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大豆种质资源遗传多样性与基因组进化特点

  “大豆种质资源遗传多样性与基因组进化特点”获2016年中国农业科学院杰出科技创新奖ㄍ。我国是栽培大豆起源地,拥有全世界最丰富的种质资源ㄍ。如何全面、有效的分析和评价三万多份大豆种质资源的遗传多样性是急需解决的科学问题ㄍ。

  创新核心种质构建方法和理论体系,比其他国家早7-10年构建了系列大豆核心种质,发现核心种质蕴藏丰富等位基因,可最大程度代表大豆总体资源的多样性,其中微核心种质数目仅占大豆资源总数的1%,而多样性却高达63.5%ㄍ。利用开发的重要性状相关标记阐明了核心种质“本底”,促进了核心种质在遗传育种中的应用ㄍ。已向全国科研和育种单位发放核心种质5,025份次,在大豆遗传育种研究、种质创新和品种培育方面取得成效ㄍ。

  以代表性核心种质为基础,在国际上首次建立了可代表野生大豆物种特点、集合了非冗余基因的泛基因组,发现核心基因主要与生长、免疫系统、繁殖等有关,反应了野生大豆的物种生物学特点;而非核心基因在生物和非生物逆境相关途径上富集ㄍ。在全基因组水平解析了驯化和遗传改良导致大豆基因组的遗传变异规律,揭示了野生和栽培大豆的种间分化是Soja亚属的主要分化因子,驯化后栽培大豆丢失了近40%的多样性ㄍ。发现野生大豆特有、栽培特有及受选择的基因,其中遗传改良选择区间和基因为国际上首次报道ㄍ。发现栽培大豆比野生大豆抗病基因少11个类型但每种类型拷贝数较多,揭示了栽培和野生大豆存在对不同的环境适应机制ㄍ。从表型-分子标记-基因水平多层次深入解析了大豆资源多样性分布规律ㄍ。发现野生和栽培大豆种内存在明显的遗传结构,阐明了遗传多样性中心及演变特点,为大豆起源于我国黄淮流域的观点提出了新的证据ㄍ。群体分化和遗传多样性分布皆与地理分布和生态类型密切相关,在分子水平客观地反映了大豆的遗传分化特点ㄍ。首次在分子水平发现西南山区大豆资源遗传独特性,拓展了对大豆资源分布的科学认知ㄍ。

  发掘大豆结荚习性、耐盐和胞囊线虫病抗性等重要性状优异标记/QTL/基因111个和新等位基因8个并阐明结构和功能多样性及分布规律等分子特征,揭示大豆抗病、高产等重要性状遗传机制,为资源保护、分子育种和分子进化研究奠定了基础ㄍ。



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