[01110664]应用生物技术创制大豆抗逆种质资源及机理的研究

1课题来源与背景： 课题来源：黑龙江省自然科学基金重点项目（ZD201003）。 课题背景：干旱、盐碱、低温等逆境胁迫是影响大豆生长发育、产量和品质的主要限制因子。我国的干旱、半干旱地区约占国土面积的一半以上;黑龙江省种植面积的60%是干旱和半干旱区,哈大齐大面积的盐碱地也限制了大豆的种植。培育高产、抗旱、耐盐碱大豆品种,是充分利用干旱、盐碱地扩大大豆种植面积、推进黑龙江大豆产业可持续发展的既经济又有效的途径。 2研究目的与意义： 我省十年九春旱和大豆结荚鼓粒期气候干旱两个干旱发生期也成为影响大豆产量和品质的重要限制因素。所以大豆抗旱性、耐盐性的遗传改良已成为大豆育种的重要组成部分,应用开发潜力广阔,但需要作进一步的深入研究与探索。本研究通过生物技术的前沿手段改良或增加大豆关键的转录因子与高光效育种和常规育种方法相结合,提高大豆天然免疫能力,创制适宜黑龙江省大豆主产区的高光效抗逆大豆种质资源,揭示大豆的抗逆机理,为培育高产抗逆大豆新品种提供理论和技术支撑及建立抗逆育种的材料平台。 3主要论点与论据： 通过对转化大豆植株进行分子生物学检测;萌发期、结荚鼓粒期土壤水分胁迫和耐光氧化等方面的研究,认为大豆品系（种质）的抗旱机理是CBF2基因过量表达、萌发期吸水率、叶绿素含量和净光合速率SOD和POD活性均得到改善。CBF2基因过量表达提高了自身的抗逆性,萌发期吸水率、叶绿素含量和净光合速率得到明显提高,减少水分胁迫对光系统的损伤;SOD和POD均参与细胞内活性氧的清除,使得活性氧的产生和清除达到新的平衡,从而使大豆自身抗逆（抗旱）性得到一定程度的提高,并提出了大豆抗旱性综合评价方法。 通过高光效高产育种体系与常规育种相结合,将大豆种质资源中携带高抗旱基因,通过回交转育的途径,转入高光效高产品种中,获得高光效高产抗旱品系（种质）,与导入CBF2基因所获得的抗逆株系具有异曲同工,殊途同归的效果。 4创见与创新： 本研究通过大豆转化基因型、再生培养基的筛选及最佳转化组合的优化,建立了较稳定的子叶节再生转化系统,虽然转化率不是很高,但该系统重复性较好,且培养基成分简单,转化程序简易,既节约成本,又可通过增加转化受体的数量来获得相对较多的转化植株。 本研究将从拟南芥中克隆的CBF2基因导入大豆中,对获得的转基因植株进行耐盐生理指标的测定,证明CBF2基因在高盐诱导下的表达能够提高大豆的耐盐能力,为深入研究CBF2的抗逆机制及其在作物抗逆育种中的应用奠定了基础。 认为大豆品系（种质）的抗旱机理是CBF2基因过量表达、萌发期吸水率、光合作用和酶促保护系统均得到改善。通过转基因技术和回交转育两条技术路线,创制高产抗逆大豆种质资源选育的新途径。 5社会经济效益,存在的问题： 关于品种的抗旱性与丰产性的关系,长期存在着两种认识,一种观点认为提高抗旱性和增产两者不可兼得。另一种观点认为,丰产性与抗旱性可看作是相对独立的遗传特性,一般由不同的基因或基因组合控制,通过育种,特别是基因工程育种,将不同亲本的抗旱性和丰产性结合于同一品种之中是可能的。我们认为从理论上分析,品种的抗旱性与丰产性的统一是成立的。而且育种家也已培育出高产抗旱大豆新品种。 6历年获奖情况： 创制高产抗逆（抗旱、耐盐）大豆种质7份,大豆新品系3份;从CBF2基因过量表达和生理生化指标和产量的表型鉴定等方面揭示了大豆的抗逆机理;申报了牡豆8号大豆新品种保护权;在核心期刊上发表论文6篇,其中3篇已见刊,3篇已录用。超额完成计划任务书中所规定的研究内容,其中获得的大豆种质和新品系属国内领先,所揭示的大豆抗逆机理属国内先进水平。