大豆科学

大豆NAC转录因子生物信息学分析及GmNAC-1克隆和亚细胞定位

曲硕，刘芳，孙浩文，宋庚辰，胡世豪，姜海鹏，赵雪，韩英鹏 — 2024年09月01 00:00

为研究抗大豆胞囊线虫NAC基因，对大豆东农L10（抗SCN3）和黑农37（感SCN3）进行SCN3逆境胁迫处理，通过RNAseq筛选差异表达GmNAC基因，采用生物信息学方法分析大豆NAC蛋白理化性质、磷酸化、亲水性和蛋白结构，并进行亚细胞定位、基因共线性分析和启动子区元件分析。克隆GmNAC-1，构建过表达GmNAC-1的pCAMBIA3300质粒，通过农杆菌注射法转化至烟草中，进行亚细胞定位。对SCN3胁迫后抗、感大豆的根、茎、叶进行荧光定量PCR。结果表明：NAC家族蛋白总体呈现电中性；二、三级结构无规则卷曲比例最高；亚细胞定位表明NAC家族蛋白存在于细胞核；蛋白总体呈现亲水性，不存在染色体偏好性；丝氨酸对维持蛋白功能发挥主要作用；蛋白总体上为可溶性蛋白；存在多个响应逆境胁迫应答元件LTR、MRE、TGACGmotif等；共线性分析表明不同物种中的NAC基因存在一定同源性。荧光定量PCR结果表明抗、感大豆在受到SCN3胁迫后，GmNAC-1基因均存在上调表达，但抗病比感病大豆根系GmNAC-1基因上调表达更明显。亚细胞定位结果表明GmNAC-1定位于细胞核中，与生物信息学预测结果一致。本研究通过RNAseq筛选差异表达基因GmNAC-1，该基因参与SCN逆境胁迫，结果为进一步研究抗大豆抗胞囊线虫基因奠定基础。

基于联合验证数据评定转化体定量检测结果测量不确定度

2024年09月01 00:00

随着转基因生物及产品定量标识制度的不断完善，大批转化体定量检测方法的建立迫在眉睫，为了在实验数据积累不足的情况下，在检测方法建立初期及时评定测量不确定度，本研究以耐除草剂大豆 DBN9004 定量检测方法为例，在检测实验室积累到足够检测数据之前，在8家实验室对5种转基因含量样品进行联合验证，分析试验数据的再现性标准偏差，形成“自上而下”的不确定度预评定方法。结果显示：经格拉布斯法和科克伦法检验8家实验室数据，实验室5的数据存在离群值和岐离值，故剔除，7家实验室5个含量样品的再现性相对标准差RSD_jR为6.025%～11.532%，均小于规定的35%，说明该方法具有良好的精密度。根据上述分析数据绘制回归曲线方程为s_jR= 0.078 3 ×- 0.010 4，计算的相对标准不确定度分量u_r=0.078 3，u₀=0.012，进而将试样检测结果的平均值（）带入公式，计算定量结果的标准不确定度。结果表明基于联合验证数据评定转化体定量检测结果测量不确定度，为转化体定量检测方法建立初期提供了科学有效的实验室自行评定方法，为转基因生物及产品的安全监管提供了技术保障。

基于转录组分析植物调节剂S3307对大豆根瘤菌Sinorhizobium shofinae生长发育的调控机制

2024年09月01 00:00

为研究烯效唑（S3307）对自生状态下大豆根瘤菌生长和共生表型影响的机制，比较不同浓度S3307对大豆根瘤菌Sinorhizobium shofinae的细胞生长、显微结构的影响，通过回接试验进行验证，并通过转录组分析揭示其调控机理，最后通过qRT-PCR检测S3307处理对S. shofinae nod基因表达的影响。结果显示：在培养液中添加S3307能够降低S.shofinae细胞的生长速度、改变细胞大小，减少细胞内PHB数量。盆栽回接试验显示S3307处理S. shofinae虽然减少了根瘤数，但提高了大豆植株的茎、叶干重。转录组学分析获得了203个差异基因表达谱，功能富集分析显示这些差异表达基因中被显著抑制的基因主要分布在参与生长以及细胞结构等途径。qRT-PCR分析表明S3307处理抑制了IC52_RS29880（nodA）和IC52_RS31765（nodD）基因的表达，与转录组测序结果一致。试验结果表明植物生长调节剂对纯培养根瘤菌生育存在调控作用，转录组学分析揭示了其调控作用主要发生在细胞过程、定位、新陈代谢、应激响应、生长等过程，这些研究数据有助于我们评价植物调节剂对大豆—根瘤菌共生体系结瘤固氮效率的影响。

大豆GmEXPB3和GmEXPB6生物信息学分析及干旱和盐胁迫诱导表达

2024年09月01 00:00

膨胀素（Expansin，EXP）通过调控细胞壁的松弛在植物应对环境胁迫过程中起着重要作用。为研究EXP基因在大豆应对干旱和盐胁迫过程中的作用，本研究对大豆中的两个EXP基因（GmEXPB3和GmEXPB6）进行生物信息学分析，通过实时荧光定量RTPCR（qRT-PCR）检测基因干旱和盐胁迫后的表达量。结果表明：GmEXPB3和GmEXPB6基因分别位于大豆第3和11号染色体上，编码的蛋白序列长度分别为267和277个氨基酸。GmEXPB3蛋白分子量为28.81 kDa，理论等电点为5.62；GmEXPB6蛋白分子量为29.37 kDa，理论等电点为4.95。GmEXPB3和GmEXPB6均为不稳定的亲水蛋白且定位于细胞壁中。GmEXPB3和GmEXPB6蛋白均含有1个保守的DPBB_1结构域。GmEXPB3蛋白与小麦TaEXPB10蛋白的亲缘关系最近，GmEXPB6蛋白与GmEXPB2蛋白亲缘关系最近。干旱胁迫能够诱导GmEXPB3的表达，但不能诱导GmEXPB6的表达。盐胁迫能够诱导GmEXPB3和GmEXPB6的表达。GmEXPB3的启动子区域含有5种与逆境有关的顺式作用元件，GmEXPB6的启动子区域含有4种与逆境有关的顺式作用元件。研究结果可为大豆EXPB基因抗逆机制的研究及应用提供理论依据。

适宜重庆的菜用大豆种质资源鉴定与综合评价

2024年09月01 00:00

为充分挖掘优异菜用大豆种质材料，精准鉴定不同材料特性，为重庆菜用大豆品种选择和种质创新提供参考。以63份参加重庆菜用大豆区试及联合鉴定试验的种质资源为研究对象，对14个菜用大豆相关性状进行多样性分析，通过主成分分析、隶属函数法、聚类分析、相关性分析对不同种质资源进行筛选和综合评价。结果表明：14个性状的变异系数在8.37%~24.90%之间，有效分枝数、株高、主茎节数、单株有效荚数、可溶性糖含量性状变异丰富，主成分分析可将14个性状简化为5个主成分：第1个主成分与500 g标准荚数、鲜百粒重和标准荚宽有关，贡献率达到35.214%；第2个主成分与株高有关；第3个主成分与可溶性糖含量、淀粉含量和蛋白质含量有关；第4个主成分与多粒率、标准荚率和标准荚长有关；第5个主成分与单株有效荚数、主茎节数和单株荚重有关。利用隶属函数综合评判不同种质得分，浙鲜9号F值最高（2.32），闽豆10号F值最低（-2.24）。聚类分析可将不同种质聚为6类，其中第5类、第6类的种质综合性状表现最优。对5个主成分归类，可归纳为大粒型因子、株型因子、品质因子、多粒荚因子、产量构成因子。通过分析品种来源，来自上海、黑龙江和浙江的种质资源，较适宜作为重庆市育种的亲本材料。综合不同分析与评价方法，浙鲜9号、万鲜3号、成鲜豆2937、交大33和浙鲜2018等品种具有粒型大、产量高、可溶性糖含量高及品质优的特点，适宜在本地种植，可为本地品种改良提供优良亲本来源。

高低两种密度条件下耐密植优异大豆种质鉴定

2024年09月01 00:00

为筛选耐密植大豆种质，本研究选用160份大豆种质资源为研究对象，设置高密度45万株·hm^-2和低密度25万株·hm^-2两个处理，调查R6和R8期的倒伏级别等相关耐密植性状。经过2018—2020年鉴定，筛选出茎秆强度、株高、主茎节数、节间长度和底荚高度作为大豆倒伏性的鉴定指标，鉴定出14份耐密植的种质资源，分别是Fiskeby104042、N07、N32、黑河21、黑河41、坂本早生、合交N13333、合交N13498、金源71、合丰42、丰收24、克0995（棕种皮）、克0995（黄种皮）和克14758。

鲜食玉米播期与密度对大豆、鲜食玉米间作产量的影响

张莹莹，牛永锋，孙海潮，董文恒，李永江，张盼，史丽丽，卢道文 — 2024年09月01 00:00

为探索黄淮海区适宜的大豆、鲜食玉米间作模式，采用鲜食玉米播期与密度二因素裂区设计，研究了不同鲜食玉米群体对大豆、鲜食玉米间作体系作物的产量、农艺性状及作物间相对竞争力的影响。结果表明：鲜食玉米3个播期A1(6月30日)、A2(7月7日)、A3(7月14日)与3个种植密度B1(3.20万株·hm^-2)、B2(3.80万株·hm^-2)、B3(4.50万株·hm^-2)共9个处理不影响间作的产量优势，土地当量比(LER)都大于1；从播期方面看，A1、A2和A3的LER均值分别为1.26，1.20和1.15，差异达到显著水平（P<0.05），A1与A2差异不显著；同一播期不同密度条件下，B2的LER最大，B3居中，B1最小。鲜食玉米播期与密度互作对大豆的产量、百粒重无显著性影响，对株高、茎粗、单株荚数、单株粒数产生了显著性影响；鲜食玉米产量和百粒重随着播期的延后逐渐变小，A3的百粒重仅为A1的69.1%，且同一播期内百粒重随着密度的增加逐渐变小。鲜食玉米播期推后抑制了大豆、鲜食玉米共生后期鲜食玉米资源竞争力的恢复，共生前期大豆占优势地位，共生后期鲜食玉米的资源竞争力逐渐变强。因此，就本研究而言，大豆、鲜食玉米间作体系中鲜食玉米应不晚于7月7日播种，种植密度3.80万株·hm^-2有利于大豆、鲜食玉米间作体系总产量的提高。

烯效唑对不同施肥水平下大豆鼓粒期群体特征和产量调控效应研究

滕思远，王晨，梁昌志，马嘉良，金喜军，李鑫，张玉先，王孟雪 — 2024年09月01 00:00

为探究烯效唑植物生长调节剂化控技术对大豆鼓粒期群体特征和产量的调控效果，以黑河43为试验材料，在2022和2023年进行两年的大田试验。试验设3个施肥水平分别为低肥力处理（F1），常规肥力（F2）和高肥力处理（F3）。初花期对不同施肥水平下大豆叶面喷施浓度分别为0，25，50，75和100 mg·L^-1烯效唑（CK、S1、S2、S3和S4）。分析不同施肥水平下，施用不同浓度烯效唑对鼓粒期大豆群体形态特征、光合参数、光衰减系数、产量及构成因素的影响。结果表明：初花期对大豆施用不同浓度烯效唑会在一定程度上抑制植株高度，但同时也能显著促进其茎粗增加、节数增多以及叶面积指数的提升。在低、中施肥水平下，100 mg·L^-1烯效唑能最有效地降低植株高度及增加茎粗，同时大部分烯效唑处理都显著增加了叶面积指数，其中50 mg·L^-1烯效唑的增加效果最为显著。在高施肥水平下，100 mg·L^-1烯效唑处理仍然是抑制株高和增加茎粗的最有效浓度，而75 mg·L^-1处理使叶面积指数提高最为显著。进一步增加施肥量可提升大豆在R5期的光合作用速率、气孔导度、胞间CO₂浓度和蒸腾速率，其中，低、中肥力水平下50 mg·L^-1烯效唑效果依旧最为显著，而在高肥力土壤中则是75 mg·L^-1烯效唑效果最显著。随着植物冠层高度的提升，冠层光衰减系数有所降低，在各种施肥水平条件下，烯效唑处理的影响具有显著性差异，在低肥力时50 mg·L^-1烯效唑效果显著，在高肥力土壤中则是75 mg·L^-1浓度表现最佳。同时，施肥水平和烯效唑浓度的增加也有助于促进大豆的理论产量和产量构成要素的改善，在低肥及中肥力条件下，烯效唑浓度为50 mg·L^-1效果最明显。在高肥力条件下75 mg·L^-1烯效唑的效果最明显。与对照相比分别实现了增产2.98%、3.79%和4.12%。适宜浓度的烯效唑喷施可以有效改善大豆的生长状况和产量，提升光合作用效率，并优化冠层结构，从而促进大豆产量提高。

高油高产大豆精量化播种施肥配套模型的构建

2024年09月01 00:00

为分析大豆播种、施肥方式对大豆产量及油份含量构成的影响，掌握科学化提质、增产技术措施，以高油高产大豆新品种黑农531为材料，分别设置播种密度、施肥深度和施肥量单因素梯度试验，分析单因素指标对产量构成因子与油分含量的影响。采用二次回归正交试验设计，以产量和油分含量为指标建立大豆播种施肥一体化措施的数学模型，并明确最高产量、最高油分含量下的精量化实施措施组合。结果表明：单株荚数和单株粒数随着播种密度的增加均呈现出先增加后降低的趋势，以28万株·hm-2为临界值；单株荚数和单株粒数随着施肥深度的增加呈现出逐渐增加的趋势，百粒重随着施肥深度的增加呈现出抛物线状变化；单株荚数、单数粒数及百粒重均随施肥量的增加呈现出逐渐增加的趋势，均以375 kg·hm^-2为临界值；大豆油份含量随着播种密度增加、施肥层加深、施肥量提高均呈现出先增加后降低的趋势，各播种密度处理之间的油份含量差异不大，浅施肥和增加施肥量均能显著提高大豆油份含量；得出大豆产量与播种密度（X₁）、施肥深度（X₂）、施肥量（X₃）之间的回归方程为：Y=2 714.696+47.445X₁+15.768X₂+2.967X₃-0.490 8X₁²-1.862X₂²-0.001 2²X₃+0.680 9X₁×X₂-0.078 3X₁×X₃-0.005 9X₂×X₃。大豆油份与播种密度、施肥深度、施肥量之间的回归方程为：Y=14.288+0.410X₁+0.083X₂+0.014 6X₃-0.006 47X₁²-0.010 8X₂²-0.000 008 17X₃²+0.004 86X₁×X₂-0.000 316X₁×X₃-0.000 069 1X₂×X₃。通过该模型预测高油高产大豆最高产量可达到3 952.023 kg·hm^-2，达到最大产量需播种密度为28万株·hm^-2，种下施肥深度为10 cm，施肥量为225.080 5 kg·hm^-2；最高油份可达到22.79%，达到最大油份含量需播种密度为26万株·hm^-2，种下施肥深度为8.5 cm，施肥量为354.857 8 kg·hm^-2。研究结果可为促进高油高产大豆生产提供理论基础和技术支持。

不同进化类型大豆品种光合碳代谢关键酶活性研究

2024年09月01 00:00

光合碳代谢是大豆生长发育过程中基础的生理代谢途径，对其自身的产量和品质有重要的影响。为了探索大豆品种演化过程中光合特性的变化规律和碳代谢的演化趋势，本研究以野生、半野生、半栽培和栽培大豆品种为试验材料，对不同进化类型大豆光合特性以及光合碳代谢关键酶活性进行研究。结果表明：净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、RuBP羧化酶活性和叶绿素含量在所有类型的大豆品种中均呈现单峰曲线变化，均以栽培型最高，最大值在R2期，栽培型净光合速率、叶绿素含量和RuBP羧化酶活性分别为24.2 μmol·m^-2·s^-1、99.9 mg·g^-1和4.5 μmol·g^-1·min^-1。碳代谢相关酶活性也均呈单峰曲线变化，蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶、淀粉合成酶、ADPG焦磷酸化酶和UDPG焦磷酸化酶活性最大值均出现在R2期，栽培型大豆品种的蔗糖合成酶和ADPG焦磷酸化酶活性显著高于其它类型品种，分别较野生、半野生、半栽培品种高203.4%、67.8%、49.2%和192.5%、142.4%和131.1%。各类型大豆叶片碳代谢相关酶活性，在V2和R2期与Pn呈显著或者极显著正相关，在R4、R6和R8期与Pn无显著相关性或呈负相关，随着大豆品种的演化，叶片光合碳同化能力改善，其中RuBP羧化酶、蔗糖合成酶和ADPG焦磷酸化酶活性增强幅度较高。研究结果可为大豆品种选育及高光效利用研究提供理论基础。

多组学分析磷胁迫下大豆根瘤碳氮代谢途径

姚玉波 — 2024年09月01 00:00

为解析磷胁迫对大豆根瘤固氮作用的影响，对磷胁迫处理15 d的大豆根瘤进行代谢组学和蛋白质组学检测，分析根瘤中差异代谢物质和差异蛋白及参与的代谢通路。结果表明：大豆根瘤中代谢物质和蛋白上调和下调以响应磷胁迫，参与11个碳代谢途径和19个氮代谢途径，糖类物质下调，参与糖酵解、果糖和甘露糖代谢、半乳糖代谢、淀粉和蔗糖代谢等碳代谢途径，导致根瘤中能量供应不足，进而影响根瘤固氮作用；氨基酸和酶以上调为主，富集在氨基酸代谢、氮代谢、氨酰tRNA生物合成及嘌呤代谢通路，是大豆根瘤响应磷胁迫的重要氮代谢途径；氨基酸上调为TCA循环中间产物提供碳骨架，碳氮代谢协同作用响应磷胁迫对大豆根瘤固氮作用的影响。研究结果为解析磷胁迫影响大豆根瘤固氮作用的生理机制提供理论参考。

基于rDNA测序的连作大豆土壤微生物群落变化规律研究

2024年09月01 00:00

为寻找连作障碍与土壤微生物群落之间的联系，从土壤微生物群落生态的角度研究大豆连作障碍的机理，以大豆正茬、连作4，6，8和10年的大豆盛花期土体和根际土壤为研究对象，采用16S/18S rDNA PCRDGGE方法，对比连作不同年份土壤中细菌和真菌种群结构的变化规律，并对差异性电泳条带进行测序比对。结果显示：聚类分析表明，连作不同年份的土体土聚在一簇，根际土聚在另一簇，土体土细菌和真菌群落结构明显不同于根际土壤；16S rDNA的DGGE图谱表明，土体细菌群落没有发现明显的条带变化，根际细菌种群出现了明显的变化，变化较大的细菌种群经序列比对表明多为Proteobacterium，是一种固氮菌；18S rDNA的DGGE图谱表明，各处理间真菌结构存在一定差异和变化，不同处理间一些条带出现或消失，变化较大的真菌种群经序列比对表明多为Trichosporon pullulans、Temellomycete、Phoma sp.、Cladosporium cladosporioides、Trichosporon pullulans和Cyathus striatus。结果说明细菌和真菌的根际效应很明显，连作大豆细菌种群变化不大，对真菌种群结构影响较大，研究结果可为大豆连作障碍机理研究提供科学依据。

大豆埃氏慢生根瘤菌Y63-1菌株培养基的筛选与优化

冷飘，金拂晓，黄毅，张婵娟，单志慧，杨中路，袁松丽，陈海峰 — 2024年09月01 00:00

为了促进广谱高效大豆埃氏慢生根瘤菌Y631菌株的高效生产与推广应用，本研究对其培养基进行了筛选与优化。首先比较了Y63-1在YMA、TY、SM、PA和BSE 5种根瘤菌基本培养基中的生长速度，结果表明Y63-1在TY基本培养基中生长最快。以TY为基本培养基进行单因素碳源及无机盐利用试验，结果表明葡萄糖是Y63-1生长的最佳碳源，CaCl₂为必要的培养基成分，Rh微量元素对菌株的生长有很大的促进作用。进一步对蛋白胨、葡萄糖、酵母粉及Rh微量元素4种组分进行正交优化，获得了适宜Y63-1生长的最佳培养基，配方（1 L）为：8 g蛋白胨、10 g葡萄糖、3 g酵母粉、0.1 g CaCl₂·6H₂O、3 mL Rh微量元素，pH7.0。此培养基也能显著提升USDA110的生长速率，可以广泛应用于慢生根瘤菌菌剂的大规模生产。

高温高湿贮藏对大豆及其加工产品品质影响研究进展

夏晓雨，朱颖，黄雨洋，何洋，高扬，朱秀清 — 2024年09月01 00:00

大豆作为一种优质的植物蛋白来源,近年来广泛应用于食品行业。大豆贮藏是大豆在收获后直至加工前的必要阶段，但贮藏过程中可能存在极端环境如高温、高湿及极低温等条件，会直接影响大豆原料的组分特性和结构，从而影响加工产品的品质。因此，研究大豆贮藏环境和产品品质变化至关重要。本文系统综述了国内外大豆贮藏过程中大豆及产品变化的相关研究进展，分析了不同贮藏条件下大豆原料的蛋白质、脂肪、碳水化合物等组分及其加工产品豆乳、豆腐的品质变化，重点分析高温高湿贮藏条件（极端环境）下大豆蛋白质等主要组分和豆腐品质的变化机制，为大豆长期贮运和豆制品产业发展提供参考。

镰孢菌引发的大豆根腐病及其生物防治研究进展

姜超，董禹含，孟利强，王向向，刘治廷，陈静宇，樊川，曹旭 — 2024年09月01 00:00

大豆是我国主要粮食和经济作物之一，但其产量和品质极易受病害影响。大豆根腐病是世界范围内较为常见的大豆病害类型。镰孢菌（Fusarium）是大豆根腐病的主要致病菌之一。本文综述了由镰孢菌引发的大豆根腐病的发生条件、发病症状及病害影响，并分析了镰孢菌引发大豆根腐病的致病性与发病机理。通过尖孢镰孢菌（F. oxysporum）和禾谷镰孢菌（F. graminearum）的致病性研究发现，镰孢菌属菌株可以通过破坏宿主植物免疫应答系统或分泌真菌毒素破坏植物细胞等方式引发大豆根腐病。同时不同病原菌之间还存在协同互作机制，可通过分泌促侵染关键物质协同逃脱宿主植物防御。本文总结了镰孢菌引发的大豆根腐病的生物防治研究进展。生物防治手段集合多个作用靶点于一体，通过转录组学技术能够揭示生物防治的作用机理，而生防微生物固有的活体属性所带来的应用局限性则可通过与农业田间管理、化学防治相结合等方式加以攻破。本文还对关于大豆根腐病乃至各类农业生产病害的生物防治未来研究方向进行了展望。