培育環(huán)境友好型大豆新品種，保護和養育黑土地——中科院大豆分子設計育種重點(diǎn)實(shí)驗室事跡
近年來(lái)，中科院大豆分子設計育種重點(diǎn)實(shí)驗室在環(huán)境友好型大豆分子設計育種、以及大豆高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、養分高效利用、抗病等控制大豆重要農藝性狀基因的發(fā)掘、等方面取得一系列成果。
建立了先進(jìn)的大豆分子設計育種平臺，培育的環(huán)境友好型大豆新品種，為改善東北黑土地作物種植結構和減肥減藥提供了優(yōu)良的新品種。開(kāi)發(fā)了大豆株型智能自動(dòng)獲取技術(shù)、大豆葉型定量分析技術(shù)、大豆莢粒數性狀定量分析技術(shù)和種子形態(tài)分析和自動(dòng)獲取技術(shù)，實(shí)現了大豆重要農藝性狀的定量分析比較；建立了5,124份大豆表型組數據、2,537份大豆重測序數據、1,738份大豆轉錄組數據形成的多組學(xué)整合數據庫，解析控制大豆重要農藝性狀基因的7,025個(gè)遺傳位點(diǎn)，為大豆分子設計育種提供了全基因組技術(shù)路線(xiàn)。通過(guò)分子設計培育的大豆品種“東生104”、“東生105”、“東生112”2020年通過(guò)審定。“東生”系列大豆的成功培育，是分子設計育種理論的成功實(shí)踐，對提高我國東北大豆產(chǎn)量以及東北大豆品種更新?lián)Q代，具有里程碑式意義。
大豆重要農藝性狀分子調控機制的研究取得突破，為提升大豆分子育種理論水平奠定了理論基礎。
針對目前大豆育種遺傳基礎狹窄及優(yōu)異種質(zhì)資源貧乏的問(wèn)題，以核心大豆骨干親本為材料采用物理和化學(xué)誘變的方法創(chuàng )制了容量為40萬(wàn)株系的大豆突變群體，建立了大豆飽和基因突變庫和優(yōu)良變異材料庫。已檢測到8,390,843個(gè)大豆基因組新變異，98%以上的大豆基因平均有3個(gè)以上的有義等位突變。建立高效分子標記鑒定方法5套，快速基因定位和克隆方法3套，開(kāi)發(fā)育種可用分子標記237個(gè)，克隆和鑒定了調控大豆高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆和生育期的重要基因56個(gè)，選育優(yōu)異育種材料778份，為大豆新品種培育提供優(yōu)異材料和靶標基因。其中，定位和解析了控制大豆株型的GmILPA1基因；解析了控制大豆百粒重GmCYP78A72基因，解析了調控大豆維生素B1合成、四吡咯代謝和表皮毛發(fā)育相關(guān)基因，解析了類(lèi)胡蘿卜素裂解雙加氧酶GmCCD4，該基因的突變導致大豆花和種子中類(lèi)胡蘿卜素含量上升3倍；解析了大豆受體激酶GmLMM1參與的模式識別受體啟動(dòng)微生物模式觸發(fā)免疫的機制，揭示大豆PTI抗病機理，為培育高抗病的大豆新品種提供了理論指導。這些基因的發(fā)現為分子設計育種提供了明確的靶標，極大促進(jìn)了大豆分子生物學(xué)研究水平和分子育種進(jìn)程。相關(guān)研究成果在Plant Biotechnology Journal、EMBO reports等國際主流雜志發(fā)表研究論文80余篇，申請或獲得國家發(fā)明專(zhuān)利20多項，獲吉林省自然科學(xué)一等獎1項。
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