全 文 ：书西北植物学报!
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文章编号$
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收稿日期$
!"#$*"%*!&
&修改稿收到日期$
!"#$*"$*!$
!!
基金项目$国家高技术研究发展计划"
!"#!11#"##",
#广东省农业科技项目"
!"#%2"!"%"#
#国家自然科学基金"
%#!&#&($
#(
!!
作者简介$邓小娟"
#")
#!女!硕士!研究方向为大豆分子育种(
3*45.6
$
/758
)
9:
-!
#,%+7;4
!!"
通信作者$杨存义"
#,,)
#!男!博士!副教授(主要从事植物营养性状遗传学与改良研究(
3*45.6
$
<
7
/758+=98+70
大豆籽粒镉积累
$
%&
的整合及其分子标记的验证
邓小娟!赵云云!邱岱岱!商瑞昕!王
!
朋!万海波!陈
!
可!阙祥祥!杨存义"
"广东省植物分子育种重点实验室!国家大豆改良中心广东分中心!华南农业大学农学院!广州
$#",("
#
摘
!
要$该研究在收集大豆籽粒镉积累定位信息的基础上!通过参考图谱分子标记比较整合已有的定位信息!进一
步在*中黄
!(
+"籽粒高积累镉#与*华夏
%
号+"籽粒低积累镉#衍生的"
>
,
$
&
#重组自交系群体中!对大豆籽粒镉积累
的
?@A
位点及其分子标记进行验证(结果表明!在不同群体中定位的籽粒镉积累
!
个主效
?@A
"
!"##
和
!"#
#位
于第

染色体同一区域&该区段内候选基因
$%&(#
的点突变!在籽粒镉积累不同的*中黄
!(
+和*华夏
%
号+之
间是一致的&该位点与*中黄
!(
+和*华夏
%
号+各器官的镉浓度并无连锁关系(研究认为!*中黄
!(
+与*华夏
%
号+
间籽粒镉积累差异由其它位点控制!需要利用该重组自交系群体进行全基因组定位(
关键词$大豆&镉&积累&分子标记
中图分类号$
?&B
&
?(B+##,
!!!
文献标志码$
1
()*
+
,-)#"(-(!.-/0-)#"("1
$
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+
3-!4#04
566040/-)#"(#(7"
8
9*-(:,-#(2
C3DEF.5;
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850
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GH1IJ80
<
80
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MH1DEN8.:.0
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O1DEP=0
Q
!
O1DH5.R;
!
SH3DT=
!
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Q
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Q
!
J1DES80
<
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"
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E850
Q
9;0
Q
PU;V.07.56T=
<
A5R;U5W;U
<
;XP650WY;6=7865U2U==9.0
Q
&
M8R*7=0W=U;XD5W.;056M;
<
R=50K4
Z
U;V=4=0WS=0W=U
&
S;6=
Q
=
;X1
Q
U.786W8U=
!
M;8W[S[.051
Q
U.786W8U56L0.V=U/.W
<
!
E850
Q
\[;8$#",(!
!
S[.05
#
592),-6)
$
K0W[.//W89
<
!
]=.0W=
Q
U5W=9W[=45
ZZ
.0
Q
.0X;U45W.;0R5/=9;07;6=7W.0
Q
;X
Z
;/.W.;0.0
Q
.0X;U45*
W.;05R;8W?@A/U=65W=9W;7594.8457784865W.;0.0/;
<
R=50
Q
U5.0/+@[=0W[=U=7;4R.050W.0RU=96.0=
"
NKA
#
Z
;
Z
865W.;0
"
>
,
$
&
#
9=U.V=9XU;4
*
G[;0
Q
[850
Q
!(
"
GH!(
#+
509
*
H85:.5%
"
HF%
#+
]=U=8/=9W;V56.95W=
;0=45
-
;U?@A!"##
%
!"#][.7[7;0WU;6=9W[=7594.8457784865W.;0.0/;
<
R=50
Q
U5.0+@[=U=/86W/
/[;]=9W[5WW[=45
-
;U?@A!"##
%
!"#
!
][.7[]=U=45
ZZ
=9R
<
W];
Q
U;8
Z
/
!
57W856
<
6;75W=9.0W[=/54=
XU5
Q
4=0W;07[U;4;/;4=+@[=
Z
;.0W48W5W.;0.0$%&(#
!
W[5W;0=;XW[=7509.95W=
Q
=0=X;U!"##
!
]5/
/.4.65U.0GH!(509HF%+@[=!"##]5/0;W6.0^=9].W[W[=9.XX=U=07=/;X7594.847;07=0WU5W.;0.0V5U.*
;8/;U
Q
50/R=W]==0GH!(509HF%+@[=X.09.0
Q
/.09.75W=9W[5WW[=U=]=U=;W[=U0=]?@A/7;0WU;6.0
Q
W[=
9.XX=U=07=;X7594.8457784865W.;0.0
Q
U5.0R=W]==0GH!(509HF%+KW./0=7=//5U
<
W;45^=
Q
=0;4=*].9=
/7500.0
Q
509.9=0W.X.75W.;0.0X8W8U=+
;*
8
<",!2
$
/;
<
R=50
&
7594.84
&
57784865W.;0
&
4;6=7865U45U^=U/
!!
随着采矿业的发展含镉废水的农田灌溉污泥
的农业利用磷肥的使用及矿区飘尘的沉降等!镉等
重金属被大量输入土壤环境!镉污染已成为一个越
来越严重的全球性环境问题,#-(土壤中的镉通过植
物根系容易积累在植物体内!但镉是植物的一种非
必需元素!不仅影响植物的生长和发育!而且通过食
物链最终影响人类的健康,!*(-(因此有必要选育籽
粒低积累镉的优良品种!在轻度中度污染的土地上
生产出符合要求的安全食品,$*,-(
大豆是易积累镉的作物之一!不仅在同样土壤
上生产的粮食中大豆籽粒中镉浓度高于其他作
物,&*-!而且在镉含量极低的田块中大豆籽粒中镉也
会超过
"+!4
Q
.
^
Q
)#的国际标准,#"*##-(大量研究
表明不同大豆基因型间籽粒镉积累存在显著差
异,$!#!*#,-!且是受主效基因控制!受环境影响较
小,#(-!因此可以通过遗传育种手段有效降低籽粒镉
积累(在育种群体中进行选择关键是指标!传统育
种主要依据表型进行选择(虽然发现幼嫩叶子中镉
浓度和成熟籽粒中镉浓度有极好的相关性!可将籽
粒镉积累的选择提前到利用幼叶进行,#(!#&-!但仍需
要利用化学分析法检测镉含量!使得选育籽粒低积
累优良品种仍是一项费时昂贵的工作(
分子标记辅助选择可在早期世代对单株进行基
因型选择!能很好地满足镉积累性状的选择需求(
开展分子标记辅助育种首先要有性状相关位点的定
位信息!目前大豆籽粒镉积累相关位点的定位仅有
两例报道!
_=
Q
59==/5
,
#B
-利用
1SH.4=`O=/W5
Q
*
&

A=;` O=/W5
Q
*&
等
!
个群体将控制籽粒镉积累
的主效位点
!"##
定位在第

号染色体上!可解释
$&+%a
的表型变异(
2=0.W=,
#
-利用高积累大豆品
种
H5U;/;
<
与低积累大豆品种
>8^8
<
8W5^5
所衍生
的
%
个不同世代群体将控制籽粒镉积累的主效位点
!"#
定位在第

号染色体上!可解释
B!+"a

$&+"a

&$+"a
遗传变异(在定位的区域内确定
$%&(#
%
%
为候选基因!并利用该基因序列在高
积累镉品种和低积累品种间一个碱基的差异开发的
S1PM
标记!连锁分析证明该基因和籽粒镉积累的
完全连锁,!"-(同时发现高积累品种中表达的是该
基因能转运镉的野生型!而低积累品种中表达的是
该基因无转运镉能力的突变型,!"*!#-(
开展分子标记辅助育种前!有必要验证定位信
息在不同遗传背景下的效应,!!-(目前大豆籽粒镉
积累的分子标记定位结果是在加拿大和日本大豆材
料中获得的,#B!"-!也只在加拿大的大豆材料中做了
分子标记验证,#B!"-(虽然中国大豆资源的籽粒镉
积累也存在显著差异,#$*#,-!但尚未有利用中国大豆
材料定位籽粒镉积累的报告!也未在中国大豆育种
群体中对已定位信息进行验证(本研究首先整合大
豆籽粒镉积累相关
?@A
定位的标记信息!然后在
*华夏
%
号+"中抗低积累#和*中黄
!(
+"敏感高积
累#衍生的
>
,
$
&
重组自交系群体中对已有定位信息
进行验证!为华南地区大豆籽粒镉低积累的分子标
记辅助育种提供依据(
#
!
材料与方法
=+=
!
试验材料
*中黄
!(
+"镉敏感籽粒高积累#和*华夏
%
号+
"抗镉籽粒低积累#及其衍生的
#,B
个
>
,
$
&
代重组
自交系"
N=7;4R.050W.0RU=96.0=/
!
NKA
#(
=+>
!
方
!
法
=?>?=
!
重组自交系酶切分析
!
采用
MCM
法,!%-抽
提*中黄
!(
+*华夏
%
号+和
#,B
个重组自交系的基
因组
CD1
!根据文献,#B!"-设计
S1PM
标记引物"
$b*
@E1S1@SEE@1@S@S1S@EE*%b
和
$b*1@E1*
S1@@S@S11@@1ES@@@S*%b
#(利用该引物对!
分别以*中黄
!(
+*华夏
%
号+和
#,B
个重组自交系
的
CD1
为模板!进行
PSN
扩增!扩增产物于
%&c
用
)%*+
酶酶切
![
!在
#"a
变性聚丙烯酰胺凝胶
电泳!然后银染检测其
CD1
带型(
=?>?>
!
大豆籽粒镉积累相关分子标记信息整合
!
利用
Y5
Z
7[5UW!+#
软件将参考文献,
#B
!
"
-中用不
同作图群体定位的大豆籽粒镉积累
?@A
!通过共有
标记及其各自标记的物理距离进行整合作图(具体
如下$如果某一
?@A
的分子标记为原始图谱和参
考图谱中的共有标记!就直接记录该标记在参考图
谱中的对应坐标(对于原始图谱中新开发标记!则
根据其在图谱上的物理位置将其映射参考图谱
/;
<
45
Z
!
上!并计算其相对应的在参考图谱的物理
距离(
=?>?@
!
大豆籽粒镉积累相关位点两侧
77A
标记合
成
!
依据文献,#B!"-提供的序列信息合成了
##
对分
布在第

染色体控制大豆籽粒镉积累主效基因
!"##
%
!"#
两侧的
MMN
引物!具体信息见表
#
(
=?>?B
!
重组自交系株系的分子标记分析
!
用与大
豆籽粒镉积累主效
?@A
"
!"##
%
!"#
#紧密连锁的
##
对
MMN
引物!对
#,B
个重组自交系株系逐一检
测!对扩增条带进行数据统计!将各株系在每个位点
的带型和亲本比较!与母本*中黄
!(
+的带型相同记
为
#
!与父本*华夏
%
号+的带型相同记为
%
(
=?>?C
!
材料处理和样品镉浓度测定
!
根据带型统
计结果!从群体中选择该区域基因型不同的
#"
个株
系!采用污染土盆栽(土壤从轻度污染田间采回后!
经自然风干捶碎过筛!取样测定土壤背景值!镉浓
度为
#+"%4
Q
.
^
Q
)#
(设置不加和加镉
!
个处理!
$%#
&
期 邓小娟!等$大豆籽粒镉积累
?@A
的整合及其分子标记的验证
表
=
!
大豆籽粒镉积累位点
1.$=
两侧
77A
的引物信息
@5R6=#
!
MMN
Z
U.4=U/X650^.0
Q
;0!"##7;0WU;6.0
QQ
U5.07594.84.0/;
<
R=50
引物
PU.4=U
上游引物
L
Z
*
Z
U.4=U
下游引物
C;]0*
Z
U.4=U
M5W^##% EE@@S@S@11S1@ES11111@@E1 @ES1@1@E@E1@@@1@E@EE1111
M5W^#!! 1@@ES1SSSSS1@E@11@@E S11@11@@1E@@ES1@E@@E@@E@@1
M5W^#%$ SS1E1@SS@@SE@11E11@1SS1 E1S1@@ESS@@@SES@@S@S
M5W^#% 11S@111S11@E@11@E@E1@@@E@S1 11E@@111SS@@11@@S11E111@E@E
M5W^#(" 11S@@@11@SE1111E@@1@@ES@E1 S1ES@1E11SS@1E11E1@@1SES
M57^#( @E11S1S1@ES@S11S@@E@S1 SE@E@EE@@ES@1@@11S@111@E1
M55W^#$" @E1@E@S@SSE@1S1@1111E1@S1S S@@S11SS1@1SES@@E@E11
M55W^#$$ @EES@11SS1@@1@@@@11E1SS11 EE11EE1E1EE1@E1EE1E11
M5W^#$& @SE111@@@ES@E1@SS1E1 SS@S11EE@11S@EE111SE1
M5W^$B S@@E1@@11EEE1S1S111@S1@ 11EE1SS@11@SE1ES1@@@@
M5W^&$ @@EE11111@S@@@@@EE1S@@ SS1@1E11EE1@EE@E11@SS
取回的土壤拌匀装盆为不加镉处理!加镉处理为土
壤中添加
S9S6
!
.
!+$H
!
I
"分析纯!分子量为
!!B+%$
#拌匀至土壤镉浓度为
#$+%4
Q
.
^
Q
)#
(静
置
#
周!每盆装风干土
&+"^
Q
(选取籽粒饱满的大
豆种子直接播于土壤中!每盆播种

粒!苗出齐后保
留生长一致的
%
株(每处理重复
%
次!随机区组排
列(在大豆生长期间每天以
$""
"
&""4A
自来水
浇灌至成熟(
所有品种均在成熟期,!(-分别收获!植株分为
根茎叶荚壳和籽粒四部分在烘箱中烘干!样品至
恒重后称重!然后采用硝酸
*
高氯酸消煮法,!$-消煮!
用火焰原子吸收分光光度法,!,-测定各器官中镉
含量(
=+@
!
数据分析
本实验数据用
Y.7U;/;XW3:7=6!""&
"
Y.7U;/;XW
S;4
Z
50
<
!
LM1
#进行平均数标准误计算及作图!
并使用
MPMM#B+"
统计软件进行方差分析(
!
!
结果与分析
>+=
!
不同株系
CD1
扩增片段酶切带型
以*中黄
!(
+*华夏
%
号+和重组自交系的基因
组
CD1
为底物!用引物"
$b*@E1S1@SEE@1@S*
@S1S@EE*%b
!
$b*1@E1S1@@S@S11@@1ES@*
@@S*%b
#进行
PSN
扩增!扩增产物约
#("
"
#$"R
Z
!
限制性内切酶
)%*K
完全酶切后都出现了
!
条带!
产生一条大小为
#!"R
Z
带"图
#
#(结果表明!*中黄
!(
+"籽粒高积累品种#*华夏
%
号+"籽粒低积累品
种#及其重组自交系!扩增产物为
#("
"
#$"R
Z
大小
且均能被限制性内切酶
)%*K
酶切成
#!"R
Z
片段!
与
2=0.W=等,!"-的扩增片段和酶切片段大小均不
同(表明*华夏
%
号+和*中黄
!(
+基因组中该位点
基因
$%&(#
%
%
均是突变型(
>+>
!
大豆籽粒镉积累相关分子标记信息整合
不同研究组的科学家分别将大豆籽粒镉积累相
关的
?@A/
定位在第

号染色体上!分别命名为
!"#
和
!"##
!
!"##
与分子标记
/5W^#%B

/5W^#%

/5W^#("

/57^#(

/55W^#$"
紧密连锁,#B-!
!"#
与分
子标记
E4"
$
(&&",,%

E4"
$
(&"(B%
紧密连
锁,#-(通过原始图谱与参考图谱中的共有标记和
物理距离进行整合!得到大豆籽粒镉积累相关性状
?@A
一致性图谱"图
!
#(从图
!
中发现
!
个研究
组分别定位的控制大豆籽粒镉积累的
?@A
均位于
图
#
!
部分株系的
CD1
扩增片段酶切结果
GH!(+
中黄
!(
&
HF%+
华夏
%
号&
%"

%!*!

((

(B

,&

#!

#(B

#,#

#B$

#B
是*中黄
!(
+与
*华夏
%
号+的部分重组自交系&
1+
扩增片段&
C+
酶切片段(
>.
Q
+#
!
P5WW=U0/;XCD154
Z
6.X.=9XU5
Q
4=0W/5099.
Q
=/W=9R
<
=0<
4=XU;4
Z
5UW.56NKA/
GH!(+G[;0
Q
[850
Q
!(
&
HF%+H85:.5%
&
%"
!
%!*!
!
((
!
(B
!
,&
!
#!
!
#(B
!
#,#
!
#B$
!
#B
!
5U=
Z
5UW.56NKA/9=U.V=9
XU;4G[;0
Q
[850
Q
!(509H85:.5%
&
1+14
Z
6.X.=9XU5
Q
4=0W/
&
C+C.
Q
=/W=9XU5
Q
4=0W/
,%#
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
%$
卷
大豆第

号染色体上引物
M5W^##%
与
M5WT&$
之间!
定位区间有重叠!因此认为
!
个研究组定位的是同
一个位点!记为
!"##
(
>+@
!
!"#=
附近分子标记对重组自交系的基因型
分析
!!
根据整合图谱!确定
!"##
两侧紧密连锁的
图
!
!
大豆第

号染色体上
!"##
%
!"#
位点
附近分子标记整合图
>.
Q
+!
!
M
<
0W[=W.745
Z
;X4;6=7865U45U^=U/
5U;809!"##;0S[U
MMN
引物根据染色体上的位置依次是
M5W^##%

M5W^#!!

M5W^#%$

M5W^#%

M5W^#("

M57^#(

M55W^#$"

M55W^#$$

M5W^#$&

M5W^$B

M5W^&$
"图
!
#(利用这些分子标记对*中黄
!(
+和*华夏
%
号+
衍生的
>
,
$
&
重组自交系进行基因型分析!结果发现!
在
#,B
个重组自交系中有
&#
个株系该区段内的分
子标记带型完全和*中黄
!(
+一样!
,&
个株系该区段
内的分子标记带型完全和*华夏
%
号+一致!但有
%"
个株系在该区段内发生了交换(
根据分子标记分析结果发现!株系
,&
和
((
在
分子标记
M5W^#$&
至
M5W^$B
间发生了交换!分子标
记
M5W^##%
至
M5W^#$&
区间和*中黄
!(
+一样&株系
#B
在分子标记
M55W^#$"
和
M5W^$B
之间发生了双
交换!而两侧标记和*中黄
!(
+一样&株系
#B$
和
%!*
!
在分子标记
M5W^#!!
至
M5W^#%$
间发生了交换!在
分子标记
M5W^#%$
至
M5W^&$
和*中黄
!(
+一样(因
此将
M5W^#%$
到
M55W^#$$
区间与*中黄
!(
+分子标
记一样的株系
,&

((

#B

#B$

%!*!
均记为*中黄
!(
+基因型
P#
"表
!
#(
根据分子标记分析的结果发现!株系
#(B
在分
子标记
M5W^#$&
至
M5W^$B
间发生单交换!分子标记
M5W^##%
至
M5W^#$&
间和*华夏
%
号+一样&株系
(B
在分子标记
M5W^##%
至
M5W^#!!
间发生交换!同时
在分子标记
M55W^#$$
至
M5W^$B
间发生双交换!在
分子标记
M5W^#!!
至
M55W^#$$
间和*华夏
%
号+一
样&株系
#!
在分子标记
M5W^#!!
至
M5W^#%$
间发
生交换!分子标记
M5W^#%$
至
M5W^&$
间和*华夏
%
号+一样&株系
#,#
在分子标记
M5W^#!!
至
M5W^#%$
间
M5W^#$&
至
M5W^$B
间均发生交换&株系
%"
在分
表
>
!
!中黄
>B
"
D
!华夏
@
号"的重组自交系部分株系的基因型信息
@5R6=!
!
E=0;W
=/;X
Z
5UW.56NKA/9=U.V=9XU;4
!
G[;0
Q
[850
Q
!(
"
`
!
H85:.5%
"
群体
Z
;
Z
865W.;0
M5W^##% M5W^#!! M5W^#%$ M5W^#% M5W^#(" M57^#( M55W^#$" M55W^#$$ M5W^#$& M5W^$B M5W^&$
GH!( # # # # # # # # # # #
,& # # # # # # # # # % %
(( # # # # # # # # # % %
#B # # # # # # # % % # #
#B$ % % # # # # # # # # #
%!*! % % # # # # # # # # #
HF% % % % % % % % % % % %
#(B % % % % % % % % % # #
(B # % % % % % % % # % %
#! # # % % % % % % % % %
#,# # # % % % % % % % # #
%" # # % % % % % % # # #
!!
注$
#+
与*中黄
!(
+有相同带型的基因型&
%+
与*华夏
%
号+有相同带型的基因型(
D;W=
$
#+@[=
Q
=0;W
=[5/W[=/.4.65UR509
Z
5WW=U0/].W[
*
GH!(
+&
%+@[=
Q
=0;W
=[5/W[=/.4.65UR509
Z
5WW=U0/].W[
*
HF%
+
+
&%#
&
期 邓小娟!等$大豆籽粒镉积累
?@A
的整合及其分子标记的验证
子标记
M5W^#!!
至
M5W^#$&
间发生双交换!在分子
标记
M5W^#%$
至
M55W^#$$
间和*华夏
%
号+一样(
因此将在分子标记
M5W^#%$
至
M55W^#$$
间与 *华夏
%
号+一样的株系
#(B

(B

#!

#,#

%"
均记为*华夏
%
号+基因型
P
!
"表
!
#(
>+B
!
部分重组自交系各器官中镉浓度差异
>?B?=
!
籽粒中镉浓度差异
!
在不加镉的土种植时!
*中黄
!(
+籽粒镉浓度是
"+%%4
Q
.
^
Q
)#
!具*中黄
!(
+基因型的
$
个株系"
,&

((

#B

#B$
和
%!*!
#中
株系
#B
籽粒镉浓度最高为
"+%"4
Q
.
^
Q
)#
!而株
系
#B$
最低为
"+#$4
Q
.
^
Q
)#
!平均为
"+!%4
Q
.
^
Q
)#
&*华夏
%
号+籽粒镉浓度为
"+#&4
Q
.
^
Q
)#
!具
*华夏
%
号+基因型的
$
个株系"
#(B

(B

#!

#,#
和
%"
#中株系
#(B
和
%"
的籽粒镉浓度最低为
"+#$
4
Q
.
^
Q
)#
!而株系
#,#
的籽粒镉浓度最高为
"+!&
4
Q
.
^
Q
)#
!平均为
"+#4
Q
.
^
Q
)#
"图
%
!
1
#(在加
镉的土种植时!*中黄
!(
+籽粒镉浓度为
#%+%,4
Q
.
^
Q
)#
!具*中黄
!(
+基因型
$
个株系中株系
((
的籽
粒镉浓度最高为
+&"4
Q
.
^
Q
)#
!而株系
,&
的籽粒
镉浓度最低为
B+"4
Q
.
^
Q
)#
!平均为
B+!4
Q
.
^
Q
)#
&*华夏
%
号+籽粒镉浓度为
$+(&4
Q
.
^
Q
)#
!具
*华夏
%
号+基因型
$
个株系中株系
(B
的籽粒镉浓
度最高为
+&B4
Q
.
^
Q
)#
!而株系
%"
的籽粒镉浓度
最低为
(+"$4
Q
.
^
Q
)#
!平均
&+$(4
Q
.
^
Q
)#
&"图
%
!
2
#(结果表明!在
!
种镉浓度的土壤中具*中黄
!(
+基因型株系的籽粒镉浓度平均值高于*华夏
%
号+基因型株系!但株系的籽粒镉浓度均不能明确依
分子标记基因型分组"图
%
#!表明
!"##
位点并不是
*中黄
!(
+和*华夏
%
号+间籽粒镉积累差异的主效
?@A
(
比较亲本和重组自交系在高镉和低镉土壤中的
表现发现!*中黄
!(
+籽粒中镉浓度均是最高!而*华
夏
%
号+籽粒中镉浓度只是在低镉土壤中最低(一
些重组自交系在高低镉浓度土壤中表现不同!如株
系
#B$
和
#(B
的籽粒镉浓度在低镉土壤中与*华夏
%
号+无显著差异!但在高镉土壤中显著高于*华夏
%
号+!而株系
%"
在
!
个土壤中籽粒镉浓度均较低(
这一结果表明!大豆在不同镉浓度胁迫下籽粒积累
可能存在不同的机制(
>?B?>
!
荚壳中镉浓度差异
!
在不加镉土壤中种植
时!*中黄
!(
+荚壳中镉浓度为
"+!,4
Q
.
^
Q
)#
!具
有*中黄
!(
+基因型的
$
个株系中株系
#B
镉浓度
最高为
"+
Q
.
^
Q
)#
!而株系
%!*!
最低为
"+!,
4
Q
.
^
Q
)#
!平均为
"+($4
Q
.
^
Q
)#
&*华夏
%
号+荚
壳镉浓度为
"+$,4
Q
.
^
Q
)#
!具有*华夏
%
号+基因
型的
$
个株系中株系
#,#
和
%"
的荚壳镉浓度最高
为
"+(!4
Q
.
^
Q
)#
!而株系
#(B
最低为
"+!&4
Q
.
^
Q
)#
!平均为
"+%$4
Q
.
^
Q
)#
"图
(
!
1
#(在加镉的
土壤中种植时!*中黄
!(
+荚壳镉浓度为
#(+%4
Q
.
^
Q
)#
!具有*中黄
!(
+基因型的
$
个株系中株系
((
的荚壳镉浓度最高为
#&+##4
Q
.
^
Q
)#
!而株系
,&
最低为
+!4
Q
.
^
Q
)#
!平均为
#(+B4
Q
.
^
Q
)#
&
*华夏
%
号+荚壳的镉浓度为
+,4
Q
.
^
Q
)#
!具有
*华夏
%
号+基因型的
$
个株系中株系
#!
荚壳镉浓
度最高为
#!+$4
Q
.
^
Q
)#
!而株系
%"
最低为
B+%&
4
Q
.
^
Q
)#
!平均为
#"+B%4
Q
.
^
Q
)#
"图
(
!
2
#(虽然
不同株系间荚壳镉浓度达到显著差异!但在两种浓
度镉的土壤中各株系的荚壳镉浓度与分子标记基因
图
%
!
在不加镉"
1
#和加镉"
2
#土壤中部分株系籽粒的镉浓度
不同字母表示株系间镉浓度差异显著性"
,
#
"+"$
#&下同
>.
Q
+%
!
S97;07=0WU5W.;0/.0/==9/;X
Z
5UW.56DKA6.0=/.0R57^
Q
U;809
"
1
#
509599=9S9/;.6
"
2
#
L09=UW[=/54=S97;07=0WU5W.;0WU=5W4=0W
!
/.
Q
0.X.750W9.XX=U=07=/5W"+"$6=V=6]=U=/[;]=9].W[9.XX=U=0W6=WW=U/
&
@[=/54=5/R=6;]+
B%#
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
%$
卷
图
(
!
在不加镉"
1
#和加镉"
2
#土壤中部分株系豆荚壳的镉浓度
>.
Q
+(
!
S97;07=0WU5W.;0/.0
Z
;9[86;X
Z
5UW.56DKA6.0=/.0R57^
Q
U;809
"
1
#
509599=9S9/;.6
"
2
#
图
$
!
在不加镉"
1
#和加镉"
2
#土壤中各株系茎叶镉浓度的差异
>.
Q
+$
!
S97;07=0WU5W.;0/.06=5V=/;X
Z
5UW.56DKA6.0=/.0R57^
Q
U;809
"
1
#
509599=9S9/;.6
"
2
#
型推测结果并不吻合!表明
!"##
不是荚壳镉积累
的主效位点(
比较亲本和重组自交系在不同镉浓度土中表现
发现!*华夏
%
号+荚壳镉浓度在低镉土壤中比*中黄
!(
+高!但在高镉土壤中比*中黄
!(
+低&株系
%!*!
在
低镉土壤中荚壳镉浓度较低!但在高镉土壤中荚壳
镉浓度较高&株系
#B
在两种镉浓度土壤中豆荚壳
镉浓度都相对较高(这一结果表明这些系中控制荚
壳镉积累的相关基因不同(
>?B?@
!
茎叶中镉浓度差异
!
在不加镉的土壤中种
植时!*中黄
!(
+茎叶镉浓度为
#+(#4
Q
.
^
Q
)#
!具
有*中黄
!(
+基因型的株系中株系
#B
的茎叶镉浓
度最高为
#+B$4
Q
.
^
Q
)#
!而株系
,&
最低为
"+B!
4
Q
.
^
Q
)#
!平均为
#+#,4
Q
.
^
Q
)#
&*华夏
%
号+茎
叶镉浓度为
"+B4
Q
.
^
Q
)#
!具有*华夏
%
号+基因
型的
$
个株系中株系
%"
的茎叶镉浓度最高为
#+!#
4
Q
.
^
Q
)#
!而株系
(B
最低为
"+,"4
Q
.
^
Q
)#
!平均
为
"+&(4
Q
.
^
Q
)#
"图
$
!
1
#(在加镉的土壤中种植
时!*中黄
!(
+茎叶镉浓度为
((+!,4
Q
.
^
Q
)#
!具有
*中黄
!(
+基因型的
$
个株系中株系
#B
最高为
,!+"4
Q
.
^
Q
)#
!而株系
#B$
最低为
%#+$4
Q
.
^
Q
)#
!平均为
($+%(4
Q
.
^
Q
)#
&*华夏
%
号+茎叶镉
浓度为
#+("4
Q
.
^
Q
)#
!具有*华夏
%
号+基因型的
$
个株系中株系
#,#
最高为
$#+""4
Q
.
^
Q
)#
!而株
系
#(B
最低为
!&+!,4
Q
.
^
Q
)#
!平均为
%(+#"4
Q
.
^
Q
)#
"图
$
!
2
#(虽然具有*中黄
!(
+基因型的株
系平均茎叶镉浓度略高于具有*华夏
%
号+基因型!
但两组材料并不能明显分组!与分子标记基因型结
果并不吻合!因此认为
!"##
位点不能解释*中黄
!(
+和*华夏
%
号+茎叶镉浓度量的差异(
比较亲本和重组自交系在不同镉浓度土中表现
发现!*华夏
%
号+和株系
,&
在低镉土壤中茎叶镉浓
度中等!而在高镉土壤中*华夏
%
号+最低的!株系
,&
却相对较高!*中黄
!(
+和株系
#B
在两种土壤中
表现较为一致!株系
#B
在两种土壤中茎叶镉浓度
都是最高的(结果表明在不同镉水平下这些株系中
%#
&
期 邓小娟!等$大豆籽粒镉积累
?@A
的整合及其分子标记的验证
图
,
!
在不加镉"
1
#和加镉"
2
#土壤中各株系根系镉浓度的差异
>.
Q
+,
!
S97;07=0WU5W.;0/.0U;;W/;X
Z
5UW.56DKA6.0=/.0R57^
Q
U;809
"
1
#
509599=9S9/;.6
"
2
#
茎叶镉积累的机制不相同(
>?B?B
!
根系镉浓度差异
!
在不加镉的土壤中种植
时!*中黄
!(
+根系的镉浓度为
"+
Q
.
^
Q
)#
!具
有*中黄
!(
+基因型的
$
个株系中株系
((
根系镉浓
度最高为
"+!4
Q
.
^
Q
)#
!而株系
%!*!
最低为
"+&#
4
Q
.
^
Q
)#
!平均为
"+B(4
Q
.
^
Q
)#
&*华夏
%
号+根
系镉浓度为
"+!4
Q
.
^
Q
)#
!具有*华夏
%
号+基因
型的
$
个株系中株系
(B
根系镉浓度最高为
#+"#
4
Q
.
^
Q
)#
!而株系
%"
最低为
"+,B4
Q
.
^
Q
)#
!平均
为
"+B&4
Q
.
^
Q
)#
"图
,
!
1
#(在加镉土壤中种植
时!*中黄
!(
+根系镉浓度为
#",+!$4
Q
.
^
Q
)#
!具
有*中黄
!(
+基因型的
$
个株系中株系
#B
最高为
#"$+!(4
Q
.
^
Q
)#
!而株系
#B$
最低为
(%+!%4
Q
.
^
Q
)#
!平均为
B#+"(4
Q
.
^
Q
)#
&*华夏
%
号+根系镉
浓度为
$#+!(4
Q
.
^
Q
)#高!具有*华夏
%
号+基因型
的
$
个株系中株系
(B
最高为
#%,+!B4
Q
.
^
Q
)#
!而
株系
%"
最低为
%!+B$4
Q
.
^
Q
)#
!平均为
B$+&
4
Q
.
^
Q
)#
"图
,
!
2
#(依据两组株系的根系镉浓度
与分子标记基因型结果并不吻合!表明
!"##
与根
系镉浓度没关系(
所有器官中根系的镉浓度最高!在高镉土壤中
根系镉浓度是籽粒的
$
"
#B
倍(各株系在低镉土壤
中根系镉浓度最高
#+"#4
Q
.
^
Q
)#
!最低
"+,B
4
Q
.
^
Q
)#
!相差
"+%%4
Q
.
^
Q
)#
!但高镉土壤中最
高
#%,+%4
Q
.
^
Q
)#
!最低
%!+B$4
Q
.
^
Q
)#
!相差
#"%+($4
Q
.
^
Q
)#
(在低镉土壤中!*中黄
!(
+与*华
夏
%
号+根系镉浓度无差异!但在高镉土壤中*中黄
!(
+显著地高于*华夏
%
号+(重组自交系表现各不
同!具有*华夏
%
号+基因型的株系
(B
和株系
#,#
在
高低镉土壤中根系镉浓度均是最高!而具有*华夏
%
号+基因型的株系
%"
在高低镉土壤中均是最低&
具有*中黄
!(
+基因型的株系
#B$
和具有*华夏
%
号+基因型的株系
#!
在低镉土壤和高镉土壤中表
现不同(这些结果进一步表明这些系中根系镉积累
的基因各不相同(
%
!
讨
!
论
大豆籽粒镉积累存在着显著的基因型差
异,(!#!*#(-!是受主效基因控制!受环境影响较小,#(-(
_=
Q
59==/50
,
#B
-和
2=0.W=,
#*!"
-利用不同的群体分别
将控制籽粒镉积累的主效位点
!"##
和
!"#
定位在
第

号染色体上(本研究通过将两个研究组定位的
分子标记和大豆公共图谱进行了比较!发现
!
个定
位结果均位于第

号染色体的引物
M5W^##%
与
M5WT&$
区间(在由*中黄
!(
+
`
*华夏
%
号+衍生的
>
,
$
&
重组自交系群体中对该位点进行了验证!发现
具有*中黄
!(
+基因型的株系和具有*华夏
%
号+基
因型的株系各器官镉浓度与依据分子标记基因型推
测的结果不一致(因此认为基因
!"##
并不是决定
*中黄
!(
+和*华夏
%
号+各器官镉积累差异的主效
位点!另有新的未知位点决定*中黄
!(
+和*华夏
%
号+间籽粒镉积累差异(
利用双亲本遗传群体进行定位时!受遗传背景
群体性质等因素的影响!通常会得到不同的结
果,!!-(
_=
Q
59==/50
,
#B
-定位大豆籽粒镉积累主效位
点
!"##
时群体是由
%
个加拿大的品种衍生的!而
2=0.W=,
#*!"
-进行定位研究中高积累亲本
H5U;/;
<
也来自加拿大!因此定位区间相同(而本研究用于
验证的
>
,
$
&
重组自交系群体是由中国大豆品种*中
黄
!(
+和*华夏
%
号+杂交衍生的!出现与已有位点
""(#
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
%$
卷
不同的新位点(同时发现株系
%"
在高镉土壤中籽
粒镉积累远低于*华夏
%
号+!出现超亲分离的现象!
表明大豆*中黄
!(
+和*华夏
%
号+镉积累是由多个
基因决定的(在拟南芥水稻中发现镉积累是由多
个基因控制,!&*!B-(水稻籽粒镉积累的
?@A
分别在
在第
%

(

,

&

B

##
染色体上定位到了
#
个与糙米
镉积累能力相关的基因,!-!其中第
##
染色体多次
出现!而第
&
染色体主效
?@A
在
%
个不同背景材料
中定位,%"*%!-!并被克隆命名为
-.HY1%
,
%%*%$
-
(因
此!有必要利用*中黄
!(
+和*华夏
%
号+的重组自交
系群体来进一步进行全基因组定位!寻找与积累相
关的
?@A
位点!才能在中国开展大豆的镉低积累
分子育种(同时认为通过幼嫩叶子中镉浓度来判断
成熟籽粒中镉浓度的方法,#(!#&-并不可靠!且在做镉
抗性和积累筛选时要考虑浓度的选择(
参考文献#
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