introduction and cultivation in SSA

2．2．Current status of soybean production in SSA

2．3．Soybean utilization in SSA

2．4．Soybean research in SSA

2．5．Potential of the soybean industry in SSA

2．6．Soybean maturity group classification

3．OBJECTIVES

CHAPTER 2 MATEIUALS AND METHODS

2．1．International Soybean Variety Experiment(ISVEX)

2．2．Plant materials

2．3．Experimental descriptions and phenotypicdata collection

2．3．1．Beijing pot experiment

2．3．2．Yunnan field experiment

2．3．3．Hainan field experiment

2．4．DNA extraction

2．5．Polymerase chain reaction(PCR)

2．6．Cloning and sequencing of E1，E2，E3，E4 and J genes

2．7．Statistical analysis

CHAPTER 3 RESULTS

3．1．Phenotypic variabiltiy

3．2．Relative maturity groups(RNG)identification

3．3．Allelic variation at E1，E2，E3 and E4 maturity loci

3．4．J haplotypes

CHAPTER 4 DISCUSSION

4．1．Maturity group classification of African soybean germplasm

4．2．Allelie combinations of E1，E2，E3 and E4loci and their relationships to maturity grouping

4．3．J gene variation

4．4．Comparison of selected high-yielding varieties with maturity groups and allelic combination of flowering and maturity genes

CONCLUSIONS

REFERNCES

Appendix

RESUME

ACKNOWLEDGEMENTS