成果簡(jiǎn)介
我國是大豆的故鄉(xiāng)，迄今已經(jīng)有五千年以上的栽培和利用歷史。但近年來，我國大豆對(duì)外依存度已超過85%，出現(xiàn)大豆供需嚴(yán)重失調(diào)，民族大豆產(chǎn)業(yè)瀕臨全線受困境地。種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，種質(zhì)資源是攜帶生物遺傳信息且具有實(shí)際或潛在利用價(jià)值的載體，故可以認(rèn)為種質(zhì)資源是種子的“芯片”。在“大豆振興計(jì)劃”及種源“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)的任務(wù)背景下，開展東北大豆代表性種質(zhì)資源的生態(tài)遺傳與育種貢獻(xiàn)研究，是從源頭上解決種源“卡脖子”問題，具有特別重要的意義。
大豆起源于我國黃淮和長(zhǎng)江流域，引到關(guān)外后，發(fā)展為東北主要作物，東北變成我國大豆的主要產(chǎn)區(qū)，形成了東北大豆資源群體。上世紀(jì)美國從東北引進(jìn)大豆資源，經(jīng)改良后發(fā)展為世界大豆第一主產(chǎn)國。東北大豆資源為全世界90%大豆生產(chǎn)提供了種質(zhì)基礎(chǔ)，東北大豆資源如此優(yōu)異的遺傳基礎(chǔ)，我國科學(xué)家有責(zé)任揭示其原由。以往東北大豆資源的研究局限于收集編目、性狀描述，編制資源介紹、出版圖譜等描述性工作。對(duì)于個(gè)別資源做過少數(shù)性狀的遺傳研究，分子生物學(xué)和基因組學(xué)發(fā)展以來做過一些個(gè)別材料、個(gè)別性狀的QTL和基因定位研究，但是尚未見對(duì)東北大豆資源群體開展育種性狀全面遺傳解析，更未見基于資源群體遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行全基因組設(shè)計(jì)育種的研究。東北如此，國內(nèi)外也復(fù)如此。本項(xiàng)目目的在于將現(xiàn)代分子技術(shù)和基因組技術(shù)用于東北大豆資源群體的研究和育種應(yīng)用。本項(xiàng)資源研究屬于應(yīng)用性自然科學(xué)研究。
本項(xiàng)目依托國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃“973”計(jì)劃(2011CB1093)，國家自然科學(xué)基金(31371651)項(xiàng)目的資金支撐，上述項(xiàng)目均已結(jié)項(xiàng)，其成果分別達(dá)到國際和國內(nèi)先進(jìn)水平，部分成果達(dá)到國內(nèi)外領(lǐng)先水平。
② 技術(shù)原理及性能指標(biāo)；
1.綜合應(yīng)用歷史文獻(xiàn)追溯、系譜分析、基因組測(cè)序等方法，理清了東北大豆產(chǎn)區(qū)擴(kuò)展的歷史進(jìn)程和熟期組類型演化軌跡，揭示了東北大豆核心種質(zhì)對(duì)美洲大豆崛起的決定性遺傳貢獻(xiàn)，對(duì)全球大豆產(chǎn)業(yè)的種質(zhì)貢獻(xiàn)率達(dá)85%。
2.構(gòu)建了東北大豆核心種質(zhì)群體和生態(tài)分類體系，提出了東北大豆育種生態(tài)區(qū)域化方案。解析了全區(qū)/生態(tài)亞區(qū)性狀QTL及其等位變異的貢獻(xiàn)與效應(yīng)，揭示了種質(zhì)群體因生態(tài)環(huán)境而異的QTL-等位變異網(wǎng)絡(luò)體系，明確了東北大豆資源的生態(tài)遺傳基礎(chǔ)。
3.建立了通過QTL-等位變異矩陣比較研究性狀進(jìn)化的新方法，揭示了栽培物種進(jìn)化機(jī)制中等位變異遺傳、淘汰、新生和重組的差異動(dòng)力學(xué)特征，發(fā)現(xiàn)前三者基礎(chǔ)上的等位變異重組是育種進(jìn)化的無盡來源。
4.發(fā)展了針對(duì)單個(gè)性狀超親和多個(gè)性狀綜合改良的全基因組QTL-等位變異組合設(shè)計(jì)和基因型設(shè)計(jì)新方法，為早熟性、蛋白質(zhì)含量、油脂含量等單性狀和籽粒性狀+株型性狀+產(chǎn)量性狀綜合改良提供了多種設(shè)計(jì)方案。
③ 技術(shù)的創(chuàng)造性與先進(jìn)性；
該項(xiàng)目揭示了東北大豆不同生態(tài)區(qū)域群體QTL-等位變異的差異構(gòu)成。采用項(xiàng)目組成員先期發(fā)明的RTM-GWAS方法，形成了上述發(fā)現(xiàn)點(diǎn)的結(jié)果創(chuàng)新，將種質(zhì)資源學(xué)研究推進(jìn)到群體生態(tài)遺傳、資源演化研究和群體設(shè)計(jì)育種研究的前沿。該成果在大豆種質(zhì)資源群體生態(tài)遺傳研究上達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
④ 技術(shù)的成熟程度，適用范圍和安全性；
本研究技術(shù)成熟，研究思路具有獨(dú)創(chuàng)性，可廣泛應(yīng)用于作物種質(zhì)資源評(píng)價(jià)，研究不同性狀進(jìn)化機(jī)制，單性狀和多性狀的全基因組優(yōu)化設(shè)計(jì)育種應(yīng)用，具有高效性、安全性。
⑤ 應(yīng)用情況及存在的問題；
本研究理論創(chuàng)新性結(jié)果已由東北及全國多家育種單位廣泛應(yīng)用。項(xiàng)目組利用東北栽培大豆種質(zhì)資源群體已創(chuàng)制育種新材料43份，構(gòu)建突變系3套，選育大豆新品種20個(gè)，獲新品種保護(hù)權(quán)8個(gè)。牡豆11、牡試6號(hào)等大豆新品種，2019-2021年累計(jì)推廣1000余萬畝，獲得顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
發(fā)表學(xué)術(shù)論文18篇，其中SCI 收錄6篇，SCI-E總引71次，他引33次。其它相關(guān)論文CNKI總引94次，他引52次。中文文獻(xiàn)在中國知網(wǎng)中檢索共下載2394次，引用70次。項(xiàng)目結(jié)果已整理完成專著《中國東北栽培大豆種質(zhì)資源群體的生態(tài)遺傳與育種貢獻(xiàn)》，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
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