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大豆品种、根瘤菌株的筛选及大豆苗期固氮相关性状的QTL分析

张永芳  
【摘要】: 大豆与根瘤菌共生固氮是大豆生长发育氮素的主要来源。大豆随着氮肥施用量的增加,不仅抑制了大豆–根瘤菌的共生固氮作用,也给生态环境带来了不利的影响。因此,大豆固氮特性研究对于生态环境的持续发展具有重要意义。本研究对不同大豆品种与不同根瘤菌的相互作用进行了研究,经过鉴定,选择对固氮菌株2178结瘤固氮差异大的合丰25与固新野生大豆及其杂交组合重组自交系(RIL)群体F11,进行了苗期固氮特性鉴定。结合Mapmaker软件对其QTL定位分析。主要研究结果如下: 1.不同根瘤菌结瘤特性存在差异 具有广谱结瘤特性的根瘤菌株有7株,包括4个慢生根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)USDA110、USDA110-A、113-2,2178和3个快生大豆根瘤菌(Sinorhizobium fredii)WHG12、HH103、B16。 结瘤率较高的菌株有4株,包括WHG12、USDA205T、HH103以及B16,结瘤率均在80%以上;结瘤率较低的菌株有2株,包括2053和J19-1,结瘤率都是25%。 2.不同大豆品种结瘤特性存在差异 绥农14、郑92116、商951099、北京黑豆与慢生根瘤菌的结瘤率达到了100%,合丰25与大豆慢生根瘤菌结瘤效率也达到了85.7%;绥农20、黑农44与慢生大豆根瘤菌的结瘤率分别为33.3%、42.9%,是结瘤率较低的品种。来自北京的北京小黑豆,河南的两个栽培大豆品种商951099、郑92116以及河北的野生大豆与供试快生根瘤菌的菌株结瘤有效率都达到了100%;其它大豆品种与供试的快生根瘤菌的结瘤有效率在40%~67%之间。与慢生大豆根瘤菌相比,快生大豆根瘤菌对大豆品种的匹配性要求更严。 在选定的三组育种亲本中,商951099和郑92116与18株大豆根瘤菌结瘤率为100%,没有明显差异;而绥农14和绥农20、合丰25和固新野生大豆与慢生根瘤菌株2178结瘤固氮差异性显著(0.05水平)。合丰25和固新野生大豆与快生根瘤菌USDA205结瘤固氮差异显著(0.05水平)。 3. RIL群体结瘤固氮性状QTL定位分析 合丰25×固新野生大豆RIL群体苗期5个固氮相关性状均值介于双亲之间且存在超亲分离,其偏度和峰度均较小,符合正态分布,适于进行QTL分析。 应用Map manager QTX b17/WinQTLcart软件进行固氮性状的QTL分析,在A1、L、D1b、D2、C2、I、O连锁群上,检测控制固氮的QTL有8个,对表型变异的解释为7.26%~15.05%。其中与固氮酶活性相关的QTL,位于第A1连锁群satt050~satt717区间和D2连锁群satt498~satt486;与根瘤鲜种相关的QTL位于I连锁群satt162~satt292,C2连锁群satt376~satt256,与侧根数目相关的QTL位于L连锁群satt418~satt523、O连锁群体satt633~679和A1连锁群satt050~satt073区间,贡献率较大分别为9.3%、7.26%、11.8%;与茎干重相关的QTL位于D1b连锁群satt005~satt600区间。


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