作物杂志, 2026, 42(5): 141-147 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2026.05.016

遗传育种·种质资源·生物技术

高油高产大豆新品种合农100的选育及其遗传基础和应用前景分析

徐杰飞,, 郑伟, 王志新, 张振宇, 赵星棋, 王象然, 李灿东,

黑龙江省农业科学院佳木斯分院/国家大豆产业技术体系佳木斯综合试验站, 154007, 黑龙江佳木斯

Breeding, Genetic Basis, and Application Prospects of the High-Oil and High-Yield Soybean Variety Henong 100

Xu Jiefei,, Zheng Wei, Wang Zhixin, Zhang Zhenyu, Zhao Xingqi, Wang Xiangran, Li Candong,

Jiamusi Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences / Jiamusi Comprehensive Experimental Station of National Soybean Industry Technology System, Jiamusi 154007, Heilongjiang, China

通讯作者: 李灿东,主要从事大豆育种与栽培研究,E-mail:licandong@126.com

收稿日期: 2026-03-20   修回日期: 2026-06-6   网络出版日期: 2026-06-18

基金资助: 黑龙江省农业科技创新跨越工程农业科技基础创新项目(CX25JC31)
黑龙江省自然科学基金项目(JQ2025C004)
财政部和农业农村部:国家现代农业产业技术体系(CARS-04-CES05)
国家自然科学基金面上项目“大豆三粒荚与单株荚数双性状关联基因TSP-PN1的功能解析”(32372182)

Received: 2026-03-20   Revised: 2026-06-6   Online: 2026-06-18

作者简介 About authors

徐杰飞,主要从事大豆育种与栽培研究,E-mail:3155537743@qq.com

摘要

针对黑龙江省大豆生产对高油高产抗病品种的需求,开展优质大豆新品种选育研究。以合丰50为母本、合农95为父本进行杂交,采用常规育种与分子标记辅助选择育种技术相结合的方法选育新品种,通过区域试验、生产试验检测产量及品质,采用相应方法进行抗病性鉴定,并利用20K液相芯片检测相关主效基因。合农100在2022-2023年参加黑龙江省区域试验,平均产量较对照品种合丰51增产9.8%;2024年参加黑龙江省生产试验,平均产量较对照品种北豆40增产10.8%。品质检测结果显示,2022-2024年3年间该品种脂肪含量平均值达22.63%,达到高油大豆品种标准。抗病性鉴定表明,合农100对大豆生产中常见的疫霉根腐病、灰斑病均表现为中抗以上。分子检测结果显示,该品种成功聚合了母本合丰50、父本合农95的油分含量及百粒重主效基因。因此,合农100有效聚合了双亲优异遗传基因,兼具高油、高产特性与优良抗病能力,且适应性强,符合黑龙江省大豆生产需求,可作为优质种质资源用于后续育种研究。

关键词: 大豆; 合农100; 高油高产; 抗病性; 品种选育

Abstract

In response to the demand for high-oil, high-yield, disease resistant varieties in soybean production in Heilongjiang Province, research on breeding new high-quality soybean varieties was conducted. Using Hefeng 50 as the female parent and Henong 95 as the male parent for hybridization, the new variety was developed by combining conventional breeding with molecular marker-assisted selection techniques. The yield and quality were tested through regional and production trials, and disease resistance was identified using corresponding methods. Relevant major genes were detected using a 20K liquid-phase capture chip. Henong 100 participated in regional trials in Heilongjiang Province from 2022 to 2023, with an average yield increase of 9.8% compared to the control variety Hefeng 51. In the 2024 production trial in Heilongjiang Province, its average yield increased by 10.8% compared to the control variety Beidou 40. The quality inspection results showed that the average fat content of Henong 100 from 2022 to 2024 reached 22.63%, meeting the standards for high oil soybean varieties. The disease resistance identification showed that Henong 100 exhibited moderate to high resistance to common soybean Phytophthora root rot and soybean gray spot disease in soybean production. Molecular testing results showed that the variety successfully aggregated the major genes for oil content and 100-seed weight of the maternal parent Hefeng 50 and the paternal parent Henong 95. Therefore, Henong 100 effectively aggregates excellent genetic genes from both parents, possessing high oil and high yield characteristics as well as excellent disease resistance, strong adaptability, and meeting the soybean production needs of Heilongjiang Province. It can be used as a high-quality germplasm resource for subsequent breeding research.

Keywords: Soybean; Henong 100; High oil and high yield; Disease resistance; Variety breeding

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本文引用格式

徐杰飞, 郑伟, 王志新, 张振宇, 赵星棋, 王象然, 李灿东. 高油高产大豆新品种合农100的选育及其遗传基础和应用前景分析. 作物杂志, 2026, 42(5): 141-147 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2026.05.016

Xu Jiefei, Zheng Wei, Wang Zhixin, Zhang Zhenyu, Zhao Xingqi, Wang Xiangran, Li Candong. Breeding, Genetic Basis, and Application Prospects of the High-Oil and High-Yield Soybean Variety Henong 100. Crops, 2026, 42(5): 141-147 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2026.05.016

大豆是我国重要的油料和饲料作物[1-2],兼具高蛋白特性,市场需求广泛[3],对保障粮油供给、稳定农产品市场、优化农业结构及保护国家粮食安全具有重要意义[4]。当前,我国大豆消费需求逐年攀升,但国产大豆产能与品质短板突出、自给能力不足,产业高度依赖进口,安全与自主性受限[4-5]。黑龙江省作为我国大豆主产区,寒地黑土生态条件独特,大豆种植面积与总产量均排在全国第一,该区域的品种选育方向直接引领我国北方春大豆产业发展趋势[6-8]。因此,培育适配黑龙江省生态条件的高油高产大豆新品种,是破解大豆产业瓶颈、发展区域农业、提升国产大豆竞争力和保障国家粮食安全的重要手段。大豆育种技术也由传统表型选择逐步向分子设计育种转型[9-10]。在高油高产大豆研究进展方面,前人[11]已明确大豆油分含量受多基因控制,通过全基因组关联分析、QTL定位等技术,已定位出多个油分主效数量性状位点(QTL),如位于15号染色体的qOil15-1和20号染色体的qOil20-1等,这些位点可解释较大比例的油分遗传变异,为油分性状的分子改良提供了精准靶点[12];在产量相关性状研究中,百粒重和单株荚数等产量相关因素的遗传机制已得到初步解析,相关分子标记被应用于辅助选择[13-14]。在病害抗性研究领域,针对寒地大豆主发病害疫霉根腐病和灰斑病,已鉴定出Rps1k和Rps3a等抗疫霉根腐病基因及Rcs3等抗灰斑病基因,为抗性品种培育提供了基因资源[15-16]。分子标记辅助选择与常规育种结合突破了传统育种的局限,提升了基因定位精度与育种效率,协同聚合高油和高产等优良性状[17-18]。近年来,科研人员通过多基因聚合和分子标记选择等技术培育出脉育565和脉育579等高油高产大豆新品种,油分含量普遍高于22%,产量较对照均增产,部分品种油分超过进口大豆平均水平[19]。但寒地大豆难以聚合高油、高产和抗病性状,寒地积温不足、无霜期短,加之疫霉根腐病和灰斑病危害,大豆产量与品质潜力受限,甚至加剧劣变风险[20],而传统育种模式依赖表型选择,存在周期长、效率低和优良性状协同聚合难等问题[21]。合丰50与合农95作为黑龙江省大豆育种的优良骨干亲本,具有明确的性状优势,合丰50油分含量突出,携带油分积累相关优异基因[22],合农95则具有早熟和高产等优良性状,并具一定的抗逆性[23],二者的优良基因互补。本研究以这2个品种为亲本,结合常规育种与分子标记辅助选择技术,利用油分分子标记聚合亲本优异基因,通过表型选择优良种质,实现协同优化;针对寒地大豆主发病害疫霉根腐病和灰斑病,明确新品种的抗性水平,解决传统品种抗性单一或抗性不足的问题;利用20K液相芯片技术,解析合农100关键性状的分子基础,为后续寒地大豆高油、大粒和高产等目标性状的分子标记辅助育种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 基因表达试验

1.1.1 试验材料及培养条件

以2024年在黑龙江省农业科学院佳木斯分院试验田收获的合丰50、合农95、合农100大豆种子为试验材料。

人工气候室培养,长日照条件(光照16 h/黑暗8 h),温度为24~26 ℃,光照强度为500~800 µmol/(m2·s)。

1.1.2 试验方法

使用HiPure Plant RNA Mini Kit植物总RNA小提试剂盒进行植物组织RNA提取和反转录。使用Prime Script RT reagent Kit with gDNA Eraser(Perfect Real Time,RR047A)进行反转录。RT-qPCR反应体系及程序为反应体系(16.0 μL):2×PCRMIX(QIAGEN,8.0 μL)、引物-F(0.2 μL)、引物-R(0.2 μL)、DNA模板(<100 ng,1.0 μL)、ddH2O(6.6 μL)。程序如下:94 ℃,10 s变性;59 ℃,10 s退火;72 ℃,40 s延伸;40个循环。结果导出计算表达量。

1.1.3 测定高油基因及百粒重基因在大豆叶片中表达量

在苗期(V2)选取长势均匀一致的3株大豆植株,将第1片完全展开复叶放在一起用锡箔纸包上,放在液氮中,然后放入预冷的研钵中研磨,提取RNA,用荧光定量PCR仪器进行基因表达分析,内参为UKN2,计算结果采用2-ΔΔCt计算相对表达量(表1)。

表1   本研究所用引物

Table 1  Primers used in this study

基因
Gene
引物序列(5'→3')
Primer sequence (5'→3')
目的
Purpose
UKN2
F:AGACTAAGGAGCTTGAATTC
R:GCTGACTTGACCTCTTC
内参基因
GmSDP1-1
F:GCCTTTTCGAGGCTCAGGAA
R:AGCTACCATCCCTCCAACGG
基因表达检测
GmFATB1A
F:TGATCTACCTTCGCCTCCCC
R:CATCCACTGCTTTTCAGCGG
基因表达检测
GmZF351
F:CACCTTCTCCTTCTTCGCCT
R:CCATGGAACACACAAGCTCA
基因表达检测
GmMPK1
F:GGAAACCAAGAAAGGCCAGC
R:TCTGGTGCCATCTTGGCATT
基因表达检测
GmDGAT3-1
F:CTCGGATGCTGGAGAGGTGT
R:TTGGAGGCTTTGAGTTTGGC
基因表达检测
GmLox3
F:GCGCAAGAATGTGTTGGACG
R:ATCGGCCCAAGAAGGCAGTA
基因表达检测
GmLPAAT
F:ACAATGGTGCAAAGACGCGT
R:ATGCCGACGGATTTGTTGAA
基因表达检测
GmSWEET10a
F:GACGGCGTTGTTCCCCTTAT
R:GTTCCTTGCATCCTTGTGCG
基因表达检测
GmDGAT1B
F:CGCCACCGAGAGAGTTCTGA
R:TCGAAGAAGCTCTGCCAGGA
基因表达检测
GmDof4
F:CTACAACCTCTCCCAGCCCC
R:TGGAGGAGCGTTTGGATTTG
基因表达检测
GmCYP78A57
F:GACACGGTGGCAATTCTGCT
R:GGAGGATCCGCAAACGAAGT
基因表达检测
GmSPL9c
F:ATGAACGTCGGAGAAAGCCC
R:GAAAGTTGCCACCTCTGCCA
基因表达检测
GmLHY2b
F:CCTGTGCACGTTGTTGATGG
R:ATTAACCCCTCCCTTCGGCT
基因表达检测
GmCHLI4
F:TGGATTCTGCTGCATCAGGA
R:CCAGAAGCTGTGGCCTGAGT
基因表达检测

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1.2 疫霉根腐病鉴定
1.2.1 试验菌株及培养条件

供试菌株为黑龙江省优势大豆疫霉菌1号生理小种,原菌种由黑龙江省农业科学院佳木斯分院植物保护研究所保存。无菌条件下挑取约0.5 cm2边缘菌落转接至CA培养基,封口后倒置,25 ℃恒温培养1周,每日观察生长状态,发现杂菌及时清除。

1.2.2 菌株接种方法及抗性评价标准

采用下胚轴接种法,待大豆第1片三出复叶完全展开,对其根部用大豆疫霉病原菌菌丝进行侵染,接菌后0~48 h进行保湿处理(相对湿度≥90%)且避免强光,之后放在25 ℃常温环境条件下培养5~7 d。

大豆对疫霉菌的抗性共分为3个类型:死亡率高于70%的为感病型(S),在30%~70%的为中间型(M),低于30%的为抗病型(R)。

1.3 田间试验

2023-2024年在黑龙江省农业科学院佳木斯分院试验田种植大豆品种合农100,5 m行长种80粒种子,人工点播,连续种植3行。主要对合农100的特征特性进行调查,在花期对花色、叶型和茸毛色进行调查,成熟后调查株高、百粒重、有效分枝数、结荚习性、荚皮色、粒形、粒色和脐色。

1.4 数据处理

利用Excel 2016、SPSS 22.0和Graphpad Prism 9.0对试验数据进行整理分析及作图。

2 结果与分析

2.1 合农100的选育

2013年以合丰50为母本、合农95为父本,组配杂交组合,在F1代去伪杂交,F2~F3分离世代进行油分分子标记鉴定及产量表型的鉴定,将高油及高产的进行株行种植,在F5代选取特征特性稳定、含有高油分子标记及高产的株行进行混收,进入大豆选种圃的鉴定圃,产量及品质表现稳定的材料进入下一步试验,2019-2020年进行初级鉴定和品种比较试验,该品种综合表现高产、高油和适应性好等特点。

2.2 合农100大豆品种对生产主要病害的抗性评估

2.2.1 对疫霉根腐病的抗性评估

采用下胚轴伤口接种法对合农100的疫霉根腐病抗性进行评估,在接种疫霉根腐病病原菌1号菌后合农100大豆品种的死苗率平均值为26.67%,变异系数为18.26%,即合农100对大豆疫霉根腐病1号菌株的抗性表现为抗病型。

2.2.2 对大豆灰斑病的抗性评估

在2022-2024年采用人工喷雾法对合农100进行了3次灰斑病的抗性鉴定,2022年11月合农100的灰斑病鉴定结果为叶部发病级别3级、病情指数56、病荚率1.0%、病粒率0.0%,属于中抗类型;2024年1月鉴定结果为叶部发病级别3级、病情指数52、病荚率2.0%、病粒率0.0%,属于中抗类型;2024年12月鉴定结果为叶部发病级别2级、病情指数29、病荚率1.0%、病粒率0.0%,属于抗病类型。因此合农100对大豆灰斑病的抗性综合表现为中抗型。

2.2.3 对大豆孢囊线虫的抗性评估

在2024年采用田间病圃和病土盆栽鉴定合农100对孢囊线虫病3号生理小种的抗性,结果显示合农100对大豆孢囊线虫病3号生理小种表现为感病型,雌虫指数(FI)为114.93。

2.3 合农100的品质分析

合农100在2022-2024年由农业农村部谷物及制品质量监督检验测试中心进行3次品质检测分析,2022年12月品质分析结果为粗蛋白(干基)34.15%、粗脂肪(干基)22.67%;2024年1月分析结果为粗蛋白(干基)38.11%、粗脂肪(干基)21.07%;2024年12月分析结果为粗蛋白(干基)36.39%、粗脂肪(干基)24.14%。3次蛋白质含量平均值为36.22%,脂肪含量平均值为22.63%。

2.4 合农100的农艺性状

合农100适宜在黑龙江省第三积温带种植,在适应区出苗至成熟生育日数为116 d左右,需≥10 ℃活动积温2300 ℃左右。该品种为亚有限结荚习性。株高82 cm左右,少分枝至无分枝,紫花,尖叶,灰色茸毛,荚弯镰形,成熟时呈褐色(表2)。籽粒圆形,种皮黄色,种脐黄色,有光泽,百粒重22.0 g左右。

表2   合农100 主要农艺性状

Table 2  Main agronomic characters of Henong 100

年份
Year
株高
Plant
height (cm)
百粒重
100-seed
weight (g)
有效分枝数
Number of effective
branches
结荚习性
Pod bearing
habit
花色
Flower
color
叶型
Leaf
shape
茸毛色
Pubescence
color
荚皮色
Pod wall
color
粒形
Seed
shape
粒色
Seed
color
脐色
Hilum
color
202381.7±2.322.2±0.20.3±0.3亚有限紫尖灰褐圆黄黄
202482.3±1.821.8±0.10.3±0.2亚有限紫尖灰褐圆黄黄
平均值Mean82.022.00.3亚有限紫尖灰褐圆黄黄

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2.5 合农100产量性状分析

合农100在2022-2023年参加黑龙江省第三积温带区域试验,2年在15个区试点均比对照增产,增产比为100%,平均产量3050.5 kg/hm2,比对照合丰51增产9.8%。2024年黑龙江省第三积温带生产试验,在11个生产试验点均比对照增产,增产点比例100%,平均产量3304.4 kg/hm2,比对照北豆40增产10.8%。多点试验产量结果(表3)表明,该品种适应性好,增产效果显著,具有高产潜力。

表3   大豆新品种合农100黑龙江省区域和生产试验产量

Table 3  Yield of new soybean variety Henong 100 in regional and production trials in Heilongjiang Province

编号
Number
试验地点
Test site
2022年区域试验
2022 regional trial
2023年区域试验
2023 regional trial
2024年生产试验
2024 production trial
产量
Yield (kg/hm2)
±CK
(%)
产量
Yield (kg/hm2)
±CK
(%)
产量
Yield (kg/hm2)
±CK
(%)
1东山区(鹤岗市景泽农业技术服务部)3145.315.3----
2饶河县(胜利农场科技园区)2765.04.3----
3萝北县(宝泉岭科创中心)3502.511.8----
4富锦市(建三江科创中心)2487.66.4----
5饶河县(饶河良种场)3250.016.1----
6富锦市(大兴农场)2500.06.1----
7讷河市(讷河市鑫丰种业有限责任公司)--3445.010.92880.010.1
8克山县(黑龙江省农业科学院克山分院)--3271.79.53664.010.3
9海伦市(哈尔滨市益农种业有限公司)--2936.79.5--
10饶河县(黑龙江省饶河县良种繁殖场)--3971.715.14353.316.4
11萝北县(黑龙江省农垦宝泉岭科创中心)--3547.312.3--
12讷河市(讷河市德顺种业有限公司)--2555.09.82765.710.0
13饶河县(胜利农场有限公司农业科技服务中心)--2150.00.0--
14穆棱市(穆棱市种业发展中心)--3188.511.12274.013.4
15林口县(黑龙江春源种业有限责任公司)--3366.78.63236.87.2
16海伦市(海伦市宏盛农业科技有限公司)----2913.58.9
17萝北县[黑龙江省农垦科学院(宝泉岭)]----2526.711.4
18饶河县(北大荒集团胜利农场有限公司)----2750.70.1
19甘南县(黑龙江齐丰农业科技有限公司)----3723.314.9
20同江市(佳木斯市普田农业科学研究所)----3160.316.1
平均Average2941.79.93159.29.63304.410.8

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2.6 合农100遗传基础分析
2.6.1 亲本及系谱分析

合农100母本合丰50[22]由黑龙江省农业科学院佳木斯分院培育,2006年通过黑龙江省审定(审定编号:黑审豆2006003),2007年通过国家审定(审定编号:国审豆2007011),属高油丰产型品种。其脂肪含量达22.57%,在参加黑龙江省区域试验和生产试验中比对照品种增产14%以上,株高85~90 cm,秆强抗倒,结荚密集。父本合农95[24]同样出自黑龙江省农业科学院佳木斯分院,2016年通过国家审定(审定编号:国审豆2016001),是黑龙江省第四积温带大豆品种,兼具早熟与优质特性,2019年入选农业农村十大新产品,2022年通过俄罗斯国家品种登记。系谱追溯显示,合农100的亲本基因来源可分为3类:第一类是克山四粒黄、黄宝珠和元宝金等农家品种,它们适应地方气候、抗当地病害;第二类是Amsoy、十胜长叶和尤比列等国外品种,含有高产和抗病等优质基因;第三类是合丰、绥农和黑河系列等育成品种及种质,能适配黑龙江省环境,且部分具有早熟、高产和抗病等优良性状。合农100所具备的高油、高产和抗病等优良特性,正是这些多元优良基因聚合的体现。

2.6.2 油分含量及百粒重主效基因分子解析

用20K液相芯片对合农100、合丰50和合农95进行分析,分析了14个油分含量主效基因GmPLDγ、GmSDP1-1、GmFATB1A、GmZF351、GmMPK1、GmSEIPIN1A、GmDGAT3-1、GmLox3、GmLPAAT、GmSWEET10a、GmDGAT1B、GmDof4、GmLEC2b和GmOLEO1及8个百粒重主效基因PD1、GmCYP78A57、GmSPL9c、GmLHY2b、GmCHLI4、PTF1、Dt1和BIGSEEDS1在材料中的聚合情况(表4)。14个油分含量主效基因中合农100含有10个,包括GmSDP1-1、GmFATB1A、GmZF351、GmMPK1、GmDGAT3-1、GmLox3、GmLPAAT、GmSWEET10a、GmDGAT1B和GmDof4,8个百粒重主效基因中合农100含有4个,包括GmCYP78A57、GmSPL9c、GmLHY2b和GmCHLI4。

表4   油分含量和百粒重主效基因在合农100及其亲本中的聚合情况

Table 4  Pyramiding of major genes for oil content and 100-seed weight in Henong 100 and its parents

基因
Gene
合农100
Henong 100
合丰50
Hefeng 50
合农95
Henong 95
油分含量主效基因
Major gene for
oil content
GmSDP1-1GmSDP1-1\
GmFATB1AGmFATB1AGmFATB1A
GmZF351GmZF351GmZF351
GmMPK1GmMPK1GmMPK1
\\GmSEIPIN1A
GmDGAT3-1GmDGAT3-1GmDGAT3-1
GmLox3GmLox3GmLox3
GmLPAATGmLPAATGmLPAAT
GmSWEET10aGmSWEET10aGmSWEET10a
GmDGAT1BGmDGAT1BGmDGAT1B
GmDof4GmDof4GmDof4
\\GmLEC2b
百粒重主效基因
Major gene for
100-seed weight
GmCYP78A57GmCYP78A57GmCYP78A57
GmSPL9cGmSPL9cGmSPL9c
GmLHY2bGmLHY2bGmLHY2b
GmCHLI4GmCHLI4\
\PTF1\

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2.6.3 油分含量及百粒重主效基因表达分析

在调控合农100油分含量的10个主效基因中,GmFATB1A、GmMPK1、GmDGAT3-1、GmLPAAT、GmDGAT1B和GmDof4这6个基因的表达水平相对较高,而GmSDP1-1、GmZF351、GmLox3和GmSWEET10a这4个基因的表达水平则相对较低(图1)。在合农100含有的4个百粒重主效基因中,GmSPL9c和GmLHY2b这2个基因呈现出相对较高的表达量,GmCHLI4和GmCYP78A57这2个基因的表达量相对较低。

图1

图1   合农100的油分含量及百粒重主效基因表达

不同小写字母表示不同基因间表达水平差异显著(P < 0.05)。

Fig.1   Expression of major genes for oil content and 100-seed weight in Henong 100

Different lowercase letters indicate significant differences in expression levels among different genes (P < 0.05).


2.7 合农100的成果转化

合农100在2022-2023年参加区试试验时表现出高油、高产和抗病的生产潜力,于是在2024年参加生产试验时,通过在富锦、佳木斯、鹤岗和同江等地进行品种展示,各展示基地合农100均长势较好,充分体现了合农100具有高油、高产和抗病的生产潜力。

3 讨论

合农100通过合丰50与合农95的有性杂交,结合常规育种与分子标记辅助选择技术,成功聚合了双亲的优良基因,形成了早熟、高油、高产、抗病的核心优势。品质检测显示其脂肪含量3年平均值达22.63%,完全符合黑龙江省高油大豆品种审定标准(脂肪含量≥22.0%);区域试验及生产试验中平均增产幅度超9.8%,增产点比例100%,体现出较好的适应性及高产潜力;抗病性是寒地大豆品种适配性的核心指标。黑龙江省大豆生产常年受多种病害威胁,其中大豆疫霉根腐病一般可导致大豆减产25%~50%[15],大豆灰斑病一般可使大豆产量下降3%~5%,同时蛋白质和脂肪含量均降低[25]。病害抗性鉴定表明合农100对疫霉根腐病表现抗病,对大豆灰斑病表现中抗,适配黑龙江省大豆生产的病害防控需求。但合农100对大豆孢囊线虫病表现为感病,在大豆孢囊线虫病高发地区需慎重选择。

分子解析结果证实,合农100聚合了亲本的10个油分含量主效基因和4个百粒重主效基因。在油分含量主效基因中,GmFATB1A、GmMPK1、GmDGAT3-1、GmLPAAT、GmDGAT1B和GmDof4这6个基因的表达水平相对较高,推测其在合农100的油分合成过程中占据主要地位;而GmSDP1-1、GmZF351、GmLox3和GmSWEET10a这4个基因的表达水平相对较低,推测其在油分合成中发挥的作用较小。前人研究发现在这些油分合成相关基因中,GmZF351[26]、GmSWEET10a[27]和GmDof4[28]不仅与油分合成密切相关,还与大豆产量性状存在较强的关联性。在百粒重主效基因中,GmSPL9c和GmLHY2b这2个基因呈现出相对较高的表达量,推测其在合农100百粒重性状的形成中起到相对主要的作用;GmCHLI4和GmCYP78A57这2个基因的表达量相对较低,推测其在百粒重形成过程中所起作用较小。这些基因的协同作用是其高油高产特性的遗传基础。

从育种实践角度看,合农100的成功选育验证了“优良亲本选配+分子标记辅助选择”的育种模式,为寒地大豆多性状协同改良提供了可行路径。今后可进一步优化其对大豆孢囊线虫病的抗性,并结合基因表达数据深化遗传机制研究,为该品种的推广应用及后续育种提供更坚实的理论支撑。

4 结论

通过合丰50与合农95杂交,结合分子标记辅助选择,育成了聚合双亲优良基因的大豆新品种合农100。该品种具有早熟、高油、高产和抗病等综合优势,3年平均脂肪含量22.63%,区域试验和生产试验平均增产9.8%以上,增产点率达100%。分子解析表明,合农100聚合了10个油分主效基因和4个百粒重主效基因。该品种抗疫霉根腐病、中抗灰斑病,能有效应对黑龙江省主要病害,但对孢囊线虫病感病,需在病区谨慎推广。

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大豆是我国粮油安全战略的核心作物,东北北部高寒地区是我国大豆生产的重要区域,承担着全国1/3的产量重任,但其短无霜期与低温环境严重制约产量提升。本研究系统梳理了该区域大豆品种生育期改良的遗传基础和育种实践,重点探讨了高寒地区大豆生育期调控的分子机制。该区域大豆品种属于北方春大豆早熟组到超早熟类型,生育期组范围是MG0000-MG0组。2004-2024年该区域审定大豆品种609个,其中黑河43、合农95等年推广面积超过33 333.3公顷的品种有15个,这些品种的选育和产业化应用显著提升了该区域大豆产能。大豆纬度适应性分子机制研究表明,大豆北扩进程中E1-E4、GmPRR3a/3b等基因的功能缺失变异降低光周期敏感性,形成以E3/E4-GmPRR3a/3b-LHY/CCA1-E1s-Tof5-FT为核心的光温响应网络,揭示了高纬度适应性形成的分子遗传基础。尽管通过常规育种技术已取得了一些突破性成果,但通过改良品种高纬度适应性,提高国产大豆产能的任务依然很艰巨。未来需整合基因编辑(CRISPR/Cas9)、全基因组关联分析(GWAS)与基因组选择(GS)等现代育种技术,重点改良调控光周期及温度响应的关键位点,同时建立基因型-表型-环境互作模型,优化种质资源利用策略。这些措施将有助于聚合早熟优势单倍型,精准改良光温适应性,为东北北部、青藏高原及欧亚高纬地区培育广适性品种,实现大豆产能提升和种植区域扩展的目标,推动高纬度地区大豆产业可持续发展。

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全面掌握黑龙江省大豆气候生产潜力演变及其对气候变化的响应特征,可为进一步挖掘高寒地区大豆生产潜力、实现大豆稳产高产提供参考和依据。基于黑龙江省80个气象站1961—2020年的气象资料,采用逐步订正法估算大豆光合、光温和气候生产潜力,利用空间插值、统计分析方法研究其时空特征,分析辐射、气温、降水等气候要素变化对气候生产潜力的影响。结果表明: 研究期间,黑龙江省大豆光合、光温和气候生产潜力平均值分别为7533、6444和3515 kg·hm-2,时间变化上均表现为显著增加趋势,其增幅分别为125.9、182.9和116.1 kg·hm-2·(10 a)-1;在空间分布上均表现为平原高山地低、由西南向东北逐渐减少。与1961—1990年相比,1991—2020年大豆气候生产潜力高值区扩大7.1%,低值区缩小5.1%。大豆气候生产潜力对气候变化响应明显,气候变暖致使黑龙江省大豆的潜在温度生长期延长。热量资源持续增加,配合相对充足的降水,有效减缓了光能资源下降对黑龙江省大豆生产的负面影响。未来“暖湿型”气候有利于全方位提高黑龙江省大豆气候生产潜力。

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