利用外来遗传资源提升北海道大豆花期耐涝性的研究

这篇研究通过评估两个源自耐涝品种Shokukei-32的优良育种系（Tokei-1365和Tokei-1414），揭示了其在花期耐涝性上的显著优势，表现为较低的萎蔫评分、较高的根重和种子产量。研究还验证了数量性状位点qFTA2-1在特定遗传背景（Toyoharuka）中的有效性，并筛选出7种具有潜在耐涝性的外来品种，为大豆耐涝育种提供了新资源。

　　

引言

北海道作为日本主要大豆（Glycine max）产区，近年来因全球变暖导致降水增加，花期涝害成为影响产量的关键因素。研究指出，涝害会显著降低大豆根系生物量、光合速率及固氮能力，最终导致减产。东南亚地区的大豆品种（如印尼品种Willis衍生的Shokukei-32）因长期适应湿地环境表现出强耐涝性，但其种子外观（褐色种脐）不符合日本市场需求，因此需通过育种改良。

材料与方法

耐涝性评估实验

• 实验1（田间试验）：比较耐涝品种Shokukei-32、敏感品种Toyoharuka及两个育种系（Tokei-1365和Tokei-1414）在花期淹水处理下的萎蔫评分和荚果数。
• 实验2（根系分析）：测定淹水与非淹水条件下根干重比值（I/N比），揭示耐涝性与根系维持能力的关系。
• 实验3（盆栽试验）：通过光合速率和种子产量耐涝指数（FTI）评估生理响应。

QTL qFTA2-1的普适性验证
利用不同遗传背景群体（如Yukishizuka/Shokukei-32杂交系）和Toyoharuka近等基因系（NILs），结合分子标记Satt216分析qFTA2-1的效应。

外来资源筛选
从北美和欧洲的17个品种中初筛出7个耐涝候选种，通过田间与盆栽试验评估其萎蔫评分、根重及产量稳定性。

结果

1. 育种系表现：Tokei-1365和Tokei-1414的萎蔫评分显著低于Toyoharuka（2015-2019年数据），且根重I/N比达0.36-0.53，接近Shokukei-32（0.39）。淹水后其荚果数（85.6-189.8 a^-1）和种子产量FTI（44-63）均显著优于敏感品种。
2. QTL局限性：qFTA2-1仅在Toyoharuka遗传背景中稳定表达，在其他组合（如Chukou 2236）中效应不显著。
3. 新资源潜力：7个外来品种的萎蔫评分（0.1-1.3）与Shokukei-32相当，其中RN 27368和RN 21002的根重I/N比（0.61-0.67）和产量FTI（78-89）表现突出。

讨论

• 耐涝机制：耐涝品种通过维持根系生长（如形成通气组织）和减少光合抑制缓解伤害。Tokei-1414虽未携带qFTA2-1，仍表现优异，暗示存在其他耐涝通路。
• 育种策略：需结合多基因改良与外来资源引入，同时关注品种适应性（如抗病性、市场性状）。
• 未来方向：通过GWAS或功能基因组学解析耐涝相关基因（如编码水通道蛋白的候选基因），并探索新资源中激素调控或能量代谢的作用。

研究为北海道大豆耐涝育种提供了实践依据，同时强调了遗传背景对QTL效应的影响及多样化种质资源的重要性。